Солнечные батареи на крышу

Источники энергии, не наносящие вреда окружающей среде, в свете масштабных техногенных катастроф приобретают особое значение.

Комфорт нашей жизни обеспечивается огромным количеством всевозможных электроприборов, что влечет возрастающую зависимость от поставок электроэнергии, которые не всегда отличаются стабильностью.

Этот фактор также вносит свою лепту в увеличение количества мини-электростанций для обеспечения личных потребностей владельцев частных домов.

Чтобы это начинание не обернулось расходами, которые никогда не оправдают себя, перед установкой такой системы необходимо произвести тщательные расчеты.

Место установки – крыша

Фотоэлектрические системы монтируют на фасады зданий, устанавливаются на стенах, но, конечно же, наиболее подходящим местом для монтажа солнечных батарей является крыша – здесь обеспечивается максимальная освещенность элементов.

Зазор между кровельным покрытием и фотоэлектрическим модулем должен составлять не менее 5-10 см, так как в процессе работы происходит сильный нагрев элементов.

Для увеличения эффективности разработана специальная подвижная система слежения за Солнцем, автоматически выполняющая поворот солнечной батареи с тем, чтобы обеспечить наилучшую в этот момент ориентацию.

Огромное значение имеет также степень наклона поверхности фотоэлектрического модуля. Оптимальным считается наклонное размещение: под углом от 15 до 90 градусов, в зависимости от географической широты местности. Для европейской части России эти значения составляют от 30 до 60 градусов.

На практике расположение солнечной батареи в первую очередь зависит от конструкции крыши, при установке нужно выбирать ориентацию и угол наклона, максимально близкие к оптимальным расчетным.

Существует три основных типа модулей:

  • наклонные – подходят для скатных крыш;
  • горизонтальные – размещаются на плоских крышах;
  • свободностоящие – монтируются с помощью отдельной конструкции.

В самостоятельный вид можно выделить новинки строительного рынка – это фотоэлектрические панели, интегрированные в архитектурные элементы конструкции здания.

Ярким примером служит фотогальваническая черепица «Тегосолар»: это кровельное покрытие, способное генерировать электричество.

Этот фактор имеет большое влияние на работу системы, и его нужно обязательно учитывать при монтаже.

Аккумулятор, инвертор, блок управления и другие необходимые элементы можно разместить в любом удобном месте – например, в подсобном помещении.

Крепежные элементы, стойки, рейки выполняются из металла.

Это может быть:

  • сталь;
  • алюминий;
  • оцинкованное железо.

Особенности конструкции

Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что фотоэлектрический модуль

состоит из двух тонких пластин – полупроводника, посредством которого происходит преобразование солнечной энергии в электричество.

Вырабатывается постоянный ток, для превращения его в переменный используется инвертор.

Также в систему электроснабжения входят аккумуляторы – ведь интенсивность солнечного излучения неравномерна на протяжении суток, и контроллер.

Для системы небольшой мощности существенны потери напряжения в кабеле – его следует делать максимально коротким.

Какие данные нужны для расчетов

Начнем с того, что нужно определить коэффициент солнечной инсоляции. Интенсивность солнечного света для своего региона можно найти в метеорологических таблицах: там уровень солнечной радиации указывается для каждого города помесячно.

Второе, что необходимо узнать, – это мощность электроприемников. Можно запитать как весь дом полностью, так и несколько приборов и лампочек, для остальных потребителей подав питание от обычной электросети.

Данные показатели рассчитывается следующим образом: паспортная мощность потребителя умножается на количество часов работы в сутки.

Данные для всех потребителей, которые будут снабжаться энергией от солнечной батареи, суммируются.

Батарея площадью 1 кв. м сможет обеспечить электроэнергией устройство мощностью в 120 Вт – это среднее значение.

Солнечная батарея в качестве источника энергии может использоваться в доме, удаленном на большое расстояние от электрических сетей, когда подключение к стационарному электроснабжению не оправдано экономически.

В расчетах нужно также учитывать потери на заряд-разряд аккумулятора, разницу между оптимальным расчетным и реальным наклоном и ориентацией панелей. Эти данные вводят в расчетные формулы с помощью поправочных коэффициентов.

