Solcellepaneler for sommerhus og hus: typer, driftsprinsipp og beregningsprosedyre for solsystemer

Vitenskapen har gitt oss en tid hvor teknologien for bruk av solenergi har blitt offentlig tilgjengelig. Hver eier har muligheten til å skaffe solcellepaneler til huset. Sommerboere er ikke langt bak i denne saken. Oftere er de langt fra sentraliserte kilder til bærekraftig strømforsyning.

Vi foreslår at du gjør deg kjent med informasjonen som representerer enheten, prinsippene for drift og beregning av arbeidskomponentene i solsystemet. Gjør deg kjent med informasjonen vi har foreslått, vil tilnærme realiteten av å gi nettstedet ditt naturlig strøm.

For en klar oppfatning av de medfølgende data, er detaljerte diagrammer, illustrasjoner, foto- og videoinstruksjoner vedlagt.

Enheten og prinsippet for drift av solbatteriet

Når nysgjerrige sinn åpnet for oss naturlige stoffer som er produsert under påvirkning av lyspartikler fra solen, fotoner, elektrisk energi. Prosessen ble kalt den fotoelektriske effekten. Forskere har lært å kontrollere det mikrofysiske fenomenet.

Basert på halvledermaterialer skapte de kompakte elektroniske enheter - fotoceller.

Produsenter har mestret teknologien for å kombinere miniatyromformere til effektive solcellepaneler. Effektiviteten av solcellemoduler laget av silisium som er mye produsert av industrien er 18-22%.

Beskrivelsen av ordningen viser tydelig: alle komponentene i kraftverket er like viktige - den koordinerte driften av systemet avhenger av riktig valg

Et solbatteri er satt sammen fra modulene. Det er den endelige destinasjonen for fotoner fra solen til jorden.Herfra fortsetter disse komponentene i lysstråling sin vei allerede inne i den elektriske kretsen som likestrømspartikler.

De blir distribuert med batterier, eller blir omdannet til ladninger med vekselstrøm på 220 volt, og forsyner alle slags tekniske tekniske hjem.

Solbatteriet er et kompleks av seriekoblede halvlederenheter - fotoceller som konverterer solenergi til elektrisk energi

Du vil finne flere detaljer om detaljene til enheten og prinsippet om bruk av solbatteriet i et annet populær artikkel siden vår.

Typer av solcellepanelmoduler

Solcellepaneler-moduler er satt sammen fra solceller, ellers - fotoelektriske omformere. PECs av to typer har funnet utbredt bruk.

De er forskjellige i typer silisium halvleder som brukes til fremstilling, disse er:

• Polykrystallinsk. Dette er solceller laget av silisiumsmelte ved langvarig avkjøling. En enkel produksjonsmetode bestemmer prisene som er overkommelige, men ytelsen til det polykrystallinske alternativet overstiger ikke 12%.
• Monokrystallinske. Dette er elementene oppnådd ved å kutte tynne plater av en kunstig dyrket silisiumkrystall. Det mest produktive og dyre alternativet. Den gjennomsnittlige effektiviteten i området 17%, kan du finne en-krystall fotoceller med høyere ytelse.

Polykrystallinske solceller med en flat firkantet form med en inhomogen overflate. Monokrystallinske varianter ser ut som tynne, homogene overflatestrukturfelt med kuttede hjørner (pseudo-firkanter).

Slik ser fotovoltaiske fotoelektriske omformere ut: egenskapene til solcellemodulen avhenger ikke av de forskjellige elementene som brukes - dette påvirker bare størrelsen og prisen

Panelene i den første versjonen med samme effekt er større enn den andre på grunn av den lavere effektiviteten (18% mot 22%). Men renten er i gjennomsnitt ti billigere og i overveiende etterspørsel.

Om reglene og nyansene ved å velge solcellepaneler for å levere energi til autonom oppvarming, kan du det les her.

Ordning med arbeid med solenergiforsyning

Når du ser på de mystisk klingende navnene på nodene som utgjør solenergiforsyningssystemet, kommer ideen til den supertekniske kompleksiteten til enheten.

På mikronivået i fotonens liv er dette slik. Og tydelig ser den generelle kretsen til den elektriske kretsen og prinsippet om dens handling veldig enkel ut. Fra himmelens armatur til "lampen til Iljich" er det bare fire trinn.

Solcellemoduler er den første komponenten i et kraftverk. Dette er tynne rektangulære paneler satt sammen fra et visst antall standard fotocelleplater. Produsenter lager fotopaneler forskjellige i elektrisk kraft og spenning, et multiplum på 12 volt.

Flatformede enheter er beleilig plassert på overflater utsatt for direkte stråler. Modulære enheter kombineres ved å sammenkoble solbatteriet. Batteriets oppgave er å konvertere solens mottatte energi, og produsere en konstant strøm av en gitt verdi.

Lagringsenheter for elektrisk ladning - batterier for solcellepaneler kjent for alle. Deres rolle i energiforsyningssystemet fra solen er tradisjonell. Når hjemmeforbrukere er koblet til et sentralisert nettverk, lagres energilagre i strøm.

De akkumulerer også overskuddet, hvis strømmen til solcellemodulen er tilstrekkelig til å gi strømmen som forbrukes av elektriske apparater.

Batteripakken gir kretsen den nødvendige mengden energi og opprettholder en stabil spenning så snart forbruket stiger til en økt verdi. Det samme skjer for eksempel om natten med ledige fotopaneler eller under lett solvær.

Energiforsyningsordningen til huset ved bruk av solcellepaneler skiller seg fra alternativene med samlere i evnen til å samle energi i batteriet

Kontrolleren er en elektronisk mellomting mellom solcellemodulen og batteriene. Dens rolle er å regulere batterinivået. Enheten tillater ikke at det koker fra å lade opp eller falle elektrisk potensial under en viss norm, nødvendig for stabil drift av hele solsystemet.

Flip, lyden av begrepet er så bokstavelig forklart solcelleinverter. Ja, fordi denne enheten faktisk utfører en funksjon som en gang syntes å være fiksjon for elektriske ingeniører.

Den konverterer likestrømmen til solcellemodulen og batteriene til vekselstrøm med en potensiell forskjell på 220 volt. Det er denne spenningen som fungerer for de aller fleste husholdningsapparater.

Strømmen av solenergi er proporsjonal med posisjonen til stjernen: å installere moduler, det ville være fint å sørge for justering av helningsvinkelen avhengig av årstiden

Topplast og daglig gjennomsnittlig strømforbruk

Gleden av å ha din egen solstasjon er fremdeles mye. Det første trinnet på veien til å eie kraften fra solenergi er å bestemme den optimale toppbelastningen i kilowatt og det rasjonelle gjennomsnittlige daglige energiforbruket i kilowattimer i et hjem eller sommerhus.

Topplasten er skapt av behovet for å slå på flere elektriske apparater samtidig og bestemmes av deres maksimale totale effekt, under hensyntagen til de overdrevne startegenskapene til noen av dem.

Beregning av det maksimale strømforbruket lar deg identifisere det vitale behovet for samtidig drift av hvilke elektriske apparater, og som ikke er veldig. Denne indikatoren følger kraftegenskapene til nodene til kraftverket, det vil si den totale kostnaden for enheten.

Det daglige energiforbruket til et elektrisk apparat måles av produktet av den individuelle kraften i den tiden det fungerte fra nettet (forbrukt strøm) i en dag. Det totale gjennomsnittlige daglige energiforbruket beregnes som summen av den forbrukte energien til hver forbruker for den daglige perioden.

Etterfølgende analyse og optimalisering av innhentede data om belastninger og energiforbruk vil gi nødvendig utstyr og påfølgende drift av solkraftsystemet med minimale kostnader

Resultatet av energiforbruk er med på å rasjonalisere forbruket av solenergi. Resultatet av beregningene er viktig for den videre beregningen av batterikapasiteten. Fra denne parameteren avhenger prisen på batteripakken, som er en mye verdig komponent i systemet, enda mer.

Fremgangsmåten for beregning av energiindikatorer

Prosessen med beregninger begynner bokstavelig talt med et horisontalt anordnet, i et celle, utvidet notisbokark. Med lyse blyantlinjer fra et ark får du et skjema med tretti teller, og linjer etter antall hvitevarer.

Forberedelse til aritmetiske beregninger

Den første kolonnen tegnes tradisjonelt - serienummer. Den andre kolonnen er navnet på apparatet. Den tredje er det individuelle strømforbruket.

Søyler fra fjerde til tjuesjuende er timene på dagen fra 00 til 24. Følgende blir lagt inn i dem gjennom den horisontale brøklinjen:

• i telleren - enhetens driftstid i tidsrommet for en bestemt time i desimalform (0,0);
• nevneren er igjen dens individuelle strømforbruk (denne repetisjonen er nødvendig for å beregne timelast).

Den tjuende åttende kolonnen er den totale tiden som husholdningsapparatet jobber på dagtid. Ved den tjuende og niende registreres enhetens personlige energiforbruk som et resultat av å multiplisere det individuelle strømforbruket med driftstiden for den daglige perioden.

Å sammenstille detaljerte forbruksspesifikasjoner som tar hensyn til timelast vil bidra til å legge igjen mer kjente enheter på grunn av deres rasjonelle bruk.

Den trettiende kolonnen er også standard - merk. Det er nyttig for mellomliggende beregninger.

Forbruker spesifikasjon

Det neste stadiet i beregningene er transformasjonen av en notisbokform til en spesifikasjon av husholdningens strømforbrukere. Den første kolonnen er klar. Her er linjenumrene.

Den andre kolonnen inneholder navnene på energiforbrukere. Det anbefales å begynne å fylle gangen med elektriske apparater. Følgende beskriver andre rom mot klokken eller med klokken (som du ønsker).

Hvis det er et andre etasje (osv.), Er fremgangsmåten den samme: fra trappene - rundkjøringen. Samtidig skal man ikke glemme trappeanordninger og gatebelysning.

Det er bedre å fylle den tredje kolonnen med kraften motsatt navnet på hver elektrisk enhet underveis med den andre.

Kolonnene fire til tjuesju tilsvarer deres hver time på dagen. For enkelhets skyld kan de øyeblikkelig krysses ut med horisontale linjer midt på linjene. De resulterende øvre halvdelene av linjene er som teller, de nedre halvdelene er nevnerne.

Disse kolonnene fylles linje for linje. Tellerne er selektivt formatert som tidsintervaller i desimalformat (0,0), noe som reflekterer driftstiden til et gitt elektrisk apparat i en bestemt timesperiode. Parallelt med tellerne legges nevnerne inn med strømindikatoren til enheten hentet fra den tredje kolonnen.

Etter at alle timersøylene er fulle, fortsetter de å telle den individuelle daglige arbeidstiden for elektriske apparater, og beveger seg langs linjene.Resultatene er registrert i de tilsvarende cellene i den tjuende åttende kolonnen.

I tilfelle når solkraftverket spiller en hjelperolle slik at systemet ikke fungerer på tomgang, kan en del av lasten kobles til det for konstant strøm

Basert på strøm og arbeidstid, beregnes det daglige energiforbruket til alle forbrukere i rekkefølge. Det er notert i cellene i den tjuende og niende kolonnen.

Når alle linjene og kolonnene i spesifikasjonen er fylt ut, beregner de totalen. Ved å legge til den grafiske kraften fra nevnerne til timekolonnene, blir belastningene for hver time oppnådd. Oppsummerer det individuelle daglige energiforbruket i den tjuende niende kolonnen fra topp til bunn, finner de det totale daglige gjennomsnittet.

Beregningen inkluderer ikke det fremtidige systemets eget forbruk. Denne faktoren tas i betraktning av en hjelpekoeffisient i etterfølgende sluttberegninger.

Analyse og optimalisering av dataene

Hvis solenergi er planlagt som en sikkerhetskopi, hjelper data om timebruk og gjennomsnittlig gjennomsnittlig daglig energiforbruk å minimere forbruket av dyr solenergi.

Dette oppnås ved å eliminere energikrevende forbrukere fra bruk til restaurering av sentralisert strømforsyning, spesielt i løpet av høsttimene.

Hvis solenergisystemet er designet som en kilde til konstant strømforsyning, skyves resultatene av timelast fremover. Det er viktig å distribuere strømforbruket i løpet av dagen på en slik måte at de langt mer rådende høydene og de svært sviktende lavene fjernes.

Unntaket av topp, utjevning av maksimale belastninger, eliminering av skarpe fall i energiforbruket over tid lar deg velge de mest økonomiske alternativene for noder i solsystemet og gi stabil, viktigste, problemfri langvarig drift av solstasjonen.

Diagrammet vil avsløre ujevnheten i energiforbruket: vår oppgave er å skifte maksima når tiden er med den høyeste solaktiviteten og redusere det totale daglige forbruket, spesielt om natten.

Den presenterte tegningen viser transformasjonen oppnådd på grunnlag av de kompilerte spesifikasjonene til en irrasjonell tidsplan optimalt. Indikatoren for daglig forbruk ble redusert fra 18 til 12 kW / h, den gjennomsnittlige timebelastningen fra 750 til 500 watt.

Det samme prinsippet om optimalitet er nyttig når du bruker strømforsyningen fra solen som sikkerhetskopi. Det er unødvendig å bruke penger på å øke strømmen til solcellemoduler og batterier av hensyn til en viss midlertidig ulempe.

Valg av noder til solkraftverk

For å forenkle beregningene, vil vi vurdere versjonen av bruken av et solbatteri som hovedkilde for tilførsel av elektrisk energi. Forbrukeren vil være et betinget landsted i Ryazan-regionen, der de stadig bor fra mars til september.

Praktiske beregninger basert på dataene fra den rasjonelle timeplan for energiforbruk som er publisert ovenfor, vil gi klarhet i begrunnelsen:

• Totalt gjennomsnittlig daglig strømforbruk = 12.000 watt / time.
• Gjennomsnittlig belastningsforbruk = 500 watt.
• Maksimal belastning 1200 watt.
• Topplast 1200 x 1,25 = 1500 watt (+ 25%).

Verdiene vil være nødvendige i beregningene av den totale kapasiteten til solenheter og andre driftsparametere.

Bestemmelse av driftsspenningen til solsystemet

Den interne driftsspenningen til ethvert solsystem er basert på en mangfoldighet på 12 volt, som den vanligste batteriraten. De mest noder for solstasjoner: solcellemoduler, kontrollere, vekselrettere - produseres under den populære spenningen 12, 24, 48 volt.

Høyere spenning tillater bruk av mindre forsyningskabler - og dette er økt kontaktsikkerhet. På den annen side kan defekte 12V nettverksbatterier byttes ut om gangen.

I et 24-volt nettverk, med tanke på detaljene i batteridrift, vil det være nødvendig å bytte ut bare par. Et 48V-nettverk vil kreve bytte av alle fire batterier i samme gren. I tillegg er det allerede ved 48 volt fare for elektrisk støt.

Med samme kapasitet og tilnærmet lik pris, bør du kjøpe batterier med den største tillatte utladningsdybden og mer maksimal strøm

Hovedvalget av nominell verdi av den interne potensialforskjellen i systemet er koblet til effektegenskapene til vekselrettere produsert av moderne industri, og bør ta høyde for toppbelastningen:

• fra 3 til 6 kW - 48 volt,
• fra 1,5 til 3 kW - lik 24 eller 48V,
• opp til 1,5 kW - 12, 24, 48V.

Velge mellom påliteligheten til ledningene og ulempen med å bytte batterier, for eksempel vil vi fokusere på pålitelighet. I fremtiden vil vi bygge videre på driftsspenningen til det beregnede systemet 24 volt.

Batteripakke solmoduler

Formelen for å beregne kraften som kreves fra et solbatteri ser slik ut:

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

der:

• Rcm = strøm fra solbatteriet = total effekt av solcellemoduler (paneler, W),
• 1000 = akseptert lysfølsomhet for fotoelektriske omformere (kW / m²)
• Spis = behovet for daglig energiforbruk (kW * h, i vårt eksempel = 18),
• k = sesongkoeffisient som tar hensyn til alle tap (sommer = 0,7; vinter = 0,5),
• Sin = tabellverdien av isolasjon (solstrålingsstrømning) ved panelenes optimale helling (kW * h / m²).

Du kan finne ut verdien av insolasjon fra den regionale meteorologiske tjenesten.

Den optimale helningsvinkelen til solcellepaneler er lik arealets breddegrad:

• om våren og høsten,
• pluss 15 grader - om vinteren,
• minus 15 grader om sommeren.

Ryazan-regionen som er vurdert i vårt eksempel, ligger på 55. breddegrad.

Den høyeste kraften til solcellepaneler oppnås ved hjelp av sporingssystemer, sesongmessige endringer i panelets helningsvinkel, bruk av blandede trimmoduler

For tiden det tar fra mars til september, er den beste uregulerte tiltningen av solbatteriet lik sommervinkelen på 40⁰ til jordoverflaten. Med denne installasjonen av moduler er den gjennomsnittlige daglige isolasjonen av Ