Φωτογραφία: Fafco
Η ηλιακή ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για όλες τις εργασίες στο σπίτι, από την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος για φώτα και συσκευές έως τη θέρμανση πισίνας, σπα, ντους ή δωματίου. Αλλά το πόσο καλά λειτουργεί ένα ηλιακό σύστημα για εσάς θα εξαρτηθεί από δεκάδες παράγοντες, όπως το πού ζείτε, η έκθεσή σας στον ήλιο, ηλεκτρική τιμή, τι πληρώνετε για καύσιμα θέρμανσης, τον προϋπολογισμό σας και τη δέσμευσή σας να αντλήσετε ενέργεια από τον ήλιο και όχι το ρεύμα σας παρόχους.
Η καρδιά κάθε ενεργού ηλιακό σύστημα, ανεξάρτητα από το αν παρέχει ηλεκτρική ενέργεια ή θερμότητα, είναι ο συλλέκτης (μερικές φορές ονομάζεται πίνακας ή μονάδα). Τα παθητικά συστήματα βασίζονται σε φυσικές δυνάμεις για να λειτουργήσουν, όπως η κίνηση της θερμότητας από το κρύο στο ζεστό και το γεγονός ότι τα θερμά υγρά ανεβαίνουν. Αντίθετα, ένα ενεργό σύστημα απαιτεί άλλο εξοπλισμό, όπως φυσητήρες, αντλίες και μετατροπείς, για να χρησιμοποιήσει την ενέργεια που συλλαμβάνετε από τον ήλιο.
ΚΟΙΝΟΙ ΤΥΠΟΙ ΣΥΛΛΕΚΤΕΣ
Ηλιακά ηλεκτρικά πάνελ (μερικές φορές αναφέρονται ως φωτοβολταϊκά ή φωτοβολταϊκά στοιχεία) αποτελούνται συνήθως από ηλιακά κύτταρα-πλακίδια σιλικόνης μεγέθους πλακιδίων, ενσύρματα και συναρμολογημένα σε πίνακα ή μονάδα. Συχνά έχουν μπλε ή πράσινο καστ αλλά μπορεί να είναι και μαύρα. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι κατοικιών ηλιακοί ηλεκτρικοί συλλέκτες είναι:
• Κρυσταλλικές φωτοβολταϊκές μονάδεςαποτελούν τη συντριπτική πλειοψηφία των ηλιακών ηλεκτρικών συλλεκτών στην αγορά. Κατασκευάζονται με τεμαχισμό τεχνητών πλινθιών κρυστάλλου πυριτίου, ή ψωμιού, σε γκοφρέτες, το καθένα από τα οποία φέρει ένα θετικό και αρνητικό ηλεκτρόνιο. Οι γκοφρέτες συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν ενότητες και οι ενότητες συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν πίνακες. Όταν οι γκοφρέτες χτυπηθούν από το φως του ήλιου, ένα ηλεκτρικό ρεύμα τρέχει από τις μπροστινές επαφές στις πίσω επαφές, κατανέμοντας το φορτίο από μονάδα σε μονάδα.
Διαφήμιση
• Ενότητες και πολυστρωματικές λεπτές μεμβράνες κατασκευάζονται με εναπόθεση διαφόρων υλικών ημιαγωγών σε πολύ λεπτά στρώματα σε διάφορα υποστρώματα, συμπεριλαμβανομένων γυαλιού και εύκαμπτων υποστρωμάτων. Παράγουν επίσης ηλεκτρική ενέργεια. Εάν το υλικό ημιαγωγών προστατεύεται από γυαλί, οι ηλιακοί συλλέκτες λεπτής μεμβράνης αναφέρονται ως μονάδες. Όταν το υλικό ημιαγωγών έχει ένα εύκαμπτο προστατευτικό κάλυμμα, ονομάζονται πολυστρωματικά φύλλα.
Οι μονάδες και τα πολυστρωματικά φύλλα λεπτής μεμβράνης αντιπροσωπεύουν ένα μικρό κλάσμα των συνολικών πωλήσεων ηλιακών μονάδων, ωστόσο, εν μέρει λόγω του γεγονότος ότι απαιτούν έως και τέσσερις φορές περισσότερο χώρο οροφής για την παραγωγή του ίδιου kW-hr/έτος παραγωγή. Η οικιακή εφαρμογή που έχει προσελκύσει το μεγαλύτερο ενδιαφέρον για φωτοβολταϊκά λεπτής μεμβράνης είναι στη ραφή μεταλλικές στέγες (μεταξύ των κάθετων ραφών) και ως ηλιακά έρπητα ζωστήρα.
Ηλιακοί θερμικοί συλλέκτες χρησιμοποιούνται για εφαρμογές θέρμανσης, είναι γενικά πιο ογκώδεις και στέκονται λίγο περισσότερο από την οροφή. Υπάρχουν όμως πολλές εξαιρέσεις. Ορισμένοι θερμικοί συλλέκτες μοιάζουν με μεγάλα, επίπεδα κιβώτια ή έχουν κυλινδρικές δεξαμενές προσαρτημένες πάνω τους. Άλλα αποτελούνται από μια σειρά μεγάλων γυάλινων σωλήνων. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι ηλιακοί θερμικοί συλλέκτες περιλαμβάνω:
• Θερμικοί συλλέκτες επίπεδης πλάκας, σχεδιασμένα για θέρμανση, είναι τυπικά 4 ″- 5 ″- παχιά ορθογώνια περιβλήματα με γυάλινα καλύμματα στην κορυφή. Μέσα στο περίβλημα υπάρχει ένα μαυρισμένο φύλλο απορρόφησης με αναπόσπαστα περάσματα μέσα από τα οποία ρέει ένα υγρό για να απομακρύνει τη θερμότητα του ήλιου. Το θερμαινόμενο υγρό μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για οικιακό νερό ή για θέρμανση χώρου. Ο σωλήνας ταξιδεύει μέσα από το περίβλημα του συλλέκτη, ώστε να μπορεί να συνδεθεί με επιπλέον συλλέκτες, καθώς και με το δίκτυο τροφοδοσίας και επιστροφής. Το υγρό που κυκλοφορεί μέσω του συλλέκτη είναι συνήθως νερό ή αντιψυκτικό (γλυκόλη), ή ένας συνδυασμός των δύο.
Διαφήμιση
• Θερμικοί συλλέκτες χωρίς γυαλί τυπικά εξωθούνται από ένα μαύρο πολυμερές και περιλαμβάνουν μια σειρά σωλήνων μέσω των οποίων μπορεί να αντληθεί το προς θέρμανση υγρό. Οι μη βερνικωμένοι θερμικοί συλλέκτες είναι κατάλληλοι για εφαρμογές χαμηλής θερμοκρασίας, όπως αυτές που χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση πισίνες και ιαματικά λουτρά.
• Συλλέκτες θερμού αέρα τείνουν να είναι μεγαλύτεροι από τους συλλέκτες που θερμαίνουν το υγρό, καλύπτοντας μερικές φορές έναν ολόκληρο εξωτερικό τοίχο ενός κτιρίου. Κατά συνέπεια, χρησιμοποιούνται συχνότερα σε εμπορικές εφαρμογές. Ορισμένοι συλλέκτες θερμού αέρα, που ονομάζονται επίσης «συλλέκτες αερόψυκτων», είναι υαλοπίνακες. Τέτοιοι συλλέκτες χρησιμοποιούνται για θέρμανση χώρου. Δεν υπάρχουν πολλά που μπορούν να πάνε στραβά με αυτά, επειδή η κατάψυξη και η υπερθέρμανση δεν είναι ζητήματα.
ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΝ ΤΑ ΗΛΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ
Οι ηλιακοί ηλεκτρικοί συλλέκτες μετατρέπουν την ηλιακή ακτινοβολία απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί αμέσως, να αποθηκευτεί σε μπαταρίες ή να σταλεί στο ηλεκτρικό δίκτυο. Στην τελευταία περίπτωση, ο ιδιοκτήτης σπιτιού λαμβάνει πίστωση για αυτό που παράγεται, μειώνοντας έτσι τον λογαριασμό του ηλεκτρικού. Στην πραγματικότητα, η εταιρεία κοινής ωφέλειας χρησιμεύει ως αποθήκη για την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται κατά τη διάρκεια περιόδων της ημέρας που δεν την χρειάζεστε. Το πλέγμα είναι επίσης εκεί ως αντίγραφο ασφαλείας για συννεφιασμένες περιόδους, όταν δεν παράγετε πολύ ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια.
Οι θερμικοί συλλέκτες μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε θερμότητα. Η ακτινοβολία χτυπά την πλάκα απορρόφησης και η θερμότητα απομακρύνεται με υγρό ή αέρα. Πρέπει να ληφθούν μέτρα για την αντιμετώπιση της υπερθέρμανσης των υγρόψυκτων συστημάτων, όταν δεν υπάρχει ζήτηση θερμότητας. Εάν χρησιμοποιείται νερό, πρέπει να ληφθούν μέτρα για κατάψυξη. Η θερμότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί αμέσως ή να αποθηκευτεί για μεταγενέστερη χρήση. Σε ηλιακά συστήματα θέρμανσης ζεστού νερού, μια δεξαμενή αποθηκεύει το ζεστό νερό. Στην περίπτωση των πισινών, η πισίνα λειτουργεί ως δεξαμενή αποθήκευσης.
Στην ηλιακή θέρμανση χώρου, η θερμότητα μπορεί να αποθηκευτεί σε μεγάλες δεξαμενές νερού ή σε κάποιο είδος τοιχοποιίας, συμπεριλαμβανομένων κάδων γεμάτων πέτρα. Ο θερμαινόμενος αέρας μπορεί να διανεμηθεί σε διάφορα δωμάτια με αγωγούς ή σωλήνες με τον ίδιο τρόπο όπως τα συμβατικά συστήματα θέρμανσης.
Διαφήμιση
Διαφήμιση
Σε γενικές γραμμές, οι εφαρμογές θέρμανσης ζεστού νερού χρήσης και θέρμανσης πισίνας έχουν τις μικρότερες αποδόσεις (5 έως 7 έτη) και απαιτούν τις μικρότερες επενδύσεις ($ 3.000 έως $ 10.000 πριν από τα κίνητρα). Οι εγκαταστάσεις κοστίζουν λιγότερο σε κλίματα όπου οι θερμοκρασίες κατάψυξης δεν αποτελούν πρόβλημα. Οι ηλιακές εγκαταστάσεις ηλεκτρικής ενέργειας που θα ικανοποιούσαν ένα σημαντικό μέρος των ηλεκτρικών σας αναγκών απαιτούν πολύ μεγαλύτερες επενδύσεις, αν και το κόστος των εξαρτημάτων έχει μειωθεί τα τελευταία χρόνια. Εάν γίνει κατά τη διάρκεια της κατασκευής, το κόστος είναι σημαντικά χαμηλότερο.
Τα προγράμματα μίσθωσης, εάν είναι διαθέσιμα στην περιοχή σας, μειώνουν επίσης δραστικά το κόστος εγκατάστασης ενός συστήματος. Η ηλιακή θέρμανση χώρου απαιτεί επίσης μια μεγάλη επένδυση, εκτός αν θέλετε απλά να ζεστάνετε ένα ή δύο δωμάτια στη νότια πλευρά του σπιτιού σας.
Ανεξάρτητα από το είδος του ηλιακού συστήματος που σκέφτεστε, ξεκινήστε να εξοικονομείτε ενέργεια τώρα. Κοστίζει πολύ λιγότερο για να σβήσετε τα φώτα, να κάνετε μικρότερο ντους και μονώστε τη σοφίτα και τοίχους από ό, τι κάνει για την εγκατάσταση μιας σειράς ηλιακών συλλεκτών!
Λαμβάνετε υπόψη σας την ηλιακή ενέργεια για το σπίτι σας; Βρείτε έναν επαγγελματία εργολάβο στην περιοχή σας, εδώ.
Σημείωση συγγραφέα: Εκτός από τη συχνή συνεισφορά στο BobVila.com, ο Joe Provey είναι συν-συγγραφέας, με την Everett M. Κουρέας, του Μετατρέψτε το σπίτι σας σε ηλιακή ενέργεια (The Taunton Press, 2010)
Διαφήμιση
Αποκάλυψη: Το BobVila.com συμμετέχει στο πρόγραμμα Amazon Services LLC Associates Program, μια διαφήμιση θυγατρικών πρόγραμμα που έχει σχεδιαστεί για να παρέχει στους εκδότες ένα μέσο για να κερδίζουν τέλη συνδέοντας το Amazon.com και τα συνεργαζόμενα τοποθεσίες.