Ellentétben a nagy teljesítményű és költséges fűtési rendszerrel, amely a hagyományos házakban van felszerelve, az energiahatékony ház nem éget el tüzelőanyagot, és nem alakítja át a hálózati villamos energiát hővé (kivéve kritikus hőmérséklet-esés eseteit). Egy ilyen ház az átgondolt hőszigetelésnek, a visszanyeréssel ellátott szellőztetésnek és az épület optimális elhelyezkedésének köszönhetően kitartóan megtartja magában az úgynevezett passzív hőt. És bármit fel lehet használni ennek a passzív energiának a forrásaként:
- közvetlen napfény behatol az ablakokon;
- a háztartási készülékek, sőt a lakosság és a háziállatok által termelt hő;
- és természetesen olyan eszközök, amelyek fő funkciója a ház napenergiával való ellátása - napelemek (akkumulátorok), amelyekről szó lesz.
A napelemek harmonikusan illeszkednek egy passzívházba, mivel teljes mértékben megfelelnek a konstrukció fő elvének - a környezetből származó megújuló energia felhasználásának.
A napelemek működési elve és kölcsönhatásuk más otthoni rendszerekkel
- A napelemek működése a szilíciumlapkákra ható hősugárzás elektromos árammá alakításán alapul;
- A napelemek lehetővé teszik a napenergia felhasználását háztartási készülékek, szellőzőrendszerek és (részben) fűtés működtetésére;
- Ha a napelemek teljesítménye meghaladja a háztartási igényeket, akkor az energiatöbblet felhasználható a villamos energia tárolására és átalakítására szolgáló rendszerekben.
- Ha az áramigény meghaladja a panelek kapacitását, a hiányzó részt a hálózatról (hálózati napelemes állomás opció) vagy folyékony tüzelőanyag-generátorról (autonóm napelemes állomás) lehet beszerezni.
A napelem modulok típusai
A fotovoltaikus rendszerek osztályozása a felhasznált anyagok és konstrukciók kritériumai szerint történik. A napelemek a következők:
- Szilícium panelek formájában (a leggyakoribb, a legnagyobb teljesítményű és a legdrágább), hatékonyság - akár 22%; Három altípusban gyártják: monokristályos (a legmegbízhatóbb), polikristályos és amorf; az első két helyzetben tiszta szilíciumot használnak, a harmadikban - szilícium-hidrogént, amelyet a hordozóra visznek fel;
- Film - kadmium-tellurid, réz-indium-szelenid és polimerek felhasználásával készült. Alacsonyabb az ára, de kisebb a teljesítményük is (hatékonyság 5-14%), így ahhoz, hogy az akkumulátort az otthon „étvágyához" igazítsák, a sugárzást kapó terület növelésére lesz szükség.
A napelem panelek fogyasztói tulajdonságait a következő jellemzők írják le:
- Erő.Minél nagyobb a napelem panel területe, annál nagyobb a teljesítménye; Nyáron napi 1 kWh energia előállításához körülbelül 1, 5 m2 napelemre lesz szükség. A leghatékonyabb teljesítmény akkor nyilvánul meg, amikor a sugarak merőlegesen esnek az akkumulátor felületére, amit nem lehet folyamatosan biztosítani, így a panel teljesítményének megváltoztatása nappali órákban természetes folyamat. Ahhoz, hogy tavasszal és ősszel biztosítsuk a szükséges energiamennyiséget, körülbelül 30%-ot kell hozzáadni ehhez a területhez;
- Hatékonysága modern napelemek (hatékonysága) - átlagosan körülbelül 15-17%;
- Az akkumulátor élettartama és az energiaveszteség az idő múlásával. A gyártók általában 25 év garanciát vállalnak a napelemek működésére, és ebben az időszakban az eredeti teljesítmény legfeljebb 20%-os teljesítménycsökkenését ígérik (egyes gyártóknál az élettartam 10-25 év között változik legfeljebb 10%-os teljesítménycsökkenés garanciájával. A kristályos modulok a legtartósabbak, becsült élettartamuk 30 év. A világ első napeleme több mint 60 éve működik. Maga a napelem modulok gyártásának csökkenése elsősorban a tömítőfólia fokozatos megsemmisülése és az üveg és a napelemek közötti réteg elhomályosodása miatt következik be - nedvesség, ultraibolya sugárzás és hőmérsékletváltozás miatt;
- Akkumulátor mellékelve, amely biztosítja a panel éjszakai működését, jól kiegészíti a napelemes generátor képességeit. Az akkumulátor általában kevesebbet bír, mint maga a napelem modul, átlagosan 4-10 évig;
- További csomópontok elérhetősége– például feszültségstabilizátor, akkumulátor töltésvezérlő, inverter (egyenáram-váltóáramú 220 V-os átalakító háztartási használatra) kényelmesebbé teszi a készülék üzemeltetését és az „Okos Otthon" rendszerbe való integrálását;
- Az akkumulátor költsége– közvetlenül a területétől függ: minél erősebb a készülék, annál drágább. Ráadásul a külföldi gyártású panelek még mindig olcsóbbak, mint a hazaiak, hiszen a napelemek ott népszerűbbek, mint nálunk. De a mi és az importált készülékeink árának összehasonlításakor mindenekelőtt össze kell hasonlítani a napelemek működési hatékonyságát egymással - itt a hazai gyártók jó hatékonysági mutatókat érnek el - akár 20%.
A fotovoltaikus akkumulátorok kiválasztása és használata
A magánház napelemeinek kiválasztásakor mindenekelőtt az elviselhető terhelésen alapulnak. Ezen kívül figyelembe kell venni a ház geometriáját és a megelőző karbantartási tevékenységek tervezését, amelyek együttesen a következő szempontok alapos mérlegelését igénylik:
- Napenergiáról tervezett eszközök napi energiafogyasztása (helyiségvilágítás, háztartási elektromos fogyasztók, biztonsági és automatizálási eszközök stb. ). Figyelembe kell venni, hogy az akkumulátorok töltése és kisütése is energiát fogyaszt (körülbelül 20%), és a további berendezéseknek is lesznek veszteségei (például egy inverterben átlagosan - 15-20%);
- A munkapanelek szükséges méretei és a megfelelő tetőfelületek közötti kapcsolat és annak geometriája;
- Az akkumulátorok munkafelületének megtisztítása a szennyeződéstől, hótól és egyéb, a fotókonverterek működését befolyásoló tényezőktől.
Fontos pontok a napelemek működésében
- Kerülje el a panel fizikai károsodását (a karcolások és a védőfólia integritásának károsodása az érintkezők rövidre zárásához és/vagy korrózióhoz vezethet);
- Kíméletlen éghajlati viszonyok között ajánlatos a napelemes állomásokat szélvédő szerkezetekkel felszerelni;
- A rendszeres ellenőrzés, tisztítás és karbantartás kötelező.
A napelemek költsége és megtérülése
Hazánk középső zónájában minden kilowatt napelemes energia a következő mennyiségű energiát termeli:
- nyáron - 5 kWh/nap (május-augusztus);
- tavasszal és ősszel - 3-4 kWh/nap (március-április, szeptember-október);
- télen - 1 kWh/nap.
Az autonóm napelemes állomás költségeinek kiszámításakor a panelek által termelt teljesítményegység költsége mellett (körülbelül 60 rubel / 1 W) figyelembe kell venni a kiegészítő berendezések költségét is: a rögzítésektől és a vezetékekig. akkumulátorok, védőeszközök és inverterek (ami a teljes költség legalább 5%-a, de az árak gyártótól és teljesítménytől függően jelentősen eltérhetnek).
A szakértők ajánlása szerint az egész éves napelemes rendszer optimális költségeit a „nyári opció plusz tartalék elektromos generátor" séma alkalmazásával lehet elérni. Igaz, a generátort tavasszal és ősszel kell majd bekapcsolni, nem is beszélve télről (a napelemeket soha nem úgy tervezték, hogy a téli szezonban teljesen feltöltődjenek).
A napelemes létesítmény megtérülési idejének kiszámításakor a teljesítményét összehasonlítják az alapnak vett paraméterrel. Hálózati napelemes állomáson ezek villamosenergia-tarifák, autonóm napelemes rendszer esetén ez a folyékony tüzelésű villamos generátor által megtermelt energia költsége. A megtérülés becslése azon alapul, hogy egy 1 kW-os napelem körülbelül 1000 kWh energiát termel évente.
Ha 1 kWh villamos energia átlagos árát 5 rubelnek vesszük, akkor a hálózati napelem állomás megtérülési ideje: 80 000 rubel / 5 rubel * 1000 kWh = 16 év.
A hálózati napelemes telepítésre 30 éves garanciával a megtérülés (5 rubel/kWh tarifa mellett) 16 éven belül megtörténik, a következő 14 évben pedig ingyenesen biztosítják az áramot.
Ami egy autonóm napenergia-rendszert illeti, szigorúan véve az általa termelt energia mennyisége évente kevesebb lesz, mint a kijelölt 1000 kWh, amelyet az elektromos generátorral oszt meg. De durva számításokhoz ezt a számot nem kell csökkenteni - annak érdekében, hogy hozzávetőlegesen figyelembe vegyük a fajlagos üzemanyag-fogyasztás növekedését, amely akkor következik be, amikor a generátor részlegesen (vagyis időszakosan, nem folyamatosan) terhelődik. Ezután az autonóm rendszer megtérülési ideje (a folyékony üzemanyag-generátor által termelt energia költsége alapján - 25 rubel / 1 kWh) így néz ki: 150 000 rubel / 25 rubel * 1000 kWh = 6 év.
Az autonóm naperőmű részét képező napelemek hatékonyságát a műszaki mutatók mellett megtérülési idejük is igazolja, ami 6 év.
A tarifák nem csökkennek
A napenergiával kapcsolatos telepítési példák azonban azt sugallják, hogy a tarifák egyenként „befagyaszthatók", és a fotovoltaikus panelek adottságait kihasználva takarékoskodni lehet. Csak a márkás, piacon tesztelt gyártóktól kell megvásárolni őket, hogy paramétereik kiszámíthatóak legyenek tervezésben és működésben egyaránt.
És a legjobb, ha olyan kérdésekkel foglalkozunk, mint: még az energiahatékony ház tervezési szakaszában:
- annak biztosítása, hogy a déli homlokzat ne legyen árnyékolva;
- a tető dőlésszögének és a panelek munkafelületeinek kiválasztása;
- a ház helyes tájolása a sarkalatos pontokhoz;
- a napelemek munkaterületeinek árnyékolásának, falevelekkel való eltömődésének megakadályozása stb.
Ebben az esetben minden paraméter optimálisan kapcsolódik egymáshoz, és biztosított lesz a napelemek leghatékonyabb működése egy adott szerkezethez.