Erinevalt tavaelamutesse paigaldatud võimsast ja kulukast küttesüsteemist ei põleta energiasäästlik maja kütust ega muunda võrguelektrit soojuseks (v. a kriitilise temperatuurilanguse korral). Selline maja hoiab enda sees visalt kinni – tänu läbimõeldud soojusisolatsioonile, taastatavaga ventilatsioonile ja hoone optimaalsele asukohale – nn passiivset soojust. Ja selle passiivse energia allikana saab kasutada kõike:
- otsene päikesevalgus, mis tungib läbi akende;
- kodumasinate ja isegi elanike ja lemmikloomade toodetud soojus;
- ja loomulikult seadmed, mille põhiülesanne on päikeseenergiaga maja varustamine - päikesepaneelid (patareid), millest tuleb juttu.
Päikesepaneelid sobivad passiivmajja harmooniliselt, kuna vastavad täielikult selle ehitamise peamisele põhimõttele – kasutada keskkonnast saadavat taastuvat energiat.
Päikesepaneelide tööpõhimõte ja nende koostoime teiste kodusüsteemidega
- Päikesepaneelide töö põhineb räniplaatidele mõjuva soojuskiirguse muundamisel elektrienergiaks;
- Päikesepaneelid võimaldavad kasutada päikeseenergiat kodumasinate, ventilatsioonisüsteemide ja (osaliselt) kütte käitamiseks;
- Kui päikesepaneelide võimalused on suuremad kui majapidamisvajadused, siis saab energia ülejääki kasutada elektri salvestamise ja muundamise süsteemides.
- Kui nõudlus elektri järele ületab paneelide võimsust, saab puuduoleva osa hankida võrgust (võrgu päikesejaama võimalus) või vedelkütuse generaatorist (autonoomne päikesejaam).
Päikesemoodulite tüübid
Fotogalvaaniliste süsteemide klassifitseerimine toimub vastavalt kasutatud materjalide ja konstruktsioonide kriteeriumidele. Päikesepatareid on:
- Ränipaneelide kujul (kõige tavalisem, kõige suurema jõudlusega ja kõige kallim) efektiivsus - kuni 22%; Neid toodetakse kolmes alatüübis: monokristalliline (kõige usaldusväärsem), polükristalliline ja amorfne; kahes esimeses asendis kasutatakse puhast räni, kolmandas - räni vesinikku, mis kantakse aluspinnale;
- Kile – valmistatud kaadmiumtelluriidi, vask-indiumseleniidi ja polümeeride abil. Neil on madalam hind, kuid ka madalam jõudlus (efektiivsus 5-14%), nii et aku sobitamiseks kodu "isuga" on vaja suurendada kiirgust saavat ala.
Päikeseenergia paneelide tarbijaomadusi kirjeldavad järgmised omadused:
- Võimsus.Mida suurem on päikesepaneeli pindala, seda suurem on selle võimsus; Suvel energia tootmiseks 1 kWh/päevas on vaja umbes 1, 5 m2 päikesepaneele. Kõige tõhusam võimsus avaldub siis, kui kiired langevad risti aku pinnale, mida pole võimalik pidevalt tagada, seega on paneeli jõudluse muutmine valgel ajal loomulik protsess. Kevadel ja sügisel vajaliku energiakoguse saamiseks tuleb sellele alale lisada ligikaudu 30%;
- Tõhususkaasaegsete päikesepaneelide (efektiivsus) - keskmiselt umbes 15-17%;
- Aku eluiga ja voolukadu aja jooksul. Tootjad annavad päikesepaneelide tööks reeglina 25-aastase garantii, lubades sel perioodil võimsust vähendada mitte rohkem kui 20% algsest (mõnede tootjate puhul varieerub kasutusiga 10-25 aastat garantiiga, et võimsus väheneb mitte rohkem kui 10%). Kristallmoodulid on kõige vastupidavamad, nende eeldatav kasutusiga on 30 aastat. Maailma esimene päikesepatarei on töötanud üle 60 aasta. Päikesemoodulite toodangu vähenemine iseenesest tuleneb peamiselt tihenduskile järkjärgulisest hävimisest ning klaasi ja päikesepatareide vahelise kihi hägustumisest – niiskuse, ultraviolettkiirguse ja temperatuurimuutuste mõjul;
- Kaasas aku, mis tagab paneeli töötamise öösel, on hea täiendus päikesegeneraatori võimalustele. Aku kestab tavaliselt vähem kui päikesemoodul ise, keskmiselt 4-10 aastat;
- Täiendavate sõlmede olemasolu– näiteks pingestabilisaator, aku laadimiskontroller, inverter (majapidamises kasutamiseks DC-AC 220 V muundur) muudab seadme juhtimise ja selle integreerimise "Targa kodu" süsteemi mugavamaks;
- Aku maksumus– sõltub otseselt oma piirkonnast: mida võimsam seade, seda kallim see on. Pealegi on välismaised paneelid endiselt odavamad kui kodumaised, kuna päikesepaneelid on seal populaarsemad kui meil. Kuid meie ja imporditud seadmete hindade võrdlemisel on vaja ennekõike võrrelda päikesepaneelide tööefektiivsust omavahel - siin saavutavad kodumaised tootjad häid efektiivsusnäitajaid - kuni 20%.
