Фотоэлек­три­ческий нагрев воды

12.07.2018

Нагрев воды с помо­щью фото­элек­три­че­ских (PV) моду­лей — это пер­спек­тив­ная тех­но­ло­гия горя­чего водо­снаб­же­ния от энер­гии Солнца.

Обычно для нагрева быто­вой воды исполь­зуют сол­неч­ные кол­лек­торы. Принцип дей­ствия в этом случае такой: сол­неч­ное излу­че­ние нагре­вает спе­ци­аль­ную жид­кость внутри кол­лек­тора, насос пере­ка­чи­вает этот горя­чий теп­ло­но­си­тель в теп­ло­об­мен­ник бой­лера, вода в бой­лере нагре­ва­ется:

Нагрев воды с помо­щью сол­неч­ных кол­лек­то­ров

Такие системы доста­точно сложны, поскольку вклю­чают в себя спе­ци­аль­ный бойлер с теп­ло­об­мен­ни­ком, диф­фе­рен­ци­аль­ный тер­мо­стат, насос­ную группу, рас­ши­ри­тель­ный бак, трубы, утеп­ли­тель, теп­ло­но­си­тель и многое другое. Но они оку­пают себя в тече­ние несколь­ких лет, так как энер­гия Солнца бес­платна. Тем не менее на смену сол­неч­ным кол­лек­то­рам при­хо­дит новая тех­но­ло­гия нагрева быто­вой воды с помо­щью фото­элек­три­че­ских моду­лей.

Принцип дей­ствия PV-нагрева зна­чи­тельно проще: фото­мо­дули под воз­дей­ствием сол­неч­ного света выра­ба­ты­вают элек­три­че­ство, кото­рое напря­мую питает нагре­ва­тель­ный эле­мент обыч­ного бой­лера:

Нагрев воды с помо­щью фото­элек­три­че­ских моду­лей

Бойлер в этом случае под­клю­чен одновре­менно к сети и к фото­элек­три­че­ским моду­лям через спе­ци­аль­ный кон­трол­лер, кото­рый управ­ляет пото­ками энер­гии. Такой нагрев воды имеет ряд пре­иму­ществ и только один недо­ста­ток.

Преиму­ще­ства PV-нагрева

1. Фотоэлек­три­че­ские модули имеют зна­чи­тельно боль­ший срок службы по срав­не­нию с сол­неч­ными кол­лек­то­рами. Некото­рые про­из­во­ди­тели дают 25-летнюю про­дук­то­вую гаран­тию на свои модули, а рабо­тать они могут зна­чи­тельно дольше.

2. Фотоэлек­три­че­ские модули тоньше и легче сол­неч­ных кол­лек­то­ров, что упро­щает доставку, подъем на крышу и монтаж.

3. Нет необ­хо­ди­мо­сти в спе­ци­аль­ном бой­лере с теп­ло­об­мен­ни­ком. Для PV-нагрева под­хо­дит про­стой бойлер с элек­три­че­ским нагре­ва­тель­ным эле­мен­том. Обычный бойлер дешевле, но в боль­шин­стве слу­чаев его покупка даже не потре­бу­ется, так как он уже есть в доме.

4. Не тре­бу­ется теп­ло­но­си­тель и его регу­ляр­ная замена. Исключено замер­за­ние и заки­па­ние системы.

5. Не нужны трубы, утеп­ли­тель, насос и многие другие ком­по­ненты, кото­рые необ­хо­димы для работы сол­неч­ных кол­лек­то­ров и тре­буют регу­ляр­ного обслу­жи­ва­ния. Вся система ста­но­вится зна­чи­тельно проще и надеж­нее.

6. В холод­ное время года КПД фото­элек­три­че­ских моду­лей повы­ша­ется, тогда как КПД сол­неч­ных кол­лек­то­ров пони­жа­ется.

7. Фотоэлек­три­че­ские модули про­из­во­дят посто­ян­ный ток, кото­рый пре­красно под­хо­дит для нагре­ва­тель­ных эле­мен­тов. Преобра­зо­ва­ние в пере­мен­ный ток не тре­бу­ется. Следова­тельно, не нужен инвер­тор и отсут­ствуют потери, свя­зан­ные с пре­об­ра­зо­ва­нием.

Недоста­ток PV-нагрева

1. Современ­ные фото­элек­три­че­ские модули пре­об­ра­зуют в элек­три­че­ство 15-20% сол­неч­ной энер­гии, в то время как сол­неч­ные кол­лек­торы пре­об­ра­зуют в тепло 30-60% сол­неч­ной энер­гии. Таким обра­зом, для оди­на­ко­вой мощ­но­сти нагрева, пло­щадь PV-моду­лей должна быть в 2-3 раза больше, чем пло­щадь сол­неч­ных кол­лек­то­ров.

Этот недо­ста­ток имеет зна­че­ние только в том случае, когда про­стран­ство для уста­новки сол­неч­ных пане­лей крайне огра­ни­чено. Также он ста­но­вится менее суще­ствен­ным с каждым годом по мере раз­ви­тия фото­элек­три­че­ских тех­но­ло­гий.

Дополни­тель­ный PV-нагрев

Существуют также раз­лич­ные вари­анты нагрева воды «лишней» энер­гией в сол­неч­ных элек­тро­стан­циях. Например, если в какой-то момент про­из­вод­ство элек­тро­стан­ции пре­вы­шает теку­щее потреб­ле­ние и акку­му­ля­торы уже заря­жены, то избы­точ­ная мощ­ность также может быть направ­лена на элек­три­че­ский нагре­ва­тель:

Нагрев воды в фото­элек­три­че­ской системе с помо­щью устройства Fronius Ohmpilot