Alasan populernya sumber energi alternatif cukup bisa dimengerti: ada peluang untuk menghemat bahan bakar dan mewujudkan impian sistem pendukung kehidupan ramah lingkungan. Dengan terampil menggunakan energi matahari, angin, dan air, Anda dapat mengubah rumah pedesaan menjadi rumah ramah lingkungan modern.
Kami akan memberi tahu Anda cara melengkapi pemanas matahari di rumah pribadi, kami akan menganalisa bersama Anda seberapa menguntungkannya. Untuk membahas masalah penggunaan energi siang hari secara menyeluruh, kami menjelaskan secara rinci semua opsi populer yang telah menerima aplikasi praktis dan umpan balik positif dari pengguna.
Berdasarkan rekomendasi kami, Anda dapat membangun tata surya yang efektif untuk rumah musim panas atau rumah pedesaan. Untuk memudahkan persepsi materi yang sulit, kami melengkapi informasi dengan diagram visual, ilustrasi, dan panduan video.
Cara menggunakan energi matahari
Metode untuk menerapkan energi benda langit bukanlah teknologi inovatif, panas matahari telah digunakan sejak lama dan sangat berhasil. Namun, ini berlaku terutama untuk Australia, beberapa negara Eropa, Amerika dan wilayah selatan, di mana energi alternatif dapat diperoleh sepanjang tahun.
Beberapa daerah utara kekurangan radiasi alami, sehingga digunakan sebagai opsi tambahan atau mundur.
Galeri Gambar
Foto dari
Panel surya - salah satu cara untuk mendapatkan energi yang hampir bebas yang dipancarkan oleh benda langit
Pembangunan pembangkit tenaga surya otonom disarankan di daerah-daerah dengan banyak hari-hari cerah, yang tidak terkait dengan suhu tahunan rata-rata
Tata surya otonom terletak terutama di atap gedung bertingkat rendah dan di daerah bebas pohon
Selama musim dingin, sistem tenaga surya memasok energi untuk memanaskan udara, uap atau pemanas air, di musim panas mereka menyediakan air panas
Pembangkit listrik tenaga surya adalah jenis energi hijau, ramah lingkungan, terbarukan yang berkelanjutan
Sejauh ini, efisiensi pembangkit listrik tenaga surya terlalu tergantung pada jumlah hari yang cerah. Ini menguntungkan hanya di garis lintang selatan. Di jalur tengah dan di utara itu hanya bisa berfungsi sebagai sumber cadangan
Panel surya di selatan negara-negara CIS akan dapat menyediakan rumah pedesaan dengan listrik, air panas dan pendingin untuk sirkuit pemanas
Sistem surya, bahkan digunakan sebagai sumber energi cadangan, membawa efek ekonomi yang agak tinggi, mengurangi beban pada opsi utama untuk produksi energi
Penggunaan energi surya secara pasif
Opsi Instalasi Panel Surya
Tata letak optimal tata surya pribadi
Lokasi panel surya di sepanjang atap
Tata surya pada kemiringan atap yang lembut
Pembangkit listrik tenaga surya sebagai sumber cadangan
Pengoperasian baterai di wilayah selatan negara-negara CIS
Manfaat nyata tata surya di sektor swasta
Perantara antara sinar matahari dan mekanisme penghasil energi adalah panel surya atau kolektor, yang berbeda dalam tujuan dan desain.
Baterai mengakumulasi energi matahari dan memungkinkannya digunakan untuk memberi daya pada peralatan listrik rumah tangga. Mereka adalah panel dengan fotosel di satu sisi dan mekanisme penguncian di sisi lain. Anda dapat bereksperimen dan merakit baterai sendiri, tetapi lebih mudah untuk membeli elemen yang sudah jadi - pilihannya cukup luas.
Tata surya (solar collector) adalah bagian dari sistem pemanas rumah. Kotak besar yang berinsulasi panas dengan cairan pendingin, serta baterai, dipasang pada pelindung yang menghadap matahari, atau lereng atap.
Adalah suatu kesalahan untuk mempertimbangkan bahwa benar-benar semua wilayah utara menerima jauh lebih sedikit panas alami daripada yang selatan. Misalkan ada lebih banyak hari cerah di Chukotka atau Kanada tengah daripada di selatan Inggris Raya
Untuk meningkatkan efisiensi, panel ditempatkan pada mekanisme dinamis yang menyerupai sistem pelacakan - mereka berputar setelah pergerakan matahari. Proses konversi energi berlangsung dalam tabung yang terletak di dalam kotak.
Perbedaan utama antara sistem surya dan panel surya adalah bahwa yang pertama memanaskan cairan pendingin, sedangkan yang kedua mengumpulkan listrik. Ada kemungkinan memanaskan ruangan dengan bantuan fotosel, tetapi sirkuit perangkat tidak rasional dan hanya cocok untuk area di mana setidaknya ada 200 hari yang cerah dalam setahun.
Skema sistem pemanas dengan kolektor surya yang terhubung ke boiler dan sumber cadangan listrik (misalnya, boiler gas), menggunakan bahan bakar tradisional (+)
Pro dan kontra dari sistem pemanas alternatif
Tidak ada banyak keuntungan dari sistem pemanas matahari, tetapi masing-masingnya signifikan dan dapat menjadi alasan untuk eksperimen pribadi:
- Keuntungan ekologis. Aman bagi penghuni rumah dan alam sekitarnya, sumber panas yang bersih yang tidak memerlukan penggunaan bahan bakar tradisional.
- Otonomi. Pemilik sistem sama sekali tidak tergantung pada harga energi dan situasi ekonomi di negara ini.
- Profitabilitas. Sambil mempertahankan sistem pemanas tradisional, menjadi mungkin untuk mengurangi biaya membayar air panas.
- Aksesibilitas umum. Untuk menginstal sistem tenaga surya tidak perlu izin dari otoritas negara.
Tetapi ada saat-saat tidak menyenangkan yang dapat merusak gambaran besar. Misalnya, untuk menentukan efektivitas sistem akan membutuhkan waktu yang lama - setidaknya 3 tahun (asalkan ada energi matahari yang cukup dan digunakan secara aktif).
Memasang hanya modul surya akan membutuhkan investasi besar: panel silikon termurah akan menelan biaya setidaknya 2.200 rubel. masing-masing, dan elemen enam-dioda polikristalin dari kategori pertama - hingga 17.000 masing-masing. Menghitung biaya 30 modul cukup sederhana (+)
Pengguna mencatat kerugian berikut:
- harga tinggi untuk peralatan yang dibutuhkan untuk mengoperasikan sistem;
- ketergantungan langsung dari jumlah panas yang dihasilkan pada lokasi geografis dan cuaca;
- Ketersediaan wajib sumber cadangan, misalnya, boiler gas (dalam praktiknya, tata surya sering berubah menjadi cadangan).
Untuk mencapai hasil yang lebih besar, Anda harus secara teratur memantau kesehatan kolektor, membersihkannya dari puing-puing dan melindunginya dari pembekuan beku dalam pembekuan. Jika suhu sering turun di bawah 0º 0, Anda perlu menjaga isolasi termal tambahan tidak hanya dari elemen tata surya, tetapi juga rumah secara keseluruhan.
Galeri Gambar
Foto dari
Panel surya di atap rumah pedesaan
Memasang baterai tata surya musim panas
Peralatan luar ruangan dari pembangkit listrik tenaga surya
Perangkat teknis terletak di dalam rumah
Energi matahari untuk pemanasan
Tujuan utama fotosel hemat energi adalah untuk menyediakan listrik ke rumah. Untuk memasukkannya ke dalam rangkaian sistem pemanas dan mencapai fungsi optimal, perlu untuk merakit sirkuit dengan tangki penyimpanan.
Di dalamnya air akan memanas, yang, setelah mencapai suhu tertentu, akan mengisi pipa dan radiator di kamar yang membutuhkan pemanas (ruang tamu, kamar mandi).
Sistem bertenaga surya dengan tangki sirkuit ganda yang mengatur pemanasan dan pasokan air panas dalam dua arah: untuk memanaskan radiator dan ke titik-titik analisis (+)
Mari kita coba menganalisis fitur desain panel surya dan menentukan peran potensial mereka dalam sistem pemanas.
