Solarni paneli za ljetne vikendice i kuće: vrste, princip rada i postupak proračuna za solarne sustave

Znanost nam je dala vrijeme kada je tehnologija korištenja solarne energije postala javno dostupna. Svaki vlasnik ima priliku nabaviti solarne panele za kuću. Ljetni stanovnici nisu daleko po tom pitanju. Češće su daleko od centraliziranih izvora održivog napajanja.

Predlažemo da se upoznate s podacima koji predstavljaju uređaj, principima rada i proračunom radnih komponenti Sunčevog sustava. Upoznavanje s podacima koje smo predložili približit će se stvarnosti pružanja vaše web stranice prirodnom električnom energijom.

Za jasnu percepciju ponuđenih podataka u prilogu su detaljni dijagrami, ilustracije, foto i video upute.

Uređaj i princip rada solarne baterije

Jednom su nam radoznali umovi otvorili prirodne tvari koje nastaju pod utjecajem čestica svjetlosti sunca, fotona, električna energija, Proces se zvao fotoelektrični efekt. Znanstvenici su naučili kontrolirati mikrofizički fenomen.

Na temelju poluvodičkih materijala stvorili su kompaktne elektroničke uređaje - fotoćelije.

Proizvođači su savladali tehnologiju kombiniranja minijaturnih pretvarača u učinkovite solarne ploče. Učinkovitost panel solarnih modula izrađenih od silikona koji široko proizvodi industrija iznosi 18-22%.

Opis sheme jasno pokazuje: sve su komponente elektrane podjednako važne - koordinirani rad sustava ovisi o njihovom pravilnom odabiru

Iz modula se sastavlja solarna baterija. To je konačno odredište fotona od Sunca do Zemlje.Odavde, ove komponente svjetlosnog zračenja nastavljaju svoj put već unutar električnog kruga kao čestice istosmjerne struje.

Oni se distribuiraju baterijama ili se pretvaraju u naboje izmjenične električne struje od 220 volti, opskrbljujući sve vrste kućnih tehničkih uređaja.

Solarna baterija je kompleks serijski povezanih poluvodičkih uređaja - fotoćelija koji pretvaraju solarnu energiju u električnu

Više detalja o specifičnostima uređaja i principu rada solarne baterije pronaći ćete u drugom popularni članak naše stranice.

Vrste modula solarne ploče

Solarni paneli-moduli sastavljaju se iz solarnih ćelija, u suprotnom - fotoelektričnih pretvarača. DEC-ove dvije vrste našle su široku upotrebu.

Razlikuju se u tipovima silikonskog poluvodiča koji se koriste za njihovu proizvodnju, a to su:

• Polycrystalline. Riječ je o solarnim ćelijama stvorenim od silicijeve taline dugotrajnim hlađenjem. Jednostavna metoda proizvodnje određuje pristupačnost cijene, ali učinkovitost polikristalne opcije ne prelazi 12%.
• Monokristalni. To su elementi dobiveni rezanjem tankih ploča umjetno uzgojenog kristala silicija. Najproduktivnija i najskuplja opcija. Prosječna učinkovitost u području od 17%, možete pronaći monokristalne fotoćelije s većim performansama.

Polikristalne solarne ćelije ravnog kvadratnog oblika s nehomogenom površinom. Monokristalne sorte izgledaju poput tankih, homogenih kvadratnih struktura površine s izrezanim uglovima (pseudo-kvadratima).

Ovako izgledaju fotonaponski fotoelektrični pretvarači: karakteristike solarnog modula ne ovise o raznovrsnosti korištenih elemenata - to utječe samo na veličinu i cijenu

Ploče prve verzije iste snage veće su od druge zbog manje učinkovitosti (18% naspram 22%). Ali kamate su, u prosjeku, deset jeftinije i u većoj potražnji.

O pravilima i nijansama odabira solarnih panela za opskrbu energijom za autonomno grijanje možete pročitajte ovdje.

Shema rada solarnog napajanja

Kad pogledate tajanstveno zvučna imena čvorova koji čine solarni sustav napajanja, ideja dolazi do super-tehničke složenosti uređaja.

Na mikro razini života fotona to je tako. I očito je da je opći krug električnog kruga i princip njegovog djelovanja vrlo jednostavan. Od nebeske svjetiljke do „Iljičeve svjetiljke“ postoje samo četiri koraka.

Solarni moduli prva su komponenta elektrane. To su tanki pravokutni paneli sastavljeni od određenog broja standardnih fotoćelijskih ploča. Proizvođači razlikuju foto panele u električnoj snazi ​​i naponu, umnoženi od 12 volti.

Uređaji ravnog oblika prikladno su smješteni na površinama izloženim izravnim zrakama. Modularne jedinice kombiniraju se povezivanjem solarne baterije. Zadatak baterije je pretvoriti primljenu energiju sunca, proizvodeći konstantnu struju određene vrijednosti.

Uređaji za električnu napunjenost - baterije za solarne panele svima poznata. Tradicionalna je njihova uloga u sustavu opskrbe energijom. Kad su kućni potrošači spojeni na centraliziranu mrežu, zalihe energije pohranjuju se u električnu energiju.

Oni također akumuliraju njezin višak, ako je struja solarnog modula dovoljna da osigura snagu koju troše električni uređaji.

Paket baterija daje krugu potrebnu količinu energije i održava stabilan napon čim njegova potrošnja poraste do povećane vrijednosti. Ista stvar se događa, na primjer, noću s neaktivnim foto panoima ili tijekom laganog sunčanog vremena.

Shema opskrbe energijom kuće pomoću solarnih panela razlikuje se od opcija sa kolektorima u mogućnosti akumuliranja energije u bateriji

Regulator je elektronički posrednik između solarnog modula i baterija. Njegova uloga je reguliranje razine baterije. Uređaj ne dopušta njihovo ključanje iz punjenja ili pada električnog potencijala ispod određene norme, nužne za stabilan rad cijelog Sunčevog sustava.

Flip, zvuk izraza tako je doslovno objasnjen solarni pretvarač, Da, zato što u stvari ova jedinica obavlja funkciju koja je nekad djelovala kao fikcija elektroinženjerima.

Pretvara izravnu struju solarnog modula i baterija u izmjeničnu struju s potencijalnom razlikom od 220 volti. Upravo ovaj napon djeluje za veliku većinu kućanskih električnih uređaja.

Tok solarne energije proporcionalan je položaju zvijezde: instaliranjem modula bilo bi lijepo predvidjeti podešavanje kuta nagiba ovisno o doba godine

Najveće opterećenje i prosječna dnevna potrošnja energije

Zadovoljstvo imati vlastitu solarnu stanicu još je puno. Prvi korak na putu posjedovanja snage solarne energije je utvrđivanje optimalnog vršnog opterećenja u kilovatima i racionalna prosječna dnevna potrošnja energije u kilovatskim satima kuće ili ljetne kućice.

Vrhovno opterećenje nastaje potrebom uključivanja nekoliko električnih uređaja odjednom i određuje se njihovom maksimalnom ukupnom snagom, uzimajući u obzir precijenjene početne karakteristike nekih od njih.

Proračun maksimalne potrošnje energije omogućava vam da identificirate vitalne potrebe za istodobnim radom električnih uređaja, a koji nisu vrlo. Ovaj pokazatelj poštuje energetske karakteristike čvorova elektrane, to jest ukupni trošak uređaja.

Dnevna potrošnja energije nekog aparata mjeri se proizvodom njegove pojedinačne snage za vrijeme u kojem je radio iz mreže (trošio električnu energiju) dan. Ukupna prosječna dnevna potrošnja energije izračunava se kao zbroj potrošene energije električne energije od strane svakog potrošača za dnevno razdoblje.

Naknadna analiza i optimizacija dobivenih podataka o opterećenjima i potrošnji energije pružit će potrebnu opremu i daljnji rad solarnog sustava uz minimalne troškove

Rezultat potrošnje energije pomaže racionalizaciji potrošnje solarne električne energije. Rezultat izračuna važan je za daljnji izračun kapaciteta baterije. Od ovog parametra još više ovisi i cijena baterije, koja je jako vrijedna komponenta sustava.

Postupak izračuna energetskih pokazatelja

Proces izračuna doslovno započinje vodoravno poredanim, u ćeliji, proširenim listom bilježnice. S laganim linijama olovke s lista dobivate obrazac s trideset brojila, a linije po broju kućanskih aparata.

Priprema za aritmetičke proračune

Prvi stupac crta se tradicionalnim - serijskim brojem. Drugi stupac je naziv uređaja. Treća je njegova pojedinačna potrošnja energije.

Stupci od četvrtog do dvadeset sedmog su sati dana od 00 do 24. U vodoravnu frakcijsku liniju upisuju se sljedeći:

• u brojaču - vrijeme rada uređaja u razdoblju određenog sata u decimalnom obliku (0,0);
• nazivnik je ponovno njegova pojedinačna potrošnja energije (ovo ponavljanje je potrebno za izračunavanje satnog opterećenja).

Dvadeset osmi stupac ukupno je vrijeme koje kućanski aparat radi tijekom dana. U dvadeset i devetoj se bilježi osobna potrošnja energije kao rezultat množenja pojedine potrošnje energije s radnim vremenom za dnevno razdoblje.

Sastavljanjem detaljnih specifikacija potrošača uzimajući u obzir satno opterećenje pomoći će vam da ostavite poznatije uređaje zbog njihove racionalne uporabe.

Trideseti stupac također je standardni - napomena. Korisno je za srednje izračune.

Specifikacija potrošača

Sljedeća faza izračuna je transformacija oblika prijenosnog računala u specifikaciju kućanskih potrošača električne energije. Prvi je stupac jasan. Evo brojeva linija.

U drugom stupcu nalaze se nazivi potrošača energije. Preporuča se započeti s punjenjem ulaznog hodnika električnim aparatima. Sljedeće opisuje ostale prostorije u smjeru suprotnom od kazaljke na satu (ili po želji).

Ako postoji drugi (itd.) Kat, postupak je isti: od stepenica - kružni tok. Istodobno, ne treba zaboraviti na stubišne uređaje i uličnu rasvjetu.

Treće je stupac napuniti snagom nasuprot nazivu svakog električnog uređaja uz put zajedno s drugim.

Stupci od četiri do dvadeset i sedam odgovaraju njihovom svakom satu dana. Radi praktičnosti, oni se mogu odmah precrtati vodoravnim linijama u sredini linija. Rezultirajuće gornje polovice linija su poput brojeva, a donje polovine su nazivnici.

Ti se stupci popunjavaju svaki redak. Brojevi se selektivno oblikuju kao vremenski intervali u decimalnom obliku (0,0), odražavajući vrijeme rada određenog električnog uređaja u određenom satnom razdoblju. Paralelno s brojačima, u nazivnike se upisuju indikator snage uređaja uzet iz trećeg stupca.

Nakon što su svi stupci na satu puni, nastavljaju se s računanjem pojedinačnog dnevnog radnog vremena električnih uređaja, krećući se duž linija.Rezultati se bilježe u odgovarajućim ćelijama dvadeset i osmog stupca.

U slučaju kada solarna elektrana igra pomoćnu ulogu tako da sustav ne radi u praznom hodu, dio opterećenja može se na nju priključiti za konstantnu snagu

Na temelju snage i radnog vremena dnevno se izračunava dnevna potrošnja svih potrošača. Primjećuje se u stanicama dvadeset devetog stupca.

Kada su svi redovi i stupci specifikacije popunjeni, izračunavaju se zbrojevi. Dodavanjem grafičke snage iz nazivnika satnih stupaca, dobiva se opterećenje svakog sata. Zbirući pojedinačnu dnevnu potrošnju dvadeset devetog stupca od vrha do dna, oni pronalaze ukupni dnevni prosjek.

U izračun se ne uključuje vlastita potrošnja budućeg sustava. Ovaj faktor uzima se u obzir pomoćnim koeficijentom u kasnijim završnim izračunima.

Analiza i optimizacija podataka

Ako se solarna energija planira kao pričuvna, podaci o satnoj potrošnji energije i ukupnoj prosječnoj dnevnoj potrošnji energije smanjuju potrošnju skupe solarne električne energije.

To se postiže eliminacijom potrošača koji troše energiju od korištenja do obnove centraliziranog napajanja, posebno u vrijeme vršnih sati.

Ako je solarni sustav električne energije zamišljen kao izvor stalnog napajanja, tada se rezultati satnih opterećenja guraju naprijed. Važno je raspodijeliti potrošnju električne energije tijekom dana na način da se uklone mnogo više prevladavajućih vrhunca i vrlo neuspjelih padova.

Izuzetak vršnih vrijednosti, izjednačavanja maksimalnih opterećenja, uklanjanja oštrih padova u potrošnji energije tijekom vremena omogućuje vam da odaberete najekonomičnije opcije za čvorove Sunčevog sustava i omogućite stabilan, najvažniji, bezbrižan dugoročni rad solarne stanice.

Grafikon će otkriti neujednačenost potrošnje energije: naš je zadatak pomaknuti maksimume u vrijeme najveće sunčeve aktivnosti i smanjiti ukupnu dnevnu potrošnju, posebno noću.

Prikazani crtež prikazuje transformaciju dobivenu na osnovu sastavljenih specifikacija iracionalnog rasporeda u optimalnom. Pokazatelj dnevne potrošnje smanjen je sa 18 na 12 kW / h, prosječno satno opterećenje sa 750 na 500 vata.

Isti princip optimalnosti koristan je kada koristite opciju napajanja od sunca kao rezervnu kopiju. Nepotrebno je trošiti novac na povećanje snage solarnih modula i baterija radi nekih privremenih neugodnosti.

Odabir čvorova u solarnim elektranama

Da bismo pojednostavili izračune, razmotrit ćemo verziju upotrebe solarne baterije kao glavnog izvora za opskrbu električnom energijom. Potrošač će biti uvjetna seoska kuća u regiji Ryazan, u kojoj stalno borave od ožujka do rujna.

Praktični proračuni temeljeni na podacima racionalnog satnog rasporeda potrošnje energije objavljenom iznad jasno će dati obrazloženje:

• Ukupna prosječna dnevna potrošnja energije = 12.000 vata / sat.
• Prosječna potrošnja = 500 vata.
• Maksimalno opterećenje 1200 vata.
• Najveće opterećenje 1200 x 1,25 = 1500 vata (+ 25%).

Vrijednosti će biti potrebne u proračunima ukupnog kapaciteta solarnih uređaja i drugih radnih parametara.

Određivanje radnog napona solarnog sustava

Unutarnji radni napon bilo kojeg solarnog sustava temelji se na množini od 12 volti, kao što je najčešća ocjena akumulatora. Najšire čvorovi solarnih stanica: solarni moduli, kontroleri, pretvarači - proizvode se pod popularnim naponom od 12, 24, 48 volti.

Veći napon omogućuje upotrebu manjih opskrbnih žica - a to povećava pouzdanost kontakta. S druge strane, neispravne 12V mrežne baterije mogu se zamijeniti jedna po jedna.

U mreži od 24 volta, uzimajući u obzir specifičnosti rada baterije, bit će potrebno zamijeniti samo parove. Za 48V mrežu bit će potrebne sve četiri baterije iste grane. Uz to, pri 48 volti već postoji opasnost od električnog udara.

S istim kapacitetom i približno jednakom cijenom trebali biste kupiti baterije s najvećom dozvoljenom dubinom pražnjenja i većom maksimalnom strujom

Glavni izbor nazivne vrijednosti unutarnje potencijalne razlike sustava povezan je s energetskim karakteristikama pretvarača moderne industrije i trebao bi uzeti u obzir najveće opterećenje:

• od 3 do 6 kW - 48 volti,
• od 1,5 do 3 kW - jednako 24 ili 48V,
• do 1,5 kW - 12, 24, 48V.

Odabir između pouzdanosti ožičenja i neugodnosti zamjene baterija, za naš se primjer usredotočit ćemo na pouzdanost. U budućnosti ćemo graditi na radnom naponu izračunatog sustava 24 volta.

Solarni moduli baterije

Formula za izračunavanje potrebne snage solarne baterije izgleda ovako:

Rcm = (1000 * Yesut) / (k * Sin),

gdje je:

• Rcm = snaga solarne baterije = ukupna snaga solarnih modula (paneli, W),
• 1000 = prihvaćena fotoosjetljivost fotoelektričnih pretvarača (kW / m²)
• Jesti = potreba za dnevnom potrošnjom energije (kW * h, u našem primjeru = 18),
• k = sezonski koeficijent uzimajući u obzir sve gubitke (ljeto = 0,7; zima = 0,5),
• Sin = tabelarna vrijednost insolacije (protok sunčevog zračenja) na optimalnom nagibu ploča (kW * h / m²).

Vrijednost insolacije možete saznati u regionalnoj meteorološkoj službi.

Optimalni kut nagiba solarnih panela jednak je zemljopisnoj širini:

• u proljeće i jesen,
• plus 15 stepeni - zimi,
• minus 15 stupnjeva ljeti.

Regija Ryazan koja se u našem primjeru nalazi na 55. geografskoj širini.

Najveća snaga solarnih panela postiže se sustavima za praćenje, sezonskim promjenama kuta nagiba ploča, upotrebom miješanih trim modula

Za vrijeme od ožujka do rujna najbolji je neregulirani nagib solarne baterije jednak ljetnom kutu od 40⁰ prema površini zemlje. S ovom ugradnjom modula prosječna dnevna insolacija Ryazana u ovom razdoblju iznosi 4,73. Svi brojevi su tu, napravimo izračun:

Pcm = 1000 * 12 / (0,7 * 4,73) ≈ 3 600 vata.

Ako kao solarnu bateriju uzmemo 100-vatne module, tada će ih biti potrebno 36. Težit će 300 kilograma i zauzimati površinu veličine oko 5 x 5 m.

Programi ožičenja i mogućnosti povezivanja solarnih panela dokazani su na terenu dano ovdje.

Raspored akumulatora

Prilikom odabira baterija morate se voditi postulatima:

1. Uobičajene automobilske baterije NISU prikladne za tu svrhu. Baterije za solarnu energiju su označene sa "SOLAR".
2. Nabavite baterije moraju biti identične u svakom pogledu, po mogućnosti iz jedne tvorničke serije.
3. Prostor u kojem se nalazi baterija trebao bi biti topao. Optimalna temperatura kada baterije daju punu snagu = 25 ° C. Kada se smanji na -5⁰C, kapacitet baterije smanjuje se za 50%.

Uzmemo li za proračun eksponencijalnu bateriju napona 12 volti i snage 100 ampera / sat, nije teško izračunati, za cijeli sat moći će opskrbiti potrošače ukupnom snagom od 1200 vata. Ali to je s potpunim pražnjenjem, što je krajnje nepoželjno.

Dugo trajanje baterije NE preporučuje se smanjivanje napunjenosti ispod 70%. Granična vrijednost = 50%. Uzimajući 60% kao sredinu, kao osnovu za naknadne proračune stavljamo energetsku rezervu od 720 W / h na svakih 100 A * h kapacitivne komponente baterije (1200 W / h x 60%).

Možda će kupovina jedne baterije kapaciteta 200 Ah koštati manje od kupnje dvije za 100, a broj kontakata na bateriji će se smanjiti

U početku se baterije moraju postavljati 100% napunjene iz stacionarnog izvora struje. Baterije moraju u potpunosti pokriti opterećenje mraka. Ako niste sretni s vremenskim prilikama, održavajte potrebne parametre sustava tijekom dana.

Važno je uzeti u obzir da će prekomjerna količina baterija dovesti do njihovog stalnog podcjenjivanja. To će značajno smanjiti vijek trajanja. Najracionalnije rješenje je opremiti jedinicu baterijama s rezervom energije dovoljnom za pokrivanje jedne dnevne potrošnje energije.

Da biste saznali potrebni ukupni kapacitet baterije, podijelite ukupnu dnevnu potrošnju energije od 12 000 W / h sa 720 W / h i pomnožite sa 100 A * h:

12 000/720 * 100 = 2500 A * h ≈ 1600 A * h

Ukupno za naš primjer trebaju nam 16 baterija kapaciteta 100 ili 8 na 200 Ah *, spojene serijski-paralelno.

Odabir dobrog kontrolera

Kompetentna selekcija kontroler napunjenosti baterije (Baterija) - vrlo specifičan zadatak. Njegovi ulazni parametri trebaju odgovarati odabranim solarnim modulima, a izlazni napon treba odgovarati unutarnjoj razlici potencijala Sunčevog sustava (u našem primjeru 24 volta).

Dobar kontrolor mora osigurati:

1. Napunjenje baterija u više faza koje za višestruko produžuju njihov učinkovit vijek trajanja.
2. Automatska uzajamna, baterijska i solarna baterija, isključenje veze u korelaciji sa nabojem-pražnjenjem.
3. Ponovno spajanje opterećenja iz baterije na solarnu bateriju i obrnuto.

Ovaj mali čvor je vrlo važna komponenta.

Ako se neki potrošači (na primjer rasvjeta) prebace na izravno napajanje od 12 volti iz regulatora, bit će potreban manje moćan pretvarač, što znači jeftinije

Ispravan izbor regulatora ovisi o nesmetanom radu skupog akumulatora i stanju čitavog sustava.

Izbor najboljeg pretvarača

Pretvarač je odabran tako da može osigurati dugotrajno vršno opterećenje. Njegov ulazni napon mora odgovarati unutarnjoj razlici potencijala Sunčevog sustava.

Za najbolji izbor, preporučuje se obratiti pozornost na parametre:

1. Oblik i učestalost generirane izmjenične struje. Što je bliže sinusnom valu od 50 Hz, to je bolje.
2. Učinkovitost uređaja Što je viših 90% - to je prekrasnije.
3. Vlastita potrošnja uređaja. Mora biti proporcionalan ukupnoj potrošnji energije u sustavu. U idealnom slučaju - do 1%.
4. Sposobnost jedinice da izdrži kratkotrajna dvostruka preopterećenja.

Najkarakterističniji dizajn je pretvarač s ugrađenom funkcijom kontrolera.

Montaža solarnog sustava kućanstva

Napravili smo vam izbor fotografija koji jasno prikazuje postupak sastavljanja solarnog sustava kućanstva iz modula proizvedenih u tvornici:

Zaključci i korisni video na temu

Isječak # 1. Učinite sami instaliranje solarnih panela na krovu kuće:

Isječak # 2. Izbor baterija za solarni sustav, vrste, razlike:

Isječak # 3. Zemlja solarna elektrana za one koji sve rade sami:

Razmatrane postupne metode izračuna, osnovno načelo učinkovitog rada moderne baterije solarnog panela kao dijela kućne autonomne solarne stanice pomoći će vlasnicima velike kuće u gusto naseljenom području i seoske kuće u pustinji da steknu energetsku suverenost.

Želite li podijeliti osobno iskustvo koje ste stekli tijekom izgradnje mini solarnog sustava ili samo baterije? Imate li pitanja na koja biste htjeli dobiti odgovor, pronašli li nedostatke u tekstu? Komentar ostavite u donjem bloku.