Innholdet i artikkelen
- Prinsipp for operasjon
- Panelalternativer
- Systemdiagram for et privat hus
- Beregning av nødvendig effekt
- Valg av systemelementer
En person tar bare det første skrittet mot bruk av uuttømmelige kilder til fornybar energi. Men metodene for utvinning har blitt tilgjengelige for bruk hjemme. I mange sommerhus kan du se de installerte solcellepanelmodulene. Takket være dem kan du få fullstendig autonomi. Hvilke produkter er best egnet for denne bruken og hva mer må til for å bygge et energisystem? Spørsmålene vil bli besvart i artikkelen.
Prinsipp for operasjon
Naturen til solstråling er ikke fullt ut forstått, men det skapes med suksess systemer som er i stand til å konvertere bølger til en konstant spenning som kan brukes på forskjellige måter. Solcellepanelet er en konstruksjon av fotoceller, som har en annen struktur. En av platene er laget på en slik måte at den har et overskudd av elektroner. Den andre delen av designet har sin ulempe, som et resultat av at elektroner kan strømme fritt fra ett element til et annet. «Kocking-out» av disse elektronene skjer på grunn av strålingsbølgen som kommer fra solen. Takket være denne prosessen oppstår et pn-kryss, som er kilden til den elektriske utladningen. Utgangen er en likestrøm, som krever ytterligere konvertering for bruk til ulike formål.
Panelalternativer
For å skape det mest effektive systemet har batterier blitt og er laget av en rekke materialer. De vanligste er:
- monokrystallinsk;
- polykrystallinsk.
Kilden til silisium for solcellepaneler er kvartspulver. Det er knuste kvartskrystaller. Det er silisiumsolceller som er mest brukt og har en overkommelig pris for privat sektor. Disse to typene solcellepaneler er ganske enkle å identifisere etter farge. Den første versjonen av batteriene har en jevn mørk farge. I dette tilfellet endrer ikke fargen sin nyanse på noen del av overflaten. Kostnaden for den første typen batterier er overlegen den andre. Dette skyldes måten krystallene er plassert på. Under produksjonsprosessen er hver av dem plassert i en bestemt posisjon, noe som sikrer høy effektivitet. Hele prosessen krever høyraffinert silisium, noe som påvirker kostnadene ved produksjonsprosessen.
Det er en viss ulempe med denne typen batteri. Det ligger i det faktum at strålene på panelet kun skal falle i rett vinkel for å oppnå best ytelse. Dette betyr at batteriene hele tiden må vendes mot solen, noe som krever konstruksjon av ekstra stativer med elektriske aktuatorer og sensorer. De enkelte elementene i solcellepanelet er kuttet fra et sylindrisk emne, slik at de enkelte modulene har avrundede kanter. Slike batterier er følsomme for overflateforurensning, noe som gjør det nødvendig å kontinuerlig overvåke tilstanden til det beskyttende laget. Dette gjelder ikke bare for perioden med snøfall, men også for støvstormer. Installasjon av enkrystallbatterier må utføres i et åpent område.
Råd! Hvis området der det er planlagt å installere solcellepaneler er nærmest ekvator, er det verdt å velge alternativer for enkeltkrystallbatterier.
Det andre designalternativet er også ganske enkelt å fremheve etter farge. Overflaten har en blå eller cyan fargetone og er ujevn i tonen. Silisium brukes også som råstoff, men det har ikke gjennomgått en så grundig rensing som i forrige tilfelle. For å redusere kostnadene ved produksjonsprosessen tillater mangelen på behovet for samme orientering av krystallene. Dette forbedrer igjen effektiviteten selv i overskyet vær, da spredt lys oppfattes i forskjellige retninger. Solcellepaneler av denne typen krever ikke konstant orientering i solens retning. Slike funksjoner gjør det mulig å plassere batterier på taket av bygninger og andre overflater uten bruk av stasjoner. Ulempen med denne designen kan betraktes som behovet for store områder med samme effekt sammenlignet med enkrystallversjonen av batteriene.
Systemdiagram for et privat hus
Enheten til systemet er ikke for komplisert, så kunnskap om hovedmodulene gjør det mulig å montere den selv. Grunnlaget for hele systemet er solcellepaneler, som fungerer som en kilde til elektrisk energi. I de fleste tilfeller er utformingen utformet på en slik måte at den fullt ut dekker strømkravene til hovedutstyret. For dette vil bare ett solcellebatteri ikke være nok, så flere moduler kombineres til et felles design, mens deres kraft og strømstyrke summeres for å oppnå den nødvendige. Noen apparater er i stand til å operere på en spenning på 12 volt, men nesten alle apparater som brukes i hverdagen krever 220 volt.
Derfor er det installert en omformer mellom kilden og forbrukerne, som gjør 12 volt DC til 220 AC. Dens kraft og strømstyrke velges i samsvar med det generelle gjennomsnittlige forbruket av utstyr under gjennomsnittlig bruk. Men det er ikke alltid mulig å bruke solens energi direkte gjennom omformeren. For eksempel, om natten, er effektiviteten til solcellepaneler en tendens til null. Dette betyr at du ikke kan klare deg uten elementer som er i stand til å lagre elektrisiteten som produseres gjennom dagen. Batterier brukes som slike elementer.
Merk! Separat eller i en modul med omformeren er også kontrolleren installert. Dens oppgave er å overvåke tilstanden til batteriene. Dette inkluderer ladespenningen samt tilgjengelig kapasitet. Modulen stopper tilførselen fra solcellepaneler i tide.
Beregning av nødvendig effekt
Systemet kan ikke bygges uten riktig designarbeid. Dette vil tillate deg å bestemme det totale gjennomsnittlige forbruket og, i samsvar med det, velge nødvendig utstyr. I de fleste tilfeller lar dette deg ikke betale for mye og unngå behov for reparasjoner eller restaurering senere. Det første trinnet er å lage en liste over alt utstyret som brukes konstant. Det inkluderer også produkter som er inkludert med jevne mellomrom. Etter det er det nødvendig å bestemme hvor mye enheten bruker i gjennomsnitt per dag. For å gjøre dette må du bestemme hvor mye tid i timer den er slått på i løpet av dagen. Antall timer multipliseres deretter med merkeeffekten. Slike beregninger må gjøres for hver av enhetene, hvoretter det totale strømforbruket per dag summeres.
Det er også nødvendig å bestemme gjennomsnittlig forbruk per time. For å gjøre dette kan du dele det totale antallet oppnådd med 24 timer eller sette sammen en egen tabell som angir på- og avslåingstidene for hver av enhetene, hvoretter gjennomsnittlig og toppforbruk beregnes. Etter den utledede gjennomsnittsverdien kan du bestemme kraften til installasjonen ved å legge til ytterligere 20 % til det resulterende tallet. Slike beregninger er gyldige for de tilfellene hvor solcellepaneler vil fungere som hovedstrømkilde. Hvis solcellepaneler bare er en reserve, er det nødvendig å bestemme enhetene som må fungere uten avbrudd og gjøre beregninger spesielt for dem. Alt annet utstyr er slått av inntil den sentrale strømforsyningen gjenopprettes.
Merk! Det totale gjennomsnittlige daglige forbruket for et gjennomsnittlig privat hus med en familie på tre er ca. 15 kW.
Valg av systemelementer
Det er lettere å gjøre beregninger for solcellepaneler og andre moduler i systemet, som fungerer som hovedstrømkilden. Hvis vi tar det gjennomsnittlige daglige forbruket på 15 kW som grunnlag, kan vi få følgende indikatorer:
- gjennomsnittlig belastning – 625 W;
- maksimal belastning – 2 kW;
- topp – 2,5 kW.
De oppnådde indikatorene vil være nødvendig for å velge andre komponenter i kraftsystemet.
Batteripakkespenning
Det første trinnet er å bestemme den interne spenningen som vil bli levert fra solcellepanelene til kontrolleren, omformeren og batteriene. Det er vanlig å ta det som et multiplum av 12. Dette er på grunn av spenningen til batteriene. Jo høyere spenning det interne nettverket har, jo mindre tverrsnitt av ledninger fra solcellepaneler til andre moduler kan brukes. Ulempen er vanskeligheten med å bytte batterier. Hvis systemet vil fungere med en spenning på 12 volt, kan du trygt bytte ut batteriene en etter en. I tilfellet når den interne spenningen er 24 volt, vil erstatningen være i par og så videre når spenningen øker.
