Фотоэлектрические батареи для теплоснабжения

[solarhome]

В последнее время в связи со снижением цена на фотоэлектрические модули стали часто задавать вопрос, выгодно ли получать тепло от солнечных батарей. Люди рассматривают вопрос подключения СБ напрямую к водонагревателям.

В связи с этим считаю необходимым сделать следующие замечания по этой теме.
1. Несмотря на снижение цен на фотоэлектрические модули, и даже на отсутствие аккумуляторов и инверторов в такой системе, стоимость системы на основе фотоэлектрических модулей будет гораздо выше, чем стоимость солнечных коллекторов. СБ пока еще являются самой дорогостоящей частью в системе солнечного электроснабжения.

2. Если хотите получать из солнца тепло - нужно применять солнечные коллекторы. Цена в несколько раз меньше будет, и площадь необходимая для получения того же количества энергии. Да еще и рассеянный свет, который фотоэлектрические панели игнорируют, можно преобразовать. КПД фотоэлектрических панелей в среднем 15%, солнечных коллекторов - 60%. Цена за м² отличается минимум в 2 раза. Т. е одно и то же количество энергии будет дороже в 6-8 раз.

Например, вакуумный коллектор 20 трубок вырабатывает в день 9 кВт*ч и занимает чуть меньше 3 м². Такое же количество энергии выработает фотоэлектрическая батарея мощностью 9/5=1,8 кВт и площадью почти 18 м². Стоимость этих воспринимающих поверхностей отличается в 6 раз (берем розничные цены в российских магазинах 100 рублей за ватт, пусть в эту цену входит монтажная конструкция для ФЭМ, и 30 тысяч рублей за 20 трубочный коллектор). Даже если добавим расходы на насосную станцию и трубы, все равно получится разница раза в 3-4.

Поэтому вывод однозначный - если вам нужно получать тепло из солнечной энергии, лучше применять солнечные коллекторы. Использовать электроэнергию от фотоэлектрических батарей для нагрева можно только, если есть ее излишки, и в противном случае она будет пропадать. Для обеспечения такого режима работы можно применять солнечные контроллеры со встроенными реле для управления балластной или другой внешней нагрузкой - например Prosolar SunStar MPPT

[Нико]

Я с вами не согласен.

Для создания  простой  и надежной  системы   нагрева воды от солнечного излучения с помощью электрических  солнечных батарей (СБ) необходимо:

1) солнечные  батареи (СБ)
2) контроллер ТЭНа 
3) нагревательный бак с ТЭНом  (бойлер)
4) датчик температуры воды в баке

Принцип действия такой системы:
СБ вырабатывает электроэнергию, которая в свою очередь нагревает  ТЭН находящийся в баке.
Достоинства такой системы в том, что  она  не требует  практически никакого обслуживания, не боится протечек, замерзания, перегрева, не требует замены теплоносителя,  проста в монтаже и ремонте  и т.п.

Недостаток  такой системы:
Вместо 1 кв. метра жидкостного СК придется поставить 4 - 5 кв.м. СБ,  это связано с  меньшим кпд  СБ по сравнению с СК.
Однако если у потребителя есть место для установки дополнительных СБ, то эта проблема несущественна.
Более того, в зимнее время кпд СБ повышается в среднем на 10%, что позволяет  получать с 1кв.м. СБ на 10% больше энергии чем летом.

Стандартная  жидкостная  система нагрева   воды от СК в своем составе имеет:
солнечный коллектор, насосную группу, теплоноситель, расширтельный бачок, группу безопасности, утеплитель, температурный датчик, бойлер косвенного нагрева  и  т.п.

Я сравнил примерную стоимость двух этих систем и вот что получилось (до подорожания в связи с повышением курса доллара).

Стоимость жидкостной системы нагрева воды с СК площадью 2 кв.м.                         -   112 000 руб.
Стоимость электрической системы нагрева воды с СБ  площадью 10 кв.м.                  -  121 000 руб.

[solarhome]

Нико,
1) вы не учитываете ВАХ солнечной батареи. Она "мягкая", поэтому СБ напрямую будет работать крайне неэффективно. Снижение полезной энергии будет не в 4-5 раз, а в десятки раз.
2) ТЭН должен быть рассчитан на максимальное напряжение СБ. В рабочей точке, которая, как я сказал, будет очень далеко от точки максимальной мощности, ТЭН будет работать на мощности гораздо меньшей его номинальной.
3) Как показала практика, ТЭНов с напряжением, отличающимся от 220В, на рынке практически нет.

с замечанием о том, что выработка от СБ зимой больше, чем летом, согласен. Но зимой приход энергии Солнца настолько мал, что этой разницей можно пренебречь (конечно, кроме случаев, когда система находится на Дальнем Востоке России, там зимой солнца может быть больше, чем летом).

Согласен также с тем, что система с СБ гораздо проще, надежнее и легче регулируется. Но она не настолько проста, как вы описали.

С момента написания первого сообщения прошло более 2 лет, поэтому появились новые варианты и устройства для более эффективного использования энергии от СБ для нагрева. В системе должен быть:

1) в случае наличия сети, т.е. когда солнечная энергосистема работает параллельно с сетью, в системе необходим сетевой фотоэлектрический инвертор и WATTRouter. ТЭН в этом случае используется стандартный на 220В переменного тока.

2) если система автономная с аккумуляторами - нужен контроллер балластной нагрузки и ТЭН постоянного тока на напряжение аккумуляторов.

По-прежнему, при выборе вариантов с солнечными коллекторами или солнечными батареями, нужно учесть много факторов и посчитать стоимость обоих (или нескольких) вариантов. И в настоящее время (2015 год) вполне возможен случай, когда получение тепла от солнечных коллекторов будет дешевле, чем от солнечных батарей. 

Вообще, вопрос этот уже подробно обсуждался в теме  Солнечные батареи в тепло без посредников.
Вам есть что добавить к той дискуссии? Насколько я понимаю, у вас есть какое-то устройство, которое может следить за ТММ СБ, но как оно работает - неизвестно. Чтобы иметь предметное обсуждение, нужно знать, как в вашем устройстве решены проблемы поиска ТММ и согласования ВАХ СБ с сопротивлением ТЭН.

[Нико]

1) ВАХ солнечной батареи я учитываю.  :)
Более того,  нагрев  ТЭНа  от СБ был уже мною опробован и показал отличные результаты, кпд не менее 90%.
2) Да, таких ТЭНов на рынке почти нет, но их изготавливают на заказ, никаких проблем в этом тоже нет.

Система с жидкостным СК энергозависима, так как для работы циркуляционного насоса  требуется электроэнергия, в случае же применения  системы с СБ+ТЭН    получается энергонезависимая система, что  является  большим плюсом.
P.S. Я непосредственный участник "той"  темы.

[FrancPr]

Вы забыли еще, что пластик удлиняется гораздо больше металла - что за зигзаги у вас там получатся сложно представить. А почему не хотите кинуть обычную стальную трубу в изоляции?