Skirtingai nuo galingos ir brangios šildymo sistemos, kuri įrengiama įprastame būste, energetiškai efektyvus namas nedegina kuro ir neverčia tinklo elektros į šilumą (išskyrus kritinio temperatūros kritimo atvejus). Toks namas atkakliai išlaiko savyje – dėl apgalvotos šilumos izoliacijos, vėdinimo su rekuperatoriumi ir optimalios pastato vietos – vadinamąją pasyviąją šilumą. Ir bet kas gali būti naudojamas kaip šios pasyvios energijos šaltinis:
- tiesioginiai saulės spinduliai prasiskverbia pro langus;
- šiluma, kurią gamina buitiniai prietaisai, netgi gyventojai ir gyvūnai;
- ir, žinoma, įrenginiai, kurių pagrindinė funkcija yra saulės energijos tiekimas į namus – saulės baterijos (baterijos), apie kurias bus kalbama.
Saulės baterijos harmoningai dera pasyviajame name, nes visiškai atitinka pagrindinį jo statybos principą – naudoti atsinaujinančią energiją iš aplinkos.
Saulės baterijų veikimo principas ir sąveika su kitomis namų sistemomis
- Saulės kolektorių veikimas pagrįstas šiluminės spinduliuotės, veikiančios silicio plokšteles, pavertimu elektros energija;
- Saulės baterijos leidžia naudoti saulės energiją buitiniams prietaisams, vėdinimo sistemoms eksploatuoti ir (iš dalies) šildymui;
- Jei saulės kolektorių galimybės yra didesnės nei namų ūkio poreikis, tai energijos perteklių galima panaudoti elektros kaupimo ir konvertavimo sistemose.
- Jei elektros energijos poreikis viršija plokščių galingumą, trūkstamą dalį galima gauti iš tinklo (tinklo saulės stoties pasirinkimas) arba iš skystojo kuro generatoriaus (autonominė saulės stotis).
Saulės modulių tipai
Fotovoltinių sistemų klasifikavimas atliekamas pagal naudojamų medžiagų ir konstrukcijų kriterijus. Saulės baterijos yra:
- Silicio plokščių pavidalu (labiausiai paplitusi, našiausia ir brangiausia), efektyvumas - iki 22%; Jie gaminami trijų potipių: monokristaliniai (patikimiausi), polikristaliniai ir amorfiniai; pirmose dviejose pozicijose naudojamas grynas silicis, trečioje - silicio vandenilis, kuris tepamas ant pagrindo;
- Plėvelė – pagaminta naudojant kadmio telūridą, vario-indžio selenidą ir polimerus. Jie turi mažesnę kainą, bet ir našumą (efektyvumas 5-14%), todėl norint, kad baterija atitiktų namų „apetitą", reikės padidinti plotą, į kurį patenka spinduliuotė.
Saulės energijos plokščių vartotojų savybes apibūdina šios charakteristikos:
- Galia.Kuo didesnis saulės baterijos plotas, tuo didesnė jo galia; Norint pagaminti 1 kWh/parą energiją vasarą, reikės apie 1, 5 m2 saulės baterijų. Efektyviausia galia pasireiškia spinduliams statmenai krentant į akumuliatoriaus paviršių, o tai negali būti užtikrinama nuolat, todėl skydelio veikimo keitimas šviesiu paros metu yra natūralus procesas. Kad pavasarį ir rudenį būtų gautas reikiamas energijos kiekis, į šią sritį reikia pridėti maždaug 30 proc.
- Efektyvumas(efektyvumas) šiuolaikinių saulės baterijų - vidutiniškai apie 15-17%;
- Baterijos veikimo laikas ir energijos praradimas laikui bėgant. Gamintojai, kaip taisyklė, suteikia saulės kolektorių veikimo garantiją 25 metams, žadėdami per šį laikotarpį galią sumažinti ne daugiau kaip 20% originalios (kai kurių gamintojų tarnavimo laikas svyruoja nuo 10 iki 25 metų). su garantija, kad galia sumažės ne daugiau kaip 10%). Kristaliniai moduliai yra patvariausi, jų numatomas tarnavimo laikas – 30 metų. Pirmoji pasaulyje saulės baterija veikia daugiau nei 60 metų. Pačių saulės modulių gamybos sumažėjimas daugiausia vyksta dėl laipsniško sandarinimo plėvelės sunaikinimo ir sluoksnio tarp stiklo ir saulės elementų drumstumo – nuo drėgmės, ultravioletinės spinduliuotės ir temperatūros pokyčių;
- Komplekte baterija, užtikrinantis skydelio veikimą naktį, yra geras saulės generatoriaus galimybių papildymas. Baterija paprastai laiko mažiau nei pats saulės modulis, vidutiniškai 4-10 metų;
- Papildomų mazgų prieinamumas– pavyzdžiui, įtampos stabilizatorius, akumuliatoriaus įkrovimo valdiklis, inverteris (nuolatinės srovės į kintamoji srovė 220 V keitiklis buitiniam naudojimui) leidžia patogiau valdyti įrenginį ir jo integravimą į „Smart Home" sistemą;
- Baterijos kaina– yra tiesiogiai priklausomas nuo savo ploto: kuo galingesnis įrenginys, tuo jis brangesnis. Be to, užsienyje pagamintos plokštės vis dar yra pigesnės nei vietinės, nes saulės baterijos ten populiaresnės nei pas mus. Bet lyginant mūsų ir importuojamų įrenginių kainas, pirmiausia reikia palyginti saulės baterijų veikimo efektyvumą tarpusavyje – čia vietiniai gamintojai pasiekia gerus efektyvumo rodiklius – iki 20 proc.
Fotovoltinių baterijų pasirinkimas ir naudojimas
Renkantis saulės baterijas privačiam namui, jos visų pirma remiasi apkrova, kurią jie turės atlaikyti. Be to, būtina susieti su namo geometrija ir prevencinės priežiūros veiklos planavimu, dėl kurių kartu reikia atidžiai apsvarstyti šiuos aspektus:
- Įrenginių, kuriuos planuojama maitinti iš saulės energijos (patalpos apšvietimas, buitiniai elektros vartotojai, apsaugos ir automatikos įrenginiai ir kt. ), paros energijos suvartojimas. Reikia atsižvelgti į tai, kad įkraunant ir iškraunant baterijas taip pat sunaudojama energija (apie 20%), o papildoma įranga taip pat turės savo nuostolių (pavyzdžiui, inverteryje vidutiniškai - 15-20%);
- Santykis tarp reikiamų darbinių plokščių matmenų ir atitinkamų stogo plotų bei jo geometrijos;
- Galimybė nuvalyti baterijų darbinius paviršius nuo nešvarumų, sniego ir kitų veiksnių, turinčių įtakos foto keitiklių veikimui.
Svarbūs saulės baterijų veikimo momentai
- Venkite fizinio skydo pažeidimo (įbrėžimai ir apsauginės plėvelės vientisumo pažeidimai gali sukelti trumpus kontaktus ir (arba) koroziją);
- Esant atšiaurioms klimato sąlygoms, saulės energijos stotis rekomenduojama įrengti vėją blokuojančiomis konstrukcijomis;
- Reguliarus patikrinimas, valymas ir priežiūra yra privalomi.
Saulės baterijų kaina ir atsiperkamumas
Vidurinei mūsų šalies zonai kiekvienas saulės baterijų kilovatas generuoja tokį energijos kiekį:
- vasarą - 5 kWh/para (gegužės-rugpjūčio mėn. );
- pavasarį ir rudenį - 3-4 kWh/parą (kovo-balandžio, rugsėjo-spalio mėn. );
- žiemą - 1 kWh/para.
Apskaičiuojant autonominės saulės energijos stoties išlaidas, be plokščių pagamintos galios vieneto kainos (apie 60 rublių už 1 W), reikia atsižvelgti ir į papildomos įrangos kainą: nuo tvirtinimų ir laidų iki baterijos, apsauginiai įtaisai ir inverteriai (tai sudaro ne mažiau kaip 5 % visos kainos, tačiau kainos gali labai skirtis, priklausomai nuo gamintojų ir galios).
Remiantis ekspertų rekomendacijomis, optimalios sąnaudos ištisus metus veikiančiai saulės sistemai gaunamos naudojant schemą „vasaros variantas plius atsarginis elektros generatorius". Tiesa, generatorių teks įjungti pavasarį ir rudenį, jau nekalbant apie žiemą (saulės baterijos niekada nėra skirtos pilnai apkrauti žiemos sezonu).
Skaičiuojant saulės energijos įrenginio atsipirkimo laikotarpį, jos išeiga lyginama su parametru, kuris laikomas baziniu. Tinklinėje saulės stotyje tai yra elektros tarifai, autonominės saulės energijos sistemos atveju tai yra skysto kuro elektros generatoriaus pagamintos energijos savikaina. Atsipirkimas apskaičiuotas remiantis tuo, kad 1 kW saulės baterija per metus pagamins apie 1000 kWh energijos.
Jei vidutinę 1 kWh elektros kainą laikysime 5 rubliais, tai tinklo saulės stoties atsipirkimo laikotarpis bus: 80 000 rublių / 5 rubliai * 1000 kWh = 16 metų.
Suteikus 30 metų garantiją tinklo saulės kolektorių įrengimui, atsipirkimas (taikant 5 rub. /kWh tarifą) atsipirks per 16 metų, o per artimiausius 14 metų elektra bus tiekiama nemokamai.
Kalbant apie autonominę saulės energijos sistemą, griežtai tariant, jos pagaminamos energijos kiekis per metus bus mažesnis nei nurodyta 1000 kWh, kurią ji dalijasi su elektros generatoriumi. Tačiau atliekant apytikslius skaičiavimus, šio skaičiaus nereikia mažinti - norint apytiksliai atsižvelgti į specifinių degalų sąnaudų padidėjimą, kuris atsiranda, kai generatorius yra iš dalies (tai yra periodiškai, o ne nuolat) apkraunamas. Tada autonominės sistemos atsipirkimo laikotarpis (remiantis skysto kuro generatoriaus pagamintos energijos sąnaudomis - 25 rubliai už 1 kWh) atrodo taip: 150 000 rublių / 25 rubliai * 1000 kWh = 6 metai.
Be techninių rodiklių, autonominės saulės elektrinės dalis esančių saulės baterijų efektyvumą patvirtina ir jų atsipirkimo laikotarpis – 6 metai.
Tarifai nemažinami
Tačiau pateikti saulės energijos įrenginių pavyzdžiai rodo, kad dabar tarifus galima „įšaldyti" individualiai ir pradėti taupyti pasinaudojant fotovoltinių plokščių galimybėmis. Tereikia juos pirkti iš firminių, rinkoje patikrintų gamintojų, kad jų parametrai būtų nuspėjami tiek projektuojant, tiek eksploatuojant.
Ir geriausia spręsti tokias problemas kaip: net energiškai efektyvaus namo projektavimo etape:
- užtikrinti, kad pietinis fasadas nebūtų užtamsintas;
- stogo pasvirimo kampo ir plokščių darbinių paviršių parinkimas;
- teisinga namo orientacija į pagrindinius taškus;
- užkirsti kelią saulės baterijų darbo zonų šešėliavimui, jų užsikimšimui medžių lapais ir kt.
Tokiu atveju visi parametrai bus optimaliai susieti vienas su kitu ir bus užtikrintas efektyviausias saulės baterijų veikimas konkrečiai konstrukcijai.