Men grunnlaget for valg av spenning er ikke tverrsnittsarealet til lederne eller metoden for å erstatte batterier, men det totale strømforbruket. Hvis den når 6 kW, bør den interne spenningen til systemet være 48 volt. I tilfelle når forbruket ikke overstiger 3 kW, er det mulig å realisere spenningen inne i systemet ved 24 volt. Ved forbruk av opptil 1500 watt kan det være 12 eller hvilket som helst av de ovennevnte.
Merk! Den mest brukte spenningen er 24 volt. Samtidig er hele systemet med solcellepaneler delt inn i flere separate seksjoner som hver har ansvar for sin utstyrsgruppe.
Batterier
Ikke alle batterier vil fungere med et solcellepanel, så det er flere faktorer å vurdere når du velger. Den ene er å unngå å bruke konvensjonelle bilbatterier til solenergisystemer. Dette skyldes det faktum at slike produkter ikke er designet for en intensiv syklus av drift med høy frekvens for lading og utladning. Dette fører til at slike batterier raskt svikter og krever utskifting. For systemer på solcellepaneler er det utviklet og produseres spesielle gelbatterier merket Solar. Kjøpte batterier må være fra samme produsent og ha samme kapasitet, noe som gjør at du kan koordinere tid og ladestrøm. Rommet som skal reserveres for batterier må ha konstant temperatur, som vil holdes på 25 grader. I dette tilfellet har hvert element 100 % effektivitet.
Det totale antallet batterier kan beregnes avhengig av hvor mye strøm som kreves fra dem. Ett 120 ampere batteri med en spenning på 12 volt er i stand til å levere 1,4 kW. Men dette gjelder ideelle forhold når det er fulladet. For en lang levetid for hvert element anbefales det å lade det ikke mer enn 80 % og ikke utlade under 10 %. Dette betyr at den nyttige utgangseffekten til et slikt batteri vil være omtrent 1 kW. Hvis det totale daglige forbruket er innenfor 15 kW, vil det være nødvendig med 15 av disse batteriene. Men det er bedre å øke antallet hvis solcellepaneler er hovedkilden til strøm, fordi det er situasjoner når det ikke er normalt solrikt vær på flere dager.
Kontroller og inverter
Kontrolleren er den delen av systemet som ikke er verdt å lagre. Måten den fungerer og fungerer på, påvirker direkte levetiden til batteriene. Parametrene må samsvare med strømmen og spenningen som vil bli overført fra solcellepanelene, samt spenningen og strømmen som kreves for å lade batteriene. Det er bedre å gi preferanse til en enhet som kan utføre flertrinns batterilading. Det viser seg ved å variere strømstyrken avhengig av tilgjengelig kapasitet. Kontrolleren må også kunne bytte belastningen fra solcelle til batterier og omvendt for å oppnå ønsket ytelse.
Moderne inverterkontrollere er også i stand til å fungere med hovedstrømforsyningen. Hvis det ikke er nok reserve av solcellepaneler eller batterier i toppeffekt, overfører kontrolleren hele huset til strøm fra sentralsystemet. På samme måte lader den batteriene dersom solcellepanelene ikke klarer seg på grunn av utilstrekkelig solinnstråling. I egenskapene bør du være oppmerksom på sinusformen til utgangssignalet. Den må være riktig – så nær den som er i det sentrale strømnettet som mulig. Bare i dette tilfellet kan vi si at alle enheter vil kunne fungere normalt. En video om funksjonene ved valg av moduler er nedenfor.
Sammendrag
Som du kan se, er installasjon av ditt eget solenergianlegg en utmerket løsning både i fravær av en sentralisert strømforsyning og i nærvær av et sentralt nettverk. Tilbakebetalingsperioden og gjennomførbarheten av et slikt design, må alle bestemme selv.
