«Солнечная» черепица – «зеленая» технология для кровельных материалов

Кровельная черепица до недавнего времени была предназначена лишь для защиты крыши и в качестве выгодного дизайна дома для его красивого внешнего вида. Но установка «солнечной» черепицы полностью меняет всю концепцию важности черепицы, делая ее применение еще более необходимой при постройке дома по экологически чистым технологиям. Черепица с фотоэлектрическими элементами позволит экономить электроэнергию в доме с расчетом на долгосрочную перспективу, а, кроме того, улучшит внешний вид любой современной постройки.

Фотоэлектрическая черепица

Каждый раз, когда звучит фраза об «альтернативной солнечной энергии», в голове возникает картинка с большой солнечной батареей, установленной на крыше. Еще недавно многие люди избегали устанавливать на своих крышах громоздкие сооружения с солнечными панелями, так как они не вписывались в общий дизайн постройки и портили весь внешний вид дома. Теперь каждый житель нашей планеты при постройке загородного коттеджа может использовать специально разработанную «солнечную» черепицу, или как ее принято называть среди строителей – «фотоэлектрическую» черепицу, без ущерба для внешнего вида крыши и всего дома в целом.

В отличие от старых разработок, «солнечная» черепица не только дешевле солнечных батарей и проста в установке, но еще и полностью повторяет дизайн обычной кровельной черепицы. Ее главные функции заключаются в двух основных пунктах – защита конструкции крыши и производство дешевой электроэнергии путем использования солнечной энергии на бытовые потребности жителей дома.

Фотоэлементы включены в структуру самой черепицы, поэтому она выглядит как обычная гибкая структура и ничем внешне не отличается от других видов кровельных черепиц. Она отлично фиксируется при установке и хорошо переносит все изменения погодных условий, ее конструкция креплений способна выдержать порывы ураганного ветра до 130 км в час.

Солнечные батареи на крыше

Все более актуальными становятся источники альтернативного получения электроэнергии. Когда-то получение солнечной энергии казалось фантастичным, теперь же такие батареи широко применяют как в космонавтике, так и при строительстве частных домов.

На фото показаны солнечные батареи, размещенные на крыше

Наиболее масштабной стала установка солнечных батарей там, где солнечных дней в году довольно много. На территории нашей страны использование такого вида источника энергии стало набирать обороты не меньше, чем в странах Европы, откуда и началось освоение энергии солнца.О том, какие виды композитной черепицы существуют, читайте на этой странице.

Основу солнечной батареи составляют:

• Фотогенератор полупроводникового типа, преобразующий энергию солнца в ток;
• Инвектор, по средствам которого, ток будет переобразован в переменный. Именно такой ток используется для электроприборов;
• Контроллер, необходимый, чтобы следить за нормализацией заряда для работы батареи.

Конструкция данного устройства достаточно проста, однако обладает большим рядом преимуществ:

• Источник энергии является бесплатным и неиссякаемым (зависит от количества солнечных лучей);
• Не несут вред для окружающей среды;
• Обслуживание включает в себя только очистку панелей батареи от скопившейся пыли;
• Получать электроэнергию можно в тех местах, где нет централизованных сетей;
• Возможность комбинирования работы солнечных батарей и иного электрооборудования.
  То есть, пока много солнечного света, можно пользоваться альтернативным источником электроэнергии, а если солнечных лучей довольно мало, подключается обычный источник питания;
• Окупает себя достаточно быстро, если сравнивать с тем, что цены на электроэнергию регулярно повышаются.

Как и у любых других приборов, у солнечных батарей есть и свои минусы:

1. Достаточно высокая цена на оборудование;
2. Коэффициент полезного действия не очень высок;
3. Существует прямая зависимость от солнечных лучей.

При оборудовании солнечными батареями южного склона крыши, выработка может достигать 300 киловатт (за месяц). О технологии монтажа сэндвич-панелей читайте на этой странице.

Солнечные батареи на крышу частного дома

Существует 2 варианта установки:

1. Переделка крыши;
2. Замена части покрытия на фотоэлементы (такие части напоминают черепицу).

Довольно большое количество людей считают, что такая конструкция на крыше частного дома – слишком громоздкая, которая, кроме того, должна быть сложной в установке. Однако это не правда.

Существует и достаточно широко используется такой вид солнечных батарей, которые после монтажа выглядят в точности как черепица. Данный вид изделий почти в 2 раза дешевле солнечных батарей стандартного типа, а их эффективность выше почти на 10%.

На этом изображении солнечные батареи заменяют кровлю крыши

Суть состоит в том, что фотоэлемент встраиваются в специальную форму и монтируются на кровле. В конечном итоге проведение кровельных работ по такой технологии практически не отличается от стандартных.

К преимуществам можно отнести:

• Экономия средств до 50%;
• Внешний вид кровли не меняется.