Fotogalvaaniliste patareide valik ja kasutamine
Eramaja päikesepaneelide valimisel lähtuvad need ennekõike koormusest, mida nad peavad kandma. Lisaks on vaja seostada maja geomeetriaga ja ennetavate hooldustööde planeerimisega, mis koos nõuavad järgmiste aspektide hoolikat kaalumist:
- Päikeseenergiast toitele planeeritavate seadmete päevane energiakulu (ruumivalgustus, kodumajapidamises kasutatavad elektritarbijad, valve- ja automaatikaseadmed jne). Arvestada tuleb sellega, et ka akude laadimine ja tühjendamine kulutab energiat (ca 20%) ning ka lisaseadmetel on oma kaod (näiteks inverteris keskmiselt - 15-20%);
- Tööpaneelide vajalike mõõtmete ja vastavate katusealade seos ning selle geomeetria;
- Võimalus puhastada akude tööpindu mustusest, lumest ja muudest fotomuundurite tööd mõjutavatest teguritest.
Olulised punktid päikesepaneelide töös
- Vältige paneeli füüsilisi kahjustusi (kriimustused ja kaitsekile terviklikkuse kahjustused võivad põhjustada kontaktide lühise ja/või korrosiooni);
- Karmides kliimatingimustes on päikesejaamad soovitatav varustada tuult blokeerivate konstruktsioonidega;
- Regulaarne ülevaatus, puhastamine ja hooldus on kohustuslikud.
Päikesepaneelide maksumus ja tasuvus
Meie riigi keskmise tsooni jaoks toodab iga päikesepaneeli võimsuse kilovatt järgmise koguse energiat:
- suvel - 5 kWh/päev (mai-august);
- kevadel ja sügisel - 3-4 kWh/päevas (märts-aprill, september-oktoober);
- talvel - 1 kWh/päev.
Autonoomse päikesejaama kulude arvutamisel tuleb lisaks paneelide poolt toodetud võimsusühiku maksumusele (umbes 60 rubla 1 W kohta) arvestada lisaseadmete maksumusega: kinnitustest ja juhtmestikust kuni akud, kaitseseadmed ja inverterid (mis on vähemalt 5% kogumaksumusest, kuid hinnad võivad olenevalt tootjast ja võimsusest oluliselt erineda).
Ekspertide soovituste kohaselt saadakse aastaringse päikesesüsteemi optimaalsed kulud, kasutades skeemi "suvevariant pluss varuelektrigeneraator". Tõsi, generaator tuleb sisse lülitada kevadel ja sügisel, talvest rääkimata (päikesepatareid pole kunagi mõeldud talvehooajal täislaadimiseks).
Päikeseelektripaigaldise tasuvusaja arvutamisel võrreldakse selle väljundit baasparameetriks võetud parameetriga. Võrgu päikesejaamas on need elektritariifid, autonoomse päikeseenergia süsteemi puhul on selleks vedelkütusel töötava elektrigeneraatori toodetud energia maksumus. Tasuvust hinnatakse selle põhjal, et 1 kW päikesepatarei toodab aastas ligikaudu 1000 kWh energiat.
Kui võtta 1 kWh elektri keskmine hind 5 rubla, siis võrgu päikesejaama tasuvusaeg on: 80 000 rubla / 5 rubla * 1000 kWh = 16 aastat.
Võrgu päikesepaigaldise 30-aastase garantii korral toimub tasuvus (tariifiga 5 rubla/kWh) 16 aasta jooksul ning järgmise 14 aasta jooksul antakse elekter tasuta.
Mis puutub autonoomsesse päikeseenergiasüsteemi, siis rangelt võttes jääb selle aastas toodetav energiakogus alla määratud 1000 kWh, mida see jagab elektrigeneraatoriga. Kuid ligikaudsete arvutuste jaoks ei pea seda arvu vähendama - selleks, et võtta ligikaudselt arvesse kütuse erikulu suurenemist, mis tekib siis, kui generaator on osaliselt (st perioodiliselt, mitte pidevalt) koormatud. Siis näeb autonoomse süsteemi tasuvusaeg (põhineb vedelkütuse generaatori toodetud energia maksumusel - 25 rubla 1 kWh kohta) selline: 150 000 rubla / 25 rubla * 1000 kWh = 6 aastat.
Autonoomse päikeseelektrijaama koosseisu kuuluvate päikesepaneelide efektiivsust kinnitab lisaks tehnilistele näitajatele nende tasuvusaeg, milleks on 6 aastat.
Tariife ei vähendata
Kuid toodud päikeseenergiapaigaldiste näited viitavad sellele, et nüüd saab tariife individuaalselt "külmutada" ja saate alustada säästmist, kasutades ära fotogalvaaniliste paneelide võimalusi. Peate need lihtsalt ostma kaubamärgiga, turul testitud tootjatelt, et nende parameetrid oleksid prognoositavad nii disainis kui ka töös.
Ja kõige parem on tegeleda selliste probleemidega nagu: isegi energiatõhusa maja projekteerimisetapis:
- tagama, et lõunafassaad ei oleks varjutatud;
- katuse kaldenurga ja paneelide tööpindade valik;
- maja õige orientatsioon kardinaalsetele punktidele;
- vältides päikesepaneelide tööalade varjutamist, nende ummistumist puulehtedega jne.
Sel juhul seotakse kõik parameetrid omavahel optimaalselt ja tagatakse päikesepaneelide kõige tõhusam töö konkreetse konstruktsiooni jaoks.