СВЕТлое будущее фасадных систем. Солнечные батареи и вентилируемый фасад.

Недаром в эпоху осознания ограниченности традиционных источников энергии на звезду по имени Солнце посмотрели еще и как на эффективный неиссякаемый источник энергии. Ведь Солнце – это основной источник энергии на нашей планете. Благодаря Солнцу происходят все природные процессы, запасы традиционных источников энергии (угля, торфа, нефти) в том числе, это также работа Солнца. Каждую секунду на Землю от Солнца попадает огромное количество теплоты в 10000 раз большее всей энергии потребляемой в мире (около 1,2.1012 Вт).

 

Однако использовать впечатляющую статистику на практике не так просто. И технически и экономически реализация солнечной энергии еще далека от совершенства. Несмотря на это, если в России использование световой энергии еще не распространено, в странах Европы уже накоплен некоторый опыт использования солнечной энергии для зданий.

Благодаря государственной программе, компенсирующей до 70 процентов затрат на так называемую «соляризацию» домов и льготы при оплате, в Германии на «солнечное» электричество переходит до полумиллиона кв. метров крыш в год.  Еще в 1990 году подобный проект был реализован и назывался «1000 солнечных крыш». Вслед за Германией подобный проект, но уже под названием «100 000 солнечных крыш» был принят для всех стран-членов ЕС. В Японии и США аналогичные проекты назывались соответственно «70 000 солнечных крыш» и «1 000 000 солнечных крыш». Установка солнечных батарей для коттеджей на Западе давно уже является признаком респектабельности и, несмотря на длительный срок окупаемости (7-10 лет), пользуется все возрастающей популярностью. Новые дома в Испании также согласно государственной программе строятся с солнечными батареями на крышах. В Голландии недалеко от городка Херхюговард создан экспериментальный район, названный «Город Солнца». Электроэнергия здесь вырабатывается с помощью солнечных панелей, установленных на крышах домов. В среднем один дом в «Городе Солнца» вырабатывает до 25 кВт электроэнергии. В перспективе предполагается увеличить общую мощность «Города Солнца» до 5МВт.

 

Стоит сказать, что и в России есть продвижение в этой области: в Краснодарском крае создана экспериментальная «солнечная деревня» из 40 домов, на крышах которых установлены солнечные батареи, «Солнечные дома», построены также в Москве и во Владивостоке. Кроме того, в Ставрополе функционирует завод по производству солнечных батарей в России.

О важности использования солнечных батарей для коттеджного строительства отмечено в статье Вентилируемые фасады для коттеджей.
 

Солнечные батареи для фасада

 

В частности установка фотоэлектрических батарей касается и фасада. Существует множество интересных проектов, например, проект здания с навесным фасадом, полностью облицованным фотоэлектрическими батареями.  Предложенное командой из Германии здание – это двухэтажный куб. Поверхность фасада покрыта солнечными ячейками: фотовольтная система (PV) мощностью 11.1 kW, сделанная из 40-ка одно-кристаллических силиконовых панелей, установленных на крыше, и панелей CIGS. Ожидается, что система будет производить 200% энергии, от потребностей здания. Панели CIGS немного менее эффективные, чем силиконовые, но работают и при пасмурной погоде.

На рынке уже представлены различные варианты облицовочных фотоэлектрических панелей. Например панели солнечных батарей без рам для крыш и фасадов зданий Bekar Europe немецкой фирмы GmbH.

Новое поколение фотоэлектрических модулей BEKAR, изготавливаемых по современным технологиям с использованием тонкой пленки из аморфного кремния, наилучших материалов и компонентов, пришедшее на смену моно- и поликристаллическим кремниевым модулям, позволило достичь превосходных характеристик солнечных батарей в производстве электроэнергии и предоставить нашим клиентам выгодные, экономичные, жизнеспособные и экологически безопасные решения.

 

Простота инсталляции модулей BEKAR с помощью специальных направляющих балок, монтажных креплений, электрических соединений и проводов, изготавливаемых по стандартам ЕС, делают процесс монтажа модулей чрезвычайно простым. Фотоэлектрические модули – надежные и эстетичные – наилучшим образом подходят для монтажа на крышах частных домов, коттеджей, промышленных и административных зданий, для строительства электрических станций и ветро-солнечных гибридных систем. Хорошая работа модулей при слабом свете помогает получить наибольшее количество энергии.

Монтаж солнечной фотоэлектрической установки

Количество генерируемой фотоэлектрической системой электроэнергии определяется целым рядом факторов. Поэтому при монтаже солнечной фотоэлектрической установки необходимо обеспечить оптимальное расположение батареи, обеспечивающее максимальную ее эффективность. Для этого в первую очередь необходимо правильно подобрать угол наклона и ориентацию батареи по отношению к Солнцу. Располагать батареи необходимо на максимально освещенном месте и, по возможности, обеспечить равномерность их освещения. Следует предотвращать механическое повреждение солнечных батарей, а также тряску при их транспортировке к месту установки. Желательно исключить, или, хотя бы, максимально снизить негативное влияние на них влаги и пыли. Для сохранения работоспособности батарей без снижения эффективности в течение всего эксплуатационного периода важно соблюдать диапазон рабочих температур, находящийся в пределах: минус 40 градусов С - плюс 50 градусов С. В жаркие солнечные дни избежать перегревания солнечных батарей можно, расположив их, к примеру, на ткани белого цвета либо на блестящей алюминиевой фольге. Температурный режим имеет большое значение и при использовании в фотоэлектрической системе никель-кадмиевых аккумуляторов, работоспособность которых может уменьшаться при повышенных и пониженных температурах. Значительное понижение мощности такого аккумулятора происходит при снижении температуры ниже 0 градусов.