В России также уже достаточно успешно изготавливаются приборы с применением данной технологии. Все будет зависеть от индивидуальных потребностей хозяев домовладения. При выборе солнечных батарей экономить не стоит, так как даже дорогостоящие приборы с учетом передовых технологий, окупаются достаточно быстро.

Не стоит переживать о том, что может не хватить солнечного света для выработки энергии. Солнечные батареи для частного дома достаточно хорошо зарекомендовали себя и в пасмурную погоду. Однако ведущим направлением для установки является южная сторона крыши.

Бывают случаи, когда сама конструкция здания не позволит сориентировать батареи в правильном направлении. Не стоит переживать. Необходимо лишь установить ряд дополнительных элементов крепежа. Читайте о существующих материалах для утепления чердачного помещения здесь: https://fineroofs.com/uteplenie-kryshi/materialy-dlya-utepleniya-cherdachnogo-perekrytiya.html.

Прекрасной альтернативой и, в некотором роде заменой стационарным приборам послужит солнечная батарея. Устройство такой батареи состоит из солнечных ячеек, изготовленных из специальных твердотельных устройств и преобразующих солнечную энергию в электричество.

Ни изображении представлена схема устройства солнечной батареи

Работа батарей такого типа заключается в следующем:

• Фотоны, ударяясь о поверхность, поглощаются при помощи рабочего материала (кремния);
• После чего те же самые фотоны сталкиваются с атомами вещества, тем самым выбивая родные электроны. Возникает разность потенциалов, свободные электроны начинают активное движение чтобы погасить эту разность и возникает электрический ток;
• Полученный ток преобразуется в постоянный, который отдается потребителю либо аккумулятору.

Чтобы получать электрический ток для частного домовладения, должна быть установлена солнечная батарея. Монтаж на кровлю не принесет хлопот, так как достаточно прост. Для установки солнечных батарей может быть использована как сама кровля, так и специализированные каркасы:

1. При монтаже на кровлю угол наклона батарей будет фиксированным, что может быть не всегда удобно в процессе дальнейшей эксплуатации. Это относится к тем моментам, когда погода становится пасмурной и солнечная активность снижается. Либо необходимо будет устанавливать фотоэлементы, которые не зависят от того, насколько интенсивным будет солнечный свет;
2. Для установки при помощи каркасов угол наклона может регулироваться от 15 до 60 градусов на разном количестве модулей. Таким способом солнечные батареи могут быть установлены на любой кровле и кровельном покрытии, начиная от металлической, заканчивая мягкой черепицей.

Читайте про функции аэратора и виды этих устройств.

К положительным моментам применения каркасных систем относятся:

• Быстрая и довольно простая установка;
• Минимальные трудозатраты;
• Срок полезного использования достигает 25 лет;
• Могут быть установлены не только на кровле любого типа, но и даже на земле;
• Высококачественные системы.

Стоимость солнечных батарей на крышу

Конечно, покупка солнечных батарей обойдется «в копеечку». Данный вид кровельного оборудования может напугать солидной стоимостью, однако не стоит забывать о том, что вложения окупятся довольно скоро, а это значит, что в итоге получение электроэнергии будет бесплатным.

Чтобы окончательно разобраться в целесообразности покупки такого товара, нужно просто сравнить цены стационарной сети и солнечной батареи:

1. Чтобы подключить дом к стационарной сети необходимо будет заплатить примерно 15 500 рублей за один киловатт, что, в конечном итоге даст сумму в 300 000 (при том, что рассматриваемая мощность составляет 20 кВт). Кроме того, владельцу придется исполнить ряд специальных требований, таких как установка трансформатора;
2. Размер солнечной батареи — 65х100 см. Стоит такая батарея порядка 12 000 рублей. Для обеспечения дома электричеством понадобится в среднем от восьми до десяти модулей. Необходимо учесть, что для обеспечения мощности в 20 кВт достаточно будет батареи в 8-9 киловатт.

Стоит задуматься – заплатить один раз и потреблять электроэнергию бесплатно, либо платить небольшими суммами постоянно, что в конечном итоге выльется в более крупные затраты.

Видео

На видео ниже показан процесс монтажа солнечной батарей на крыше.

Использование солнечной энергии – относительно новое изобретение человечества, в достаточной степени зарекомендовавшее себя в разных странах и широко используемое как для частных домовладений, так и в строительстве многоэтажек. Использование солнечных батарей – единовременная покупка оборудования и получение неиссякаемого источника электроэнергии на долгие годы, который, к тому же будет поставлять эту энергию бесплатно. Читайте про особенности крепления металлочерепицы и правильный расчет крепежа.