Рекомендации по установке

  • Перед монтажом правильность расчетов можно проверить с помощью специальных компьютерных программ.
  • Солнечные батареи следует беречь от механических повреждений. В случае необходимости над элементом можно установить снегозадержатели или снегорассекатели.
  • Аккумулятор должен быть надежно защищен от попадания влаги.
  • Крепление панелей необходимо выполнять надежно – им придется выдерживать порывы ветра, снегопады и прочие погодные неурядицы.

Гарантии хорошей погоды не может дать никто, количество солнечных дней в году, указанное в справочнике – усредненный показатель, и на практике значения часто отличаются от среднестатистических. К тому же, занимая обширную площадь, солнечные батареи имеют невысокий КПД.

Однако желание обеспечить свой дом электроэнергией от независимого от общих сетей и к тому же экологичного источника в регионах с большим количеством солнечных дней в году экономически оправдано.

Регулярный рост цен на электроэнергию в разы сокращает срок окупаемости автономной системы. Ведь, оплатив покупку и установку оборудования однажды, долгие годы можно пользоваться бесплатным электричеством.

Читать еще:  Расход битумной мастики на 1 м2

«Солнечная крыша» как вариант кровельного покрытия

Американцы разработали «невидимые» солнечные батареи, которые внешне ничем не отличаются от фальцевой кровли.

Многие из загородных жителей, особенно в южных регионах, не прочь поставить на крышу своего коттеджа солнечные батареяи. Традиционно солнечные батареи устанавливаются на крыше дома, но есть люди, которые считают, что фотоэлементы портят внешний вид дома, особенно, если в качестве кровельного покрытия использованы элитные материалы. Солнечная крыша — новое изобретение, которое решает эту проблему.

Как результат, даже домовладельцы, располагающие средствами для монтажа солнечных батарей, не ставят их на крышу или вынуждены отводить место на участке под установку фотоэлектрических панелей.

Решение проблемы предлагает изобретатель из Калифорнии Зак Тейлор. Он разработал систему, объединившую в себе высокоэффективные солнечные батареи и классическую фальцевую кровлю.

Однажды мне в голову пришла идея. Любому загородному дому нужна электрическая энергия и красивая крыша, надо объединить их вместе!

Система представляет собой многослойную систему (пирог изнутри наружу), состоящую из следующих компонентов:

  • Скрытая система крепления.
  • Оцинкованная металлическая подложка, имитирующая фальцевую кровлю (характерные рёбра).
  • Солнечные батареи.
  • Специальная оптическая плёнка.
  • Сверхпрочное закалённое стекло.

Т.е. фотоэлементы работают, как обычные батареи. Лучи солнца беспрепятственно проходят сквозь стекло и пленку и попадают на фотоэлементы, но создаётся полная оптическая иллюзия, что крыша покрыта фальцевой кровлей.

Сверхпрочное стекло выполняет защитную функцию (в случае града и т.п.). Мы также предусмотрели воздушный зазор, который сделан между основанием крыши и фотоэлементами. Благодаря этому осуществляется вентиляция подкровельного пространства, а система не перегревается в жаркие дни.

По словам разработчиков «солнечной крыши», гарантия на систему составляет 40 лет. На выбор доступно 8 цветовых вариантов окрашивания панелей, это полностью готовый продукт. С монтажом солнечных панелей на крыше легко справится тот, кто разбирается в нюансах строительства крыш и укладки кровельных покрытий.

Кровля из солнечных батарей эстетично выглядит и отлично
смотрится на коттедже любого дизайна: от хай-тека до
классики. Домовладелец раз и навсегда избавлен от
«головной боли», как смонтировать солнечные панели
так, чтобы не испортить дорогое кровельное покрытие.
Вся крыша дома сделана из солнечных батарей!
Фотоэлементами покрыта вся ее площадь, за счёт чего
повышается КПД системы и количество вырабатываемой
ею электроэнергии.

На данном этапе устройство проходит финальные испытания. Запуск изделия в серийное производство и продажа намечены на 2018 год.

На FORUMHOUSE есть статья, где собран практический опыт пользователей портала по строительству автономного дома применительно к нашему суровому климату и условиям эксплуатации.

Также рекомендуем материалы, где описывается крыша с интегрированными солнечными коллекторами и внешне неотличимая от сланцевой кровли, и необычная отопительная система «тёплый потолок».

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Установка солнечных батарей на крыше в частном доме

Чтобы бесплатно получать электричество от солнечной энергии в собственном доме, многие всё чаще стали использовать солнечные батареи. Чаще всего они размещаются на крыше. Далее проведём полный расчёт цены оборудования и примеры монтажа с пошаговыми фото.

Чтобы определить приблизительное количество солнечных модулей, предположим, что живет в доме семья из четырех человек. Она потребляет около 3000 кВт электроэнергии в год (это подтверждается средними данными). Исходя из этого, выбирается фотобатарея на 5 кВт.

Требуемое количество ячеек фотоэлементов

В односемейных домах наиболее часто используются поликристаллические панели мощностью 240-260 Вт (они характеризуются относительно высокой эффективностью на уровне 18%, а их цена не является высокой). Если вы выберете 250 Вт модули, понадобятся 20 солнечных панелей, которые занимают около 35 м2 площади крыши.

Внимание! Панели крыши должны располагаться так, чтобы они не затенялись дымоходом, высоким деревом, электровышкой или соседним зданием. Это может привести к перегреву и повреждению модуля.

Поэтому производители оборудуют свои панели шунтирующими диодами (от одного до четырех). При затенении одного ряда ячеек диод начинает работать, затем ток течет с помощью байпаса (англ. bypass — обход — резервный путь, запасной маршрут для обеспечения непрерывного функционирования системы).

Ценовые затраты на фотогальванические панели

Цены на материалы являются примерными, потому что на стоимость панелей, инвертора или конструкции крепления в значительной степени влияет тип выбранных устройств, марка и производитель. Поскольку большинство устройств ввозятся из-за рубежа, текущий курс доллара также важен.

Пример списка материалов для фотоэлектрической установки на 5 кВт:

  • Фотоэлементная система, состоящая из 20-ти 250 Вт модулей — 200000 рублей;
  • Крепление из алюминиевых профилей на наклонной крыше, покрытой плиткой — 50000 рублей;
  • Инвертор, который позволяет управлять установкой — 50000 рублей;
  • Разъемы и предохранители — 10000 рублей.
  • Установка солнечных батарей занимает до 5 дней, за которые мы будем платить мастерам 100000 рублей;

Внимание! В этой спецификации не включена стоимость аккумуляторных батарей, поскольку в солнечной электростанции они являются дополнительным вариантом. Независимая установка для дома, из-за необходимости хранить электроэнергию, другого типа инвертора и несколько большего количества панелей, будет дороже на 40%.

Осенью и зимой, в пасмурные дни эффективность фотогальванической установки снижается примерно на 50%.

Читать еще:  Мягкая кровля или металлочерепица плюсы и минусы

Сколько сэкономим на фотоэлектрической батарее

Учитывая значительные инвестиции в фотоэлектрическую установку, нас интересует насколько выиграем в цене от её внедрения. Предполагая, что 5-киловаттная мини-электростанция будет установлена в доме, расположенном в средней полосе России и будет генерировать 4500 кВт/ч электроэнергии в год. Это соответствует среднему спросу на электричество для семьи из четырех человек.

Поэтому, если мы платим 6 руб. за кВт/ч, то сэкономим около 20000 руб. Это дает возмещение расходов примерно через 12 лет.

Этот расчет применяется к текущим ценам (на начало 2019 года) и действующим правилам. Трудно предвидеть как всё изменится в ближайшем и отдаленном будущем.

Схема сборки подключения системы

Установка солнечных батарей на крыше

Фотоэлектрические панели на наклонной крыше укладываются на алюминиевые профили. Они прикреплены к конструкции крыши в зависимости от типа покрытия с соответствующими крепежными элементами. Далее покажем установку солнечных панелей на крыше, покрытой керамической плиткой. Этот тип материала является одним из наиболее часто выбранных инвесторами.

В дополнение к солнечным элементам и конструкции профиля другие компоненты солнечной установки находятся дома. Наиболее важным из них является инвертор и блок защиты.

Где ставить инвертор (преобразователь)

Хотя место сборки этого устройства не является критичным, рекомендуется поместить его как можно ближе к панелям (то есть на чердаке), что значительно уменьшит потерю тока во время его передачи. Инвертор обычно оснащен дисплеем, на котором можно считывать все параметры рабочей установки. Все чаще производители обеспечивают беспроводное подключение к Интернету, поэтому скорее всего будет возможность контролировать работу системы с помощью компьютера.

Выбор подходящей модели инвертора зависит от типа солнечных панелей и проводки, установленной в доме, — одни устройства используются в однофазных сетях, другие — в трехфазных.

Предохранители и разъемы

Предохранитель расположен в главном распределительном щите, то есть на электрической панели. Он защищает инвертор от повреждений.

Кроме того, в системе есть разъединитель, который предназначен для отключения домашней установки от внешней электросети, например когда он поврежден или выполняются некие работы по техническому обслуживанию.

Внимание! Установка с солнечными батареями должна быть подключена к сети уполномоченным на это действие электриком. Нельзя самовольно встраивать в электросеть такие приборы — могут быть штрафы, так что обязательно пригласите местного электрика.

Солнечные батареи на крыше

Все более актуальными становятся источники альтернативного получения электроэнергии. Когда-то получение солнечной энергии казалось фантастичным, теперь же такие батареи широко применяют как в космонавтике, так и при строительстве частных домов.

На фото показаны солнечные батареи, размещенные на крыше

Наиболее масштабной стала установка солнечных батарей там, где солнечных дней в году довольно много. На территории нашей страны использование такого вида источника энергии стало набирать обороты не меньше, чем в странах Европы, откуда и началось освоение энергии солнца.О том, какие виды композитной черепицы существуют, читайте на этой странице.

Основу солнечной батареи составляют:

  • Фотогенератор полупроводникового типа, преобразующий энергию солнца в ток;
  • Инвектор, по средствам которого, ток будет переобразован в переменный. Именно такой ток используется для электроприборов;
  • Контроллер, необходимый, чтобы следить за нормализацией заряда для работы батареи.

Конструкция данного устройства достаточно проста, однако обладает большим рядом преимуществ:

  • Источник энергии является бесплатным и неиссякаемым (зависит от количества солнечных лучей);
  • Не несут вред для окружающей среды;
  • Обслуживание включает в себя только очистку панелей батареи от скопившейся пыли;
  • Получать электроэнергию можно в тех местах, где нет централизованных сетей;
  • Возможность комбинирования работы солнечных батарей и иного электрооборудования.

Как и у любых других приборов, у солнечных батарей есть и свои минусы:

  1. Достаточно высокая цена на оборудование;
  2. Коэффициент полезного действия не очень высок;
  3. Существует прямая зависимость от солнечных лучей.

При оборудовании солнечными батареями южного склона крыши, выработка может достигать 300 киловатт (за месяц). О технологии монтажа сэндвич-панелей читайте на этой странице.

Солнечные батареи на крышу частного дома

Существует 2 варианта установки:

  1. Переделка крыши;
  2. Замена части покрытия на фотоэлементы (такие части напоминают черепицу).

Довольно большое количество людей считают, что такая конструкция на крыше частного дома – слишком громоздкая, которая, кроме того, должна быть сложной в установке. Однако это не правда.

Существует и достаточно широко используется такой вид солнечных батарей, которые после монтажа выглядят в точности как черепица. Данный вид изделий почти в 2 раза дешевле солнечных батарей стандартного типа, а их эффективность выше почти на 10%.

На этом изображении солнечные батареи заменяют кровлю крыши

Суть состоит в том, что фотоэлемент встраиваются в специальную форму и монтируются на кровле. В конечном итоге проведение кровельных работ по такой технологии практически не отличается от стандартных.

К преимуществам можно отнести:

  • Экономия средств до 50%;
  • Внешний вид кровли не меняется.

В России также уже достаточно успешно изготавливаются приборы с применением данной технологии. Все будет зависеть от индивидуальных потребностей хозяев домовладения. При выборе солнечных батарей экономить не стоит, так как даже дорогостоящие приборы с учетом передовых технологий, окупаются достаточно быстро.

Не стоит переживать о том, что может не хватить солнечного света для выработки энергии. Солнечные батареи для частного дома достаточно хорошо зарекомендовали себя и в пасмурную погоду. Однако ведущим направлением для установки является южная сторона крыши.

Бывают случаи, когда сама конструкция здания не позволит сориентировать батареи в правильном направлении. Не стоит переживать. Необходимо лишь установить ряд дополнительных элементов крепежа. Читайте о существующих материалах для утепления чердачного помещения здесь: http://fineroofs.com/uteplenie-kryshi/materialy-dlya-utepleniya-cherdachnogo-perekrytiya.html.

Прекрасной альтернативой и, в некотором роде заменой стационарным приборам послужит солнечная батарея. Устройство такой батареи состоит из солнечных ячеек, изготовленных из специальных твердотельных устройств и преобразующих солнечную энергию в электричество.

Ни изображении представлена схема устройства солнечной батареи

Работа батарей такого типа заключается в следующем:

  • Фотоны, ударяясь о поверхность, поглощаются при помощи рабочего материала (кремния);
  • После чего те же самые фотоны сталкиваются с атомами вещества, тем самым выбивая родные электроны. Возникает разность потенциалов, свободные электроны начинают активное движение чтобы погасить эту разность и возникает электрический ток;
  • Полученный ток преобразуется в постоянный, который отдается потребителю либо аккумулятору.

Чтобы получать электрический ток для частного домовладения, должна быть установлена солнечная батарея. Монтаж на кровлю не принесет хлопот, так как достаточно прост. Для установки солнечных батарей может быть использована как сама кровля, так и специализированные каркасы:

  1. При монтаже на кровлю угол наклона батарей будет фиксированным, что может быть не всегда удобно в процессе дальнейшей эксплуатации. Это относится к тем моментам, когда погода становится пасмурной и солнечная активность снижается. Либо необходимо будет устанавливать фотоэлементы, которые не зависят от того, насколько интенсивным будет солнечный свет;
  2. Для установки при помощи каркасов угол наклона может регулироваться от 15 до 60 градусов на разном количестве модулей. Таким способом солнечные батареи могут быть установлены на любой кровле и кровельном покрытии, начиная от металлической, заканчивая мягкой черепицей.

К положительным моментам применения каркасных систем относятся:

  • Быстрая и довольно простая установка;
  • Минимальные трудозатраты;
  • Срок полезного использования достигает 25 лет;
  • Могут быть установлены не только на кровле любого типа, но и даже на земле;
  • Высококачественные системы.

Стоимость солнечных батарей на крышу

Конечно, покупка солнечных батарей обойдется «в копеечку». Данный вид кровельного оборудования может напугать солидной стоимостью, однако не стоит забывать о том, что вложения окупятся довольно скоро, а это значит, что в итоге получение электроэнергии будет бесплатным.

Чтобы окончательно разобраться в целесообразности покупки такого товара, нужно просто сравнить цены стационарной сети и солнечной батареи:

  1. Чтобы подключить дом к стационарной сети необходимо будет заплатить примерно 15 500 рублей за один киловатт, что, в конечном итоге даст сумму в 300 000 (при том, что рассматриваемая мощность составляет 20 кВт). Кроме того, владельцу придется исполнить ряд специальных требований, таких как установка трансформатора;
  2. Размер солнечной батареи — 65х100 см. Стоит такая батарея порядка 12 000 рублей. Для обеспечения дома электричеством понадобится в среднем от восьми до десяти модулей. Необходимо учесть, что для обеспечения мощности в 20 кВт достаточно будет батареи в 8-9 киловатт.

Стоит задуматься – заплатить один раз и потреблять электроэнергию бесплатно, либо платить небольшими суммами постоянно, что в конечном итоге выльется в более крупные затраты.

Видео

На видео ниже показан процесс монтажа солнечной батарей на крыше.

Использование солнечной энергии – относительно новое изобретение человечества, в достаточной степени зарекомендовавшее себя в разных странах и широко используемое как для частных домовладений, так и в строительстве многоэтажек. Использование солнечных батарей – единовременная покупка оборудования и получение неиссякаемого источника электроэнергии на долгие годы, который, к тому же будет поставлять эту энергию бесплатно. Читайте про особенности крепления металлочерепицы и правильный расчет крепежа.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector