Энергия солнца для дома. Как накопить солнечную энергию.

Прямая солнечная энергия имеет периодическую цикличность восполнения, связанную с вращением земли вокруг своей оси и солнца. Потребление же энергии происходит постоянно, а иногда даже в то время когда источник энергии, солнце, вообще недоступен. Ночь или пасмурная погода. Задача цикличного накопления энергии в условиях одного дома является важной задачей, а ее решение требует взвешенного и рационального подхода.

Восполняемые (возобновляемые) источники энергии - солнце, ветер, вода, сжигаемые органические вещества. Считается что они неисчерпаемы. Сжигаемые органические вещества, такие как дрова, уголь и даже нефть, при умеренном использовании, когда земле хватает времени на воспроизводство, так же неисчерпаемы.

Рассмотрим сегодня прямую солнечную энергию, как один из самых очевидных и экологически чистых источников. Мы останавливались ранее на этом и выяснили что помимо прямого нагрева здания солнечными лучами, существует возможность преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью солнечных батарей или нагрев жидкости с помощью прямых солнечных нагревателей.

Полученную электрическую энергию или нагретую жидкость можно использовать сразу или накапливать, воду в бойлерах, а электричество в аккумуляторах. Это важное обстоятельство, потому что солнце освещает дом не круглосуточно, а только днем, энергия же необходима круглосуточно.

Поскольку мы говорим о солнечной энергии, необходимо учитывать еще одно важное обстоятельство - количество солнечной энергии в летнее время в разы больше, чем в зимнее. Проще говоря, зимние дни короче чем летное, да и погода чаще пасмурная. Это означает что количество энергии, которую можно получить от солнца летом намного больше, чем зимой.

Интенсивность солнечного излучения в декабре месяце в двадцать! раз слабее чем в июне.

Солнце освещает землю не под прямым углом, а с некоторым наклоном, и если располагать солнечные батареи (или солнечные коллекторы) под прямым углом к лучам солнца, с некоторым наклоном к плоскости земли, можно "собрать" большее количество солнечной энергии.

Если учитывать угол наклона солнца и ежемесячно корректировать угол наклона солнечных панелей максимально под прямым углом солнечным лучам, то результат окажется более обнадеживающим. В июне интенсивность солнечного излучения будет в 4,2 раза выше, чем в декабре.

Исходя из данных, приведенных в таблице выше, с 1 квадратного метра солнечных панелей в сутки можно получить от 1,27 кВт/часа в декабре до 5,34 кВт/часа в июне. Правда это без учета КПД, который составляет в настоящее время для преобразования в электричество до 22 - 25 процентов у лучших образцов солнечных батарей. Но прогресс не стоит на месте и технологи всего мира успешно работают на этим, поэтому стоит ожидать постоянного роста эффективности солнечных панелей.

Вернемся к цикличности. Теперь мы уже знаем что для солнечных панелей есть два периода цикличности: годовой, поскольку земля постоянно вращается вокруг солнца с периодом 365 дней, и суточной, поскольку земля вращается вокруг своей оси, с периодом 24 часа.

Суточная цикличность солнца решается использованием накопителей - аккумуляторов для электрической энергии и бойлерами для накопления нагретой жидкости, обычно это вода.

Для накопления электрической энергии используются специальные литий-ионные аккумуляторы с высоким числом циклов заряд/разряд. Использование дешевых традиционных кислотных или щелочных аккумуляторов но срок их эксплуатации будет небольшим, и менять их придется каждый год, а возможно и чаще. Специальные аккумуляторы работают долго, но их стоимость высока и может составлять более половины стоимости все системы преобразования, включая солнечные панели и инверторы.

Необходимо учитывать, что аккумулятор должен иметь приличную емкость, до 5 - 10 кВт/час при умеренном потреблении, а чем выше емкость аккумулятора тем он конечно дороже. Если расходовать меньше электроэнергии, значит и аккумулятор нужен меньшей емкости. Используйте энергосберегающие светодиодные лампы, инверторные стиральные и посудомоечные машины, другие бытовые приборы с низким энергопотреблением. Это вполне реально и заслуживает внимания.

Если вы имеете подключение к муниципальной электросети, и ваша цель не автономное электроснабжение а сокращение расходов на электроэнергию, то можно использовать муниципальную электрическую сеть как "аккумулятор бесконечной емкости". Недавно принятый закон 417ФЗ "Закон о микрогенерации" позволяет подключать индивидуальные солнечные (к слову и другие) микроэлектростанции к общей электросети. При этом учитывается месячный баланс между потребленной из сети и переданной в сеть электроэнергии. Отдавая в дневные часы электроэнергию в муниципальную (городскую) сеть, вы можете совершенно бесплатно получать такое же количество в ночные часы.

Закон "о зеленой энергетике" позволяет отдавать в муниципальную сеть до 15 кВт электроэнергии в дневные часы и бесплатно потреблять отданную электроэнергию в вечерние. Сальдо рассчитывается 15 числа каждого месяца. При этом вы очень помогаете российскому энергетическому комплексу, покрывая дневной дефицит производства электроэнергии.

Энергосбыт муниципальных электросетей предлагает так же дифференцированные по времени "двухзоновые" и даже "трехзоновые" тарифы. В двухзоновом тарифе в дневное время электроэнергия стоит дороже примерно в 2 - 2,5 раза дороже чем в ночное, в трехзоновом есть еще дополнительное дневное время - пиковая зона, где электроэнергия стоит еще дороже. Об этом в одном из следующих материалов.

Потребление горячей воды так же существенно влияет на суточный расход энергии. Суточная норма расхода горячей воды в жилом помещении в зависимости от наличия ванны и некоторых других характеристик жилого помещения составляет от 100 до 200 литров горячей воды в сутки, на одного человека. Исходя из этого, средняя семья из 4 человек потребует примерно 12 кВт/часов энергии в сутки для разогрева 400 литров воды от 15°С до 40°С.

Целесообразно использование водяных бойлеров, покрывающих суточный расход горячей воды, с учетом горячей воды для отопления. По нашим оценкам, для той же семьи из 4-х человек, проживающей в доме 120 кв.метров, потребуется 700 литров для удовлетворения гигиенических потребностей и отопления, 450 для личного потребления и 300 для системы отопления в осенне зимний период. Вода используемая для личных целей, и вода для отопления используется разная.

В этой статье мы рассмотрели суточную цикличность. Согласитесь, емкость аккумулятора или бойлера, перекрывающий суточную или годовую цикличность, разные, второй будет в 365 раз больше. Для частного дома, годовой аккумулятор представляется чем то нереально большим и дорогим. Но известны случаи строительства и успешного применения годовых накопителей тепла, правда не в России.

Тему целесообразности и экономической эффективности аккумуляторов годовой цикличности мы будем обсуждать в одном из следующих материалов. Там же мы предложим рациональное решение проблемы годовой цикличности восполнения солнечной энергии, конечно только наше и исключительно только мнение.

================================================================

Для тех, кто только мечтает об этом и для тех, кто полон решимости воплотить свою мечту в жизнь этот блог, который поможет воплотить мечту в реальность. Подпишитесь на наш канал, это бесплатно. Материалы, которые мы будем размещать здесь помогут вам сэкономить много времени и средств и самое главное - получить свой загородный дом, именно такой, который нужен именно Вам а не тот, который вам продадут.