Система фотоэлектрической солнечной кровли

Система фотоэлектрической солнечной кровли состоит из модуля PV, который и вырабатывает электрический ток, а также из аккумуляторной батареи, инверторов и проводов, что позволяет преобразовывать постоянный ток (DC), выработанный от солнечных лучей в переменный ток (AC), применяемый в бытовых целях. Малые системы такого покрытия солнечной черепицей позволяют непосредственно использовать выработанную энергию на хозяйственные нужды, в то время как крупные системы производственных зданий и комплексов используются автономно по системе энергонакоплений. Размер установленной на крыше фотоэлектрической черепицы (ее общая площадь) напрямую зависит от спроса на потребление электрической энергии в конкретном жилом или производственном здании. Как правило, каждая единица гибкой «солнечной» черепицы может производить от 17 до 50 ватт электроэнергии, поэтому при ее установке на крыше следует точно рассчитывать количество квадратных метров, под которые будет устанавливаться эта инновационная черепица.

«Солнечная» черепица – на смену громоздким коллекторам

Солнечные батареи, несмотря на всю свою привлекательность в плане альтернативной и бесплатной энергии, еще мало используются в частных домах и, в основном – как дополнительный источник питания. Причины – высокая стоимость и долгая окупаемость, зависимость от погодных условий и недостаточная эффективность.

Чтобы подобные установки вырабатывали энергию, необходимую для обеспечения основных нужд дома, они собираются в целые мини-электростанции. Однако в таком виде устройства занимают значительную площадь, что сказывается на внешнем виде зданий. К тому же, их производительность зависит от угла падения лучей, интенсивности солнечного света и времени суток.

Учитывая все указанные недостатки, которые останавливают домовладельцев от использования солнечных технологий, калифорнийская компания Solar3D занялась разработкой кровельной черепицы с встроенными солнечными элементами, изготовленными с помощью специальной 3D-технологии. Новые фотоэлектрические кровельные системы (BIPV) создаются в сотрудничестве с Redwood Renewables – крыш.

Как утверждают специалисты компании, обычные плоские солнечные элементы не могут быть внедрены в черепичную кровлю из-за их неподвижной ориентации. Они не смогут обеспечить электроэнергией все здание, даже если эффективность преобразования лучистой энергии в электрическую составит 15–19 %. Помимо этого, традиционные солнечные элементы отражают света больше, чем поглощают. И это является еще одним фактором снижения эффективности.

В отличие от старых солнечных технологий, коллекторы от Solar3D оснащены специальными «ловушками», вытравленными на пластине из кремния, которая находится внутри фотоэлектрической структуры. Благодаря этому, трехмерные солнечные батареи захватывают максимальное количество света, а их эффективность возрастает до 25,47 %.

Еще одна особенность Solar3D-батарей состоит в том, что их поверхность может улавливать солнечный свет в широком диапазоне углов падения. Как утверждают разработчики, такие установки способны генерировать электричество не только днем, но и в другое время суток, например, ранним утром или поздним вечером и даже зимой. И для этого им не нужны механические системы слежения за Солнцем, которые используют некоторые производители, чтобы повысить мощность солнечных коллекторов.

По словам генерального директора компании Джима Нельсона, трехмерные солнечные элементы смогут полностью обеспечить электричеством частный дом и в скором будущем станут достойными конкурентами другим альтернативным источникам электроэнергии.

Установка фотоэлектрической черепицы.

Многими строительными компаниями было отмечено, что установка «солнечной» черепицы намного легче, по сравнению с установкой солнечных батарей. Бытует заблуждение, что такая черепица эффективна только в том случае, если будет установлена с солнечной стороны дома и работает только под прямыми лучами солнца. На самом деле для выработки электроэнергии необходим просто дневной свет, поэтому она может устанавливаться по обеим сторонам крыши в самом удобном месте, где позволяет общий дизайн здания. Внешне «солнечная» черепица похожа на кровельную дранку асфальтовой раскраски, поэтому ее легко включить в проектный дизайн крыши. После установки черепицы на крыше, производится системное подключение к приборам и освещению в доме.

Преимущества фотоэлектрической черепицы.

Самым главным преимуществом «солнечной» черепицы перед другими видами кровельных покрытий является ее экологически чистая природа, плюс большая экономия электроэнергии. Самые большие затраты возникнут только при установке черепицы на крыше, но как только она начнет «работать», экономия электроэнергии составит более 60%, что через короткое время покроет все затраты по ее установке и будущему ремонту, если такой возникнет. Нет необходимости укладывать под «солнечную» черепицу дополнительный утеплитель, в этом тоже своя экономия денежных средств и времени. Крыша с такой черепицей выглядит очень стильно, создает своеобразный украшающий эффект.

Фотоэлектрическая черепица проста в установке, ее отдельные поврежденные участки легко заменяемы. В некоторых европейских странах, для улучшения экологической обстановки в регионе, жителям городов предоставляются государственными банками очень выгодные кредиты и субсидии на установку такой кровли с «солнечной» черепицей. Так что, возможно в ближайшем обозримом будущем наше государство, тоже обратит на это внимание. Таким образом, установка энергосберегающей черепицы является первым шагом в продвижении на планете.