Prinsip pengoperasian panel dengan fotosel
Ada tiga jenis sel untuk panel surya:
- Monokristalin. Ini adalah pelat tipis dari silikon dipotong paling murni dari kristal yang tumbuh di bawah kondisi buatan. Varietas paling produktif dengan efisiensi sekitar 17-18%. Suhu optimal untuk operasi adalah dari 5 º hingga 25 º.
- Polikristalin. Terbuat dari wafer yang diperoleh dengan pendinginan bertahap dari lelehan silikon. Teknologi untuk produksinya kurang sulit, tetapi efisiensi sel fotovoltaik yang terbuat dari polycrystal secara signifikan lebih rendah - tidak lebih dari 12%.
- Amorf. Mereka adalah film. Mereka dibuat dengan metode fase penguapan, sebagai akibatnya silikon dalam bentuk endapan film tipis pada basis polimer fleksibel. Metode produksi termurah dikombinasikan dengan tingkat produksi terendah hingga 7%.
Untuk pemasangan sistem pemanas otonom di wilayah utara, baterai fotovoltaik yang dirangkai dari elemen kristal tunggal dianggap sebagai opsi yang paling cocok. Namun, baterai dengan modul amorf lebih mudah dipasang, praktis tidak menuntut di pangkalan, dan jauh lebih murah.
Modul kristal tunggal terdiri dari elemen seri-terhubung yang digabungkan menjadi modul. Beberapa modul membentuk panel surya. Permukaan gelap PV surya mengoptimalkan penyerapan sinar matahari
Tugas elemen-elemen eksternal adalah menyerap dan mengubah sinar matahari. Energi yang dilepaskan mengalir lebih jauh dan terkonsentrasi di akumulator penyimpanan. Sebuah elemen kecil menghasilkan sekitar 100-250 W, dan panel prefabrikasi seluas 25-30 m² menyediakan listrik untuk rumah kecil. Untuk pemasangan sistem pemanas, energi diperlukan 2-3 kali lebih banyak.
Inverter bertindak sebagai konverter arus langsung dari "produksi" matahari menjadi listrik, karena arus bolak-balik diperlukan untuk pengoperasian peralatan dan lampu listrik rumah tangga.
Berbicara secara khusus tentang sistem pemanas, ketel listrik untuk air pemanas juga berfungsi pada arus bolak-balik. Untuk menyediakan rumah dengan cahaya di malam hari, baterai yang menghemat suplai siang hari akan diperlukan.
Modul inverter dipasang di tempat yang nyaman untuk pemeliharaan, meskipun tidak memerlukan kontrol konstan dan beroperasi dalam mode otomatis (+)
Efisiensi menggunakan fotosel
Cara termudah adalah membeli kolektor surya dan menerapkan salah satu skema sederhana, terbukti selama bertahun-tahun. Namun, keadaan terkadang menentukan ketentuan mereka. Misalkan Anda memiliki sistem kerja yang berfungsi baik dengan generator surya, tetapi sejauh ini berfungsi untuk memasok listrik dan menyediakan rumah dengan air panas.
Jelas bahwa membeli peralatan baru tidak menguntungkan, oleh karena itu lebih mudah untuk meningkatkan daya dengan membeli sejumlah konverter fotovoltaik. Opsi anggaran adalah panel silikon dengan kapasitas hingga 23-25%.
Pemanas listrik harus terhubung ke sumber saat ini. Opsi universal adalah boiler yang dilengkapi dengan kabel distribusi.
Elemen film polimer di pasar Rusia jauh lebih jarang daripada analog silikon tunggal dan polikristalin. Mereka nyaman untuk instalasi, tetapi memiliki efisiensi rendah - hanya 6%
Jika catu daya diatur dengan benar, catu daya tersebut harus mencukupi untuk pemanasan dan penyediaan air panas. Ada contoh ketika rumah sepenuhnya dilengkapi dengan panas - itu dapat dikenali oleh atap, hampir sepenuhnya ditutupi dengan panel.
Kadang-kadang perlu untuk membangun struktur terpisah khusus jika area atap tidak cukup. Ternyata untuk meningkatkan daya, diperlukan ruang kosong tambahan.
Bahkan perhitungan yang paling teliti tidak akan membantu Anda menentukan jumlah potensial energi yang tepat dan dengan cepat membuat sistem yang efisien dan efisien. Faktanya adalah bahwa dalam praktiknya ada kendala, penampilan yang sulit diprediksi.
Berikut adalah beberapa faktor:
- Inkonsistensi cuaca. Jumlah hari cerah yang jelas tidak diketahui bahkan di wilayah selatan. Diprediksi jumlah mereka di wilayah utara hampir mustahil.
- Ketidakteraturan dalam pembangkit listrik. Sebagai contoh, di daerah utara di musim dingin ada siang hari yang pendek, sehingga banyak energi matahari yang diproses dihabiskan untuk penerangan. Selain itu, intensitas radiasi matahari di musim dingin berkurang secara signifikan.
- Kerusakan berkala. Seperti semua sistem teknis, panel surya dapat gagal dari waktu ke waktu karena kerusakan pada elemen individu, koneksi kontrak, permukaan pelindung, dll.
Karenanya, Anda dapat belajar tentang efisiensi hanya setelah periode waktu tertentu, setidaknya - setelah satu tahun. Anda mungkin harus menambah jumlah fotosel atau baterai, pertimbangkan isolasi termal tambahan di rumah, dan kurangi area yang dipanaskan. Misalkan di daerah utara Jerman, untuk menghemat uang, kamar tidur sering tidak panas sama sekali.
Pemeliharaan fotosel yang dipasang tidak memerlukan keterampilan khusus dan terdiri dari pembersihan rutin: membersihkan salju di musim dingin dan sampah di periode hangat, mencuci permukaan kaca dengan air dari selang
Diagram Instalasi Pembangkit Listrik Rumah
Cara termudah untuk memasang generator surya adalah dengan menghubungi perusahaan yang mengimplementasikan komponen sistem dan menawarkan layanan untuk pemasangannya. Pluses - proyek profesional yang mempertimbangkan karakteristik individu, jaminan untuk semua produk dan pemasangan, tanpa biaya tinggi.
Jika Anda memiliki pengalaman yang relevan, Anda dapat secara mandiri merakit pembangkit listrik mini dengan panel surya untuk memanaskan rumah pribadi.
Skema hibrida yang paling efektif dianggap sebagai sistem udara-surya, di mana fotosel digunakan untuk menghasilkan energi, kolektor untuk air pemanas dan generator angin tambahan dipasang. Itu dapat diganti dengan sumber bahan bakar cadangan (+)
Semua bagian untuk merakit sistem pemanas dijual di toko-toko khusus.
Komponen-komponen berikut harus dibeli:
- satu set modul surya silikon atau film;
- baterai penyimpanan energi;
- charge controller yang mengatur proses pengisian dan pemakaian baterai;
- inverter yang mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik;
- mengatur kabel penghubung.
Diinginkan bahwa baterainya sama (dengan mempertimbangkan merek, kapasitas dan bahkan bets) dan memiliki kemampuan untuk menyimpan energi selama 3-4 hari. Durasi pekerjaan mereka tergantung pada suhu kamar - dalam kondisi dingin mereka dengan cepat melepaskan. Jika konsumsi harian adalah 2400 Wh, baterai dengan kapasitas total setidaknya 1000 Ah diperlukan.
Saat menggunakan aki mobil, ingat bahwa efisiensi maksimumnya adalah 70-75% (masa pakai adalah 3 tahun), perangkat khusus untuk sistem tenaga surya memiliki kinerja terbaik - hingga 85% (masa pakai - 10 tahun). Sejumlah energi tertentu hilang selama penyimpanan dan konversi
Kualitas arus yang dihasilkan oleh inverter sinusoidal untuk sistem tata surya lebih tinggi daripada arus dari jaringan terpusat. Fitur peralatan adalah sinkronisasi fase tegangan, di mana transisi dari 12 V ke 220 V dilakukan tanpa gangguan dalam pengoperasian peralatan listrik rumah tangga.
Inverter daya - dari 250 W hingga 6000 W dan di atasnya.Anda dapat meningkatkan daya output dengan mengosongkan koneksi paralel beberapa perangkat. Misalnya, 3 x 3000 W = 9000 W (+)
Setelah memasang semua elemen tata surya, perlu untuk menghubungkan tangki listrik yang memanaskan air ke inverter, dan, pada gilirannya, pipa pemanas ke tangki.
Sistem pemanas kolektor
Efisiensi dan pengembalian terbesar dapat dicapai dengan memasang kolektor alih-alih modul surya - instalasi luar ruangan di mana air dipanaskan di bawah pengaruh radiasi matahari. Sistem seperti itu lebih logis dan alami, karena tidak memerlukan pemanasan pendingin oleh perangkat lain.
Pertimbangkan desain dan prinsip pengoperasian perangkat dari dua jenis utama: datar dan tubular.
Opsi flat buatan sendiri
Desain tanaman pipih sangat sederhana sehingga pengrajin berpengalaman mengumpulkan rekan-rekan kerajinan tangan dengan tangan mereka sendiri, membeli beberapa bagian di toko khusus, dan membangun bagian dari bahan improvisasi.
Piring yang menyerap panas matahari dipasang di dalam kotak baja atau aluminium. Paling sering ditutupi dengan lapisan krom hitam. Unit pendingin dilindungi dari atas dengan penutup transparan tertutup.
Air dipanaskan dalam tabung yang diletakkan oleh ular dan dihubungkan ke piring. Air atau antibeku memasuki kotak melalui pipa saluran masuk, memanas dalam tabung dan bergerak ke saluran keluar - ke pipa saluran keluar.
Transmisi cahaya tutup dijelaskan oleh penggunaan bahan transparan - kaca tempered atau plastik tahan lama (misalnya, polikarbonat). Untuk mencegah sinar matahari memantul, permukaan kaca atau plastik membeku (+)
Ada dua jenis koneksi, satu-pipa dan dua-pipa, tidak ada perbedaan mendasar dalam pilihan. Tetapi ada perbedaan besar dalam bagaimana pendingin akan dipasok ke kolektor - gravitasi atau menggunakan pompa. Opsi pertama diakui tidak efektif karena kecepatan gerakan air yang rendah, dengan prinsip pemanasan, ini menyerupai kapasitas untuk mandi musim panas.
Berfungsinya opsi kedua adalah karena koneksi pompa sirkulasi, yang memasok pendingin secara paksa. Sumber energi untuk pengoperasian peralatan pompa dapat berupa sistem energi surya.
Suhu pendingin ketika dipanaskan oleh kolektor surya mencapai 45-60 º, pada output indikator maksimum adalah 35-40 ºС. Untuk meningkatkan efisiensi sistem pemanas, bersama dengan radiator gunakan "lantai hangat" (+)
Manifold tubular - solusi untuk wilayah utara
Prinsip umum operasi menyerupai operasi analog datar, tetapi dengan satu perbedaan - tabung penukar panas dengan pendingin berada di dalam termos kaca. Tabung itu sendiri adalah bulu, disegel di satu sisi dan menyerupai bulu dalam penampilan, dan koaksial (vakum) dimasukkan satu sama lain dan disegel di kedua sisi.
Penukar panas juga berbeda:
- sistem untuk mengubah energi matahari menjadi pipa panas termal;
- tabung biasa untuk memindahkan pendingin tipe-U.
Jenis kedua penukar panas diakui sebagai lebih efektif, tetapi tidak cukup populer karena biaya perbaikan: jika satu tabung gagal, seluruh bagian harus diganti.
Pipa panas bukan bagian dari seluruh segmen, jadi Anda bisa mengubahnya dalam 2-3 menit. Elemen koaksial yang gagal diperbaiki dengan hanya melepas steker dan mengganti saluran yang rusak.
Skema menjelaskan sifat siklus proses pemanasan di dalam tabung vakum: cairan dingin di bawah pengaruh panas matahari memanas dan menguap, memberi jalan ke bagian selanjutnya dari pendingin (+)
Setelah menganalisis karakteristik teknis dari berbagai jenis pengumpul dan merangkum pengalaman penggunaannya, kami memutuskan bahwa pengumpul rata lebih cocok untuk daerah selatan, dan yang berbentuk tabung untuk yang di utara. Terutama mapan dalam iklim instalasi yang keras dengan sistem pipa panas. Mereka memiliki kemampuan memanaskan bahkan pada hari berawan dan pada malam hari, "memakan" sinar matahari dalam jumlah minimum.
Contoh skema standar untuk menghubungkan kolektor surya ke peralatan boiler: stasiun pompa menyediakan sirkulasi air, pengontrol mengatur proses pemanasan
Metode peningkatan kinerja
Biasanya, setelah bereksperimen dengan sejumlah kecil modul surya, pemilik rumah pribadi melangkah lebih jauh dan memperbaiki sistem dengan berbagai cara.
Cara termudah adalah meningkatkan jumlah modul yang terlibat, masing-masing, menarik ruang tambahan untuk penempatannya dan membeli peralatan terkait yang lebih kuat
Bagaimana jika ada kekurangan ruang kosong? Berikut adalah beberapa panduan untuk meningkatkan efisiensi stasiun tenaga surya (dengan fotosel atau kolektor):
- Ubah orientasi modul. Elemen bergerak relatif terhadap posisi matahari. Sederhananya, pemasangan bagian utama panel di sisi selatan. Dengan cahaya siang yang panjang, juga optimal untuk menggunakan permukaan yang menghadap ke timur dan barat.
- Penyesuaian kemiringan. Pabrikan biasanya menunjukkan sudut mana yang paling disukai (misalnya, 45º), tetapi kadang-kadang selama pemasangan perlu dilakukan penyesuaian dengan mempertimbangkan garis lintang geografis.
- Pilihan lokasi pemasangan yang tepat. Atapnya cocok, karena paling sering itu adalah bidang tertinggi dan tidak dikaburkan oleh benda lain (misalnya, pohon taman). Tetapi ada daerah yang lebih cocok - alat pelacak putar untuk matahari.
Dengan elemen-elemen yang tegak lurus terhadap sinar matahari, sistem ini bekerja lebih efisien, tetapi pada permukaan yang stabil (misalnya, atap), ini hanya mungkin untuk periode waktu yang singkat. Untuk meningkatkannya, mereka datang dengan alat pelacak praktis.
Mekanisme pelacakan adalah platform dinamis yang berputar dengan pesawat mengikuti matahari. Berkat mereka, kinerja generator meningkat di musim panas sekitar 35-40%, di musim dingin - 10-12%
Kekurangan besar alat pelacak adalah biayanya yang tinggi. Dalam beberapa kasus, itu tidak membuahkan hasil, jadi tidak masuk akal untuk berinvestasi dalam mekanisme yang tidak berguna.
Diperkirakan bahwa 8 panel adalah jumlah minimum di mana biaya akan membenarkan diri mereka sendiri dari waktu ke waktu. Anda dapat menggunakan 3-4 modul, tetapi dalam satu kondisi: jika mereka terhubung langsung, melewati baterai, ke pompa air.
Beberapa hari yang lalu, Tesla Motors mengumumkan pembuatan tipe atap baru - dengan panel surya terintegrasi. Elon Musk mengatakan bahwa atap yang dimodifikasi akan lebih murah daripada atap konvensional dengan kolektor atau modul yang terpasang di atasnya.
Video bertema akan membantu Anda membayangkan perangkat stasiun tenaga surya rumahan dan mengungkapkan beberapa rahasia pemasangan peralatan.
Video # 1. Informasi teknis tentang panel surya dan pengendali muatan tersedia:
Video # 2. Pengalaman yang bermanfaat dalam menggunakan panel surya di pinggiran kota:
Video # 3. Contoh stasiun tenaga surya yang berhasil beroperasi, dirakit sepenuhnya secara independen, menyediakan air panas domestik dan pemanas rumah:
Seperti yang Anda lihat, sistem pemanas bertenaga surya adalah fenomena yang sangat nyata yang dapat Anda sadari secara mandiri. Bidang cara alternatif menghasilkan energi terus berkembang, mungkin besok Anda akan mendengar tentang penemuan baru.
Kami mengundang Anda untuk secara aktif mengomentari materi.Anda dapat mengekspresikan sikap Anda terhadap "energi hijau", berbagi pengalaman Anda dalam membangun tata surya, hanya memberi tahu detail yang Anda tahu di blok di bawah ini.