Energia słoneczna może być wykorzystywana do wykonywania wszelkiego rodzaju prac w domu, od dostarczania energii elektrycznej do oświetlenia i urządzeń do ogrzewania basenu, spa, prysznica lub pokoju. Ale to, jak dobrze działa system słoneczny, będzie zależeć od dziesiątek czynników, w tym od miejsca zamieszkania, ekspozycji na słońce, stawki za energię elektryczną, opłat za paliwo grzewcze, budżetu i zaangażowania w czerpanie energii słonecznej. niż twoi obecni dostawcy.
Sercem każdego aktywnego systemu słonecznego, niezależnie od tego, czy dostarcza on energii elektrycznej czy ciepła, jest kolektor (czasami nazywany panelem lub modułem). Systemy pasywne działają w oparciu o naturalne siły, takie jak przepływ ciepła od zimnego do gorącego oraz unoszenie się gorących płynów. I odwrotnie, aktywny system wymaga innego sprzętu, takiego jak dmuchawy, pompy i falowniki, do wykorzystania energii wychwytywanej ze słońca.
WSPÓLNE TYPY KOLEKTORÓW
Zasadniczo istnieją dwa rodzaje kolektorów słonecznych, elektryczne (zamieniające promienie słoneczne na energię elektryczną) i termiczne (te, które zamieniają je w ciepło). Oba są zwykle spotykane na dachach, chociaż tablice mogą być również montowane na ziemi lub na słupie.
Solarne panele elektryczne (czasami określane jako moduły fotowoltaiczne lub fotowoltaiczne) zazwyczaj składają się z płytek silikonowych wielkości płytek słonecznych, połączonych przewodami i zmontowanych w panel lub moduł. Często mają niebieski lub zielony odcień, ale mogą być również czarne. Najczęstsze typy domowych kolektorów słonecznych to:
• Krystaliczne moduły fotowoltaiczne
stanowią zdecydowaną większość kolektorów słonecznych na rynku. Są one wytwarzane przez krojenie sztucznych kryształów krzemu lub bochenków na wafle, z których każdy zawiera dodatni i ujemny elektron. Wafle są łączone ze sobą, tworząc moduły, a moduły są łączone razem, tworząc tablice. Kiedy płytki padają na światło słoneczne, prąd elektryczny płynie od styków przednich do styków tylnych, rozprowadzając ładunek z modułu do modułu.
• Moduły cienkowarstwowe i laminaty powstają poprzez osadzanie różnych materiałów półprzewodnikowych w bardzo cienkich warstwach na różnych podłożach, w tym na szkle i elastycznych podłożach. Oni też produkują energię elektryczną. Jeśli materiał półprzewodnikowy jest chroniony szkłem, cienkowarstwowe kolektory słoneczne nazywane są modułami. Gdy materiał półprzewodnikowy ma elastyczną osłonę ochronną, nazywa się je laminatami.
Moduły cienkowarstwowe i laminaty stanowią niewielką część całkowitej sprzedaży modułów fotowoltaicznych, częściowo ze względu na fakt, że wymagają one nawet czterokrotnie większej powierzchni dachowej, aby wyprodukować taką samą wydajność kWh/rok. Zastosowania mieszkaniowe, które wzbudziły największe zainteresowanie cienkowarstwową fotowoltaiką, to metalowe dachy z rąbkiem stojącym (pomiędzy pionowymi spoinami) oraz gonty słoneczne.
Kolektory słoneczne są używane do zastosowań grzewczych, są zazwyczaj większe i nieco bardziej odstają od dachu. Jest jednak wiele wyjątków. Niektóre kolektory termiczne wyglądają jak duże, płaskie pudła lub mają przymocowane do nich cylindryczne zbiorniki. Inne składają się z szeregu dużych szklanych rurek. Do najpopularniejszych typów kolektorów słonecznych należą:
• Termiczne kolektory płaskie, przeznaczone do ogrzewania, to zazwyczaj prostokątne obudowy o grubości od 4 do 5 cali ze szklanymi osłonami na górze. Wewnątrz obudowy znajduje się poczerniały arkusz absorbera z integralnymi przejściami, przez które przepływa ciecz, aby odprowadzić ciepło słoneczne. Ogrzana ciecz może być następnie wykorzystana do wody użytkowej lub do ogrzewania pomieszczeń. Przewody biegną przez obudowę kolektora, dzięki czemu można je podłączyć do dodatkowych kolektorów oraz do sieci zasilającej i powrotnej. Ciecz, która krąży w kolektorze, to zazwyczaj woda lub płyn niezamarzający (glikol) lub ich kombinacja.
• Kolektory próżniowe, nowszy typ kolektora termicznego, składa się z szeregu opróżnionych rur, każda z własną płytą absorbera i rurkami. Ciecz usuwa ciepło z płyty absorbera, tak jak ma to miejsce w przypadku konwencjonalnego kolektora termicznego. Wykorzystanie kolektorów próżniowych wzrosło w ostatnich latach, ale nadal stanowią one niewielki procent dzisiejszego rynku.
• Nieszkliwione kolektory termiczne są zazwyczaj wytłaczane z czarnego polimeru i zawierają szereg rurek, przez które można pompować ogrzewaną ciecz. Kolektory termiczne bez przeszklenia nadają się do zastosowań niskotemperaturowych, np. do ogrzewania basenów i spa.
• Kolektory gorącego powietrza wydają się być większe niż kolektory ogrzewające ciecz, czasami pokrywając całą zewnętrzną ścianę budynku. W związku z tym są częściej wykorzystywane w zastosowaniach komercyjnych. Niektóre kolektory gorącego powietrza, zwane również kolektorami „chłodzonymi powietrzem”, są przeszklone. Takie kolektory służą do ogrzewania pomieszczeń. Niewiele może się z nimi nie udać, ponieważ zamarzanie i przegrzewanie się nie stanowią problemu.
JAK DZIAŁAJĄ SYSTEMY SŁONECZNE
Kolektory słoneczne przekształcają promieniowanie słoneczne bezpośrednio w energię elektryczną, która może być natychmiast wykorzystana, zmagazynowana w bateriach lub przesłana do sieci elektrycznej. W tym drugim przypadku właściciel domu otrzymuje kredyt za wyprodukowaną produkcję, obniżając w ten sposób rachunek za prąd. W efekcie przedsiębiorstwo użyteczności publicznej służy jako magazyn energii elektrycznej, która jest produkowana w okresach dnia, kiedy jej nie potrzebujesz. Sieć jest również dostępna jako kopia zapasowa w okresach pochmurnych, kiedy nie produkujesz dużo energii słonecznej.
Kolektory termiczne przetwarzają energię słoneczną na ciepło. Promieniowanie uderza w płytę absorbera, a ciepło jest odprowadzane przez ciecz lub powietrze. Należy podjąć środki zapobiegające przegrzewaniu się systemów chłodzonych cieczą, gdy nie ma zapotrzebowania na ciepło. Jeśli używana jest woda, należy zapewnić możliwość zamrażania. Ciepło można wykorzystać natychmiast lub przechowywać do późniejszego wykorzystania. W słonecznych systemach podgrzewania ciepłej wody zbiornik przechowuje ciepłą wodę. W przypadku basenów basen pełni funkcję zbiornika magazynowego.
W przypadku ogrzewania pomieszczeń energią słoneczną ciepło może być magazynowane w dużych zbiornikach na wodę lub w niektórych rodzajach murów, w tym w pojemnikach wypełnionych kamieniem. Ogrzane powietrze może być rozprowadzane do różnych pomieszczeń kanałami lub rurami w podobny sposób jak konwencjonalne systemy grzewcze.
NAJLEPSZY ZWROT Z INWESTYCJI
Właścicielom domów, którzy chcą zainstalować system solarny, mogą być dostępne różne zachęty federalne i stanowe. Możesz dowiedzieć się, co jest dostępne w Twojej okolicy, przechodząc do Bazy zachęt państwowych na rzecz odnawialnych źródeł energii i wydajności (DSIRE).
Ogólnie rzecz biorąc, zastosowania ogrzewania ciepłej wody użytkowej i basenów charakteryzują się najkrótszym okresem zwrotu (5 do 7 lat) i wymagają najmniejszych inwestycji (od 3000 do 10 000 USD przed zachętami). Instalacje kosztują mniej w klimatach, w których mrozy nie stanowią problemu. Instalacje energii słonecznej, które zaspokoiłyby znaczną część Twoich potrzeb elektrycznych, wymagają znacznie większych inwestycji, chociaż koszty komponentów spadły w ostatnich latach. Jeśli zostanie to zrobione podczas budowy, koszty są znacznie niższe.
Programy leasingowe, jeśli są dostępne w Twojej okolicy, również znacznie obniżają koszty instalacji systemu. Ogrzewanie pomieszczeń energią słoneczną również wymaga dużej inwestycji, chyba że chcesz po prostu ogrzać jedno lub dwa pokoje od południowej strony domu.
Bez względu na rodzaj układu słonecznego, który rozważasz, zacznij oszczędzać energię już teraz. O wiele mniej kosztuje wyłączenie światła, krótsze prysznice i ocieplenie strychu i ścian niż zainstalowanie szeregu kolektorów słonecznych!
Zastanawiasz się nad energią słoneczną w swoim domu? Tutaj znajdziesz profesjonalnego wykonawcę w swojej okolicy.
Uwaga autora: Joe Provey jest częstym współpracownikiem BobVila.com, jest współautorem, wraz z Everettem M. Barberem, książki Convert Your Home To Solar Energy (The Taunton Press, 2010)