Na rozdiel od výkonného a nákladného vykurovacieho systému, ktorý je vybavený bežným bývaním, energeticky efektívny dom nespaľuje palivo ani nepremieňa sieťovú elektrinu na teplo (okrem prípadov kritického poklesu teploty). Takýto dom v sebe húževnato zadržiava – vďaka premyslenej tepelnej izolácii, vetraniu s rekuperáciou a optimálnemu umiestneniu stavby – takzvané pasívne teplo. A ako zdroj tejto pasívnej energie možno použiť čokoľvek:
- priame slnečné svetlo prenikajúce cez okná;
- teplo generované domácimi spotrebičmi a dokonca aj obyvateľmi a domácimi zvieratami;
- a samozrejme zariadenia, ktorých hlavnou funkciou je dodávať slnečnú energiu do domu – solárne panely (batérie), o ktorých bude reč.
Solárne panely harmonicky zapadajú do pasívneho domu, pretože plne spĺňajú hlavný princíp jeho konštrukcie - využívať obnoviteľnú energiu z prostredia.
Princíp fungovania solárnych panelov a ich interakcia s inými domácimi systémami
- Prevádzka solárnych panelov je založená na premene tepelného žiarenia pôsobiaceho na kremíkové doštičky na elektrinu;
- Solárne panely umožňujú využívať slnečnú energiu na prevádzku domácich spotrebičov, ventilačných systémov a (čiastočne) vykurovania;
- Ak sú schopnosti solárnych panelov vyššie ako nároky domácností, potom je možné prebytok energie využiť v systémoch na skladovanie a premenu elektriny.
- Ak dopyt po elektrine presahuje kapacitu panelov, chýbajúcu časť je možné získať zo siete (možnosť sieťovej solárnej stanice) alebo z generátora kvapalného paliva (autonómna solárna stanica).
Typy solárnych modulov
Klasifikácia fotovoltaických systémov sa vykonáva podľa kritérií použitých materiálov a prevedení. Solárne batérie sú:
- Vo forme kremíkových panelov (najbežnejšie, najvýkonnejšie a najdrahšie), účinnosť - až 22%; Vyrábajú sa v troch podtypoch: monokryštalické (najspoľahlivejšie), polykryštalické a amorfné; v prvých dvoch polohách sa používa čistý kremík, v tretej - kremíkový vodík, ktorý sa nanáša na substrát;
- Film - vyrobený s použitím teluridu kadmia, selenidu medi a india a polymérov. Majú nižšiu cenu, ale aj nižší výkon (účinnosť 5 – 14 %), takže na prispôsobenie batérie „chuťam" v domácnosti bude potrebné zväčšenie plochy, ktorá prijíma žiarenie.
Spotrebiteľské vlastnosti solárnych panelov sú opísané nasledujúcimi charakteristikami:
- Moc.Čím väčšia je plocha solárneho panelu, tým väčší je jeho výkon; Na výrobu energie 1 kWh/deň v lete bude potrebných asi 1, 5 m2 solárnych panelov. Najúčinnejší výkon sa prejaví vtedy, keď lúče dopadajú kolmo na povrch batérie, čo nie je možné zabezpečiť neustále, takže zmena výkonu panelu počas denného svetla je prirodzený proces. Aby sa zabezpečilo získanie potrebného množstva energie na jar a na jeseň, musí sa do tejto oblasti pridať približne 30%;
- Efektívnosť(účinnosť) moderných solárnych panelov - v priemere asi 15-17%;
- Výdrž batérie a strata energie v priebehu času. Výrobcovia spravidla poskytujú záruku na prevádzku solárnych panelov po dobu 25 rokov, pričom sľubujú zníženie výkonu počas tohto obdobia nie viac ako 20% pôvodného (u niektorých výrobcov sa životnosť pohybuje medzi 10-25 rokmi so zárukou zníženia výkonu nie viac ako 10%). Kryštalické moduly sú najodolnejšie, ich odhadovaná životnosť je 30 rokov. Prvá solárna batéria na svete je v prevádzke už viac ako 60 rokov. K samotnému poklesu výroby solárnych modulov dochádza najmä v dôsledku postupnej deštrukcie tesniacej fólie a zakalenia vrstvy medzi sklom a solárnymi článkami – z vlhkosti, ultrafialového žiarenia a teplotných zmien;
- Vrátane batérie, ktorý zabezpečuje chod panelu v noci, je dobrým doplnením schopností solárneho generátora. Batéria zvyčajne vydrží menej ako samotný solárny modul, v priemere 4-10 rokov;
- Dostupnosť ďalších uzlov– ako stabilizátor napätia, regulátor nabíjania batérie, invertor (konvertor jednosmerného na striedavý prúd 220 V pre domácnosť) uľahčuje obsluhu zariadenia a jeho integráciu do systému „Smart Home";
- Cena batérie– je priamo závislá od svojej oblasti: čím je zariadenie výkonnejšie, tým je drahšie. Panely zahraničnej výroby sú navyše stále lacnejšie ako domáce, keďže solárne panely sú tam populárnejšie ako u nás. Pri porovnaní cien našich a dovážaných zariadení je však potrebné v prvom rade porovnať prevádzkovú účinnosť solárnych panelov medzi sebou - tu domáci výrobcovia dosahujú dobré ukazovatele účinnosti - až 20%.
Výber a použitie fotovoltaických batérií
Pri výbere solárnych panelov pre súkromný dom vychádzajú predovšetkým zo zaťaženia, ktoré budú musieť znášať. Okrem toho je potrebné súvisieť s geometriou domu a plánovaním činností preventívnej údržby, ktoré si spoločne vyžadujú starostlivé zváženie nasledujúcich aspektov:
- Denná spotreba energie zariadení, ktoré sa plánujú napájať zo slnečnej energie (osvetlenie miestností, elektrické spotrebiče v domácnosti, bezpečnostné a automatizačné zariadenia atď. ). Je potrebné vziať do úvahy, že nabíjanie a vybíjanie batérií tiež spotrebúva energiu (približne 20%) a ďalšie zariadenia budú mať tiež svoje straty (napríklad v invertore v priemere - 15-20%);
- Vzťah medzi požadovanými rozmermi pracovných panelov a zodpovedajúcimi plochami strechy a jej geometriou;
- Schopnosť čistiť pracovné plochy batérií od nečistôt, snehu a iných faktorov ovplyvňujúcich činnosť fotokonvertorov.
Dôležité body pri prevádzke solárnych panelov
- Zabráňte fyzickému poškodeniu panelu (škrabance a poškodenie celistvosti ochrannej fólie môže viesť ku skratu kontaktov a/alebo korózii);
- V drsných klimatických podmienkach sa odporúča vybaviť solárne stanice konštrukciami blokujúcimi vietor;
- Pravidelné kontroly, čistenie a údržba sú povinné.
Náklady a návratnosť solárnych panelov
Pre strednú zónu našej krajiny každý kilowatt energie solárnych panelov generuje nasledujúce množstvo energie:
- v lete - 5 kWh/deň (máj-august);
- na jar a na jeseň - 3-4 kWh/deň (marec-apríl, september-október);
- v zime - 1 kWh/deň.
Pri výpočte nákladov na autonómnu solárnu stanicu musíte okrem nákladov na jednotku energie generovanej panelmi (asi 60 rubľov na 1 W) vziať do úvahy náklady na dodatočné vybavenie: od upevnenia a vedenia po batérie, ochranné zariadenia a invertory (čo je minimálne 5 % z celkových nákladov, ale ceny sa môžu výrazne líšiť v závislosti od výrobcu a výkonu).
Optimálne náklady na celoročný solárny systém sa podľa odporúčaní odborníkov dosahujú pri použití schémy „letná varianta plus záložný elektrický generátor". Je pravda, že generátor bude musieť byť zapnutý na jar a na jeseň, nehovoriac o zime (solárne batérie nie sú nikdy navrhnuté tak, aby boli plne zaťažené v zimnom období).
Pri výpočte doby návratnosti solárnej elektrárne sa jej výkon porovnáva s parametrom, ktorý je braný ako základný. V sieťovej solárnej stanici sú to tarify za elektrinu, v prípade autonómneho solárneho systému sú to náklady na energiu vyrobenú elektrickým generátorom na kvapalné palivo. Návratnosť sa odhaduje na základe skutočnosti, že 1 kW solárna batéria vyrobí približne 1000 kWh energie ročne.
Ak vezmeme priemernú cenu 1 kWh elektrickej energie ako 5 rubľov, potom doba návratnosti sieťovej solárnej stanice bude: 80 000 rubľov / 5 rubľov * 1 000 kWh = 16 rokov.
S 30-ročnou zárukou na sieťovú solárnu inštaláciu dôjde k návratnosti (v tarife 5 rubľov/kWh) do 16 rokov a v nasledujúcich 14 rokoch bude elektrina dodávaná bezplatne.
Čo sa týka autonómneho solárneho energetického systému, prísne vzaté, množstvo energie, ktoré vyrobí za rok, bude menšie ako určených 1000 kWh, ktoré zdieľa s elektrickým generátorom. Ale pre hrubé výpočty sa toto číslo nemusí znižovať - aby sa približne zohľadnilo zvýšenie špecifickej spotreby paliva, ku ktorému dochádza, keď je generátor čiastočne (to znamená pravidelne, nie neustále) zaťažený. Potom doba návratnosti autonómneho systému (na základe nákladov na energiu vyrobenú generátorom kvapalného paliva - 25 rubľov za 1 kWh) vyzerá takto: 150 000 rubľov / 25 rubľov * 1 000 kWh = 6 rokov.
Okrem technických ukazovateľov účinnosť solárnych panelov, ktoré sú súčasťou autonómnej solárnej elektrárne, potvrdzuje aj doba návratnosti, ktorá je 6 rokov.
Tarify sa neznižujú
Uvedené príklady inštalácií solárnej energie však naznačujú, že teraz možno tarify individuálne „zmraziť" a môžete začať šetriť využívaním možností fotovoltaických panelov. Stačí si ich kúpiť od značkových, trhom overených výrobcov, aby boli ich parametre predvídateľné ako v dizajne, tak aj v prevádzke.
A najlepšie je zaoberať sa problémami, ako sú: dokonca aj vo fáze návrhu energeticky efektívneho domu:
- zabezpečenie toho, aby južná fasáda nebola zatienená;
- výber uhla sklonu strechy a pracovných plôch panelov;
- správna orientácia domu na svetové strany;
- zamedzenie tienenia pracovných plôch solárnych panelov, ich zanášaniu listami stromov a pod.
V tomto prípade budú všetky parametre navzájom optimálne prepojené a bude zabezpečená najefektívnejšia prevádzka solárnych panelov pre konkrétnu konštrukciu.