 Фотоэлектрические панели можно размещать на любой поверхности здания, в достаточной степени освещаемой в течение светового дня. Как правило, располагают солнечные батареи на крышах, но при соблюдении всех условий правильного монтажа, они могут быть установлены на фасадах зданий, балконах, окнах. Основное условие, как мы уже говорили, максимально возможная освещенность поверхности, на которой предполагается установить фотоэлектрические модули.

Эффективность применения солнечных батарей определяется тремя основными факторами: во-первых – это ориентация, во-вторых – угол наклона и в-третьих – затененность.

Разумеется, южное направление является лучшим вариантом ориентации. При невозможности прямого направления на юг, приемлемой является ориентация между юго-западным и юго-восточным направлениями.

Однако, даже при отклонении от оптимального расположения, КПД солнечных батарей установки снижается незначительно. Отклонения от оптимального направления не более, чем на 50 градусов снижают эффективность только на 5 %. Ориентация солнечной батареи в восточном или западном направлении вызывают уменьшение производительности на 20 % от производительности при оптимальном расположении. Потерю КПД солнечных батарей возможно в таком случае снизить, приподняв модуль.

Наибольшее количество солнечного излучения поверхность солнечной батареи получает при наклонном размещении с углом наклона от 15 до 90 градусов. 15 градусов – это минимально необходимый наклон фотоэлектрического модуля, обеспечивающий естественную очистку модуля от пыли и загрязнений. При ориентации в южном направлении оптимальный угол наклона солнечного модуля для европейской части России составляет 30-60 градусов. Оптимальный угол наклона условно принято считать равным географической широте местности. При восточной или западной ориентации фотоэлектрической системы угол наклона будет меньше оптимального.

 

Затененность, даже незначительная, является важным фактором, способным существенно снизить эффективность всей фотоэлектрической системы. Поэтому при монтаже обязательно нужно учитывать особенности ландшафта, наличие деревьев, построек, линий электропередач, тень от которых может падать на солнечные батареи.

 

Влияние затемнения на производительность нельзя недооценивать, поскольку затемнение даже самого слабого элемента солнечного модуля определяет КПД всего модуля в целом. Временное затемнение из-за опавших листьев, птичьего помета, пыли и т. д. устраняется естественным образом (просто смывается дождевой водой) и, чем больше угол наклона солнечной батареи, тем легче самоочищается поверхность.

Затемнение же, вызванное тенью от соседних зданий, деревьев или антенн, может сильно снизить производительность фотоэлектрической системы. Тень от антенны может снизить КПД всей солнечной батареи на 10-50%. Поэтому до монтажа необходимо ознакомиться с зонами затемнения с целью оптимального размещения солнечной установки. Нужно также предусмотреть расположение модулей на определенном расстоянии друг от друга.

 

Существует несколько вариантов монтажа, в зависимости от конструкции здания:

 

-наклонный (на крышу с любым углом наклона ската);

 

-горизонтальный (на плоскую крышу);

 

-свободностоящий (солнечная батарея на специальных опорных конструкциях);

 

-интегрированный (солнечные батареи, являющиеся элементами конструкции зданий).

 

Монтаж на фасад
 

Встраивание фотоэлектрических систем в фасад применяется, в основном, в многоэтажных офисных либо многоквартирных зданиях. Различают холодный и теплый фасады. Если фасад холодный, то солнечные модули устанавливаются непосредственно перед фасадом и выполняют при этом функции не только производителя электрической энергии, но и теплоизолятора, защищающего здание от ветра, а также служат декоративным элементом архитектурной композиции здания. В случае теплого фасада, гелиосистема служит своеобразным чехлом для здания. Существуют разработки различных производителей, выпускающих светопроницаемые фотоэлектрические панели, а также панели, обладающие звукоизоляционными свойствами. Однако, подобная продукция массового распространения пока не получила из-за своей дороговизны.

Итак, Солнечная энергетика в настоящее время это достаточно дорогое удовольствие, однако, как известно, настоящее время чревато будущим. Уже сейчас можно смело утверждать, что пройдет 5-10 лет и использование солнечных батарей станет рентабельным, фасадные системы  кроме защитного и эстетического значения будут выполнять функции источника энергии.

Также можно посмотреть:
Самоочищающаяся облицовка вентилируемого фасада
Новое решение вентилируемого фасада под кирпич – облицовка фасада клинкерной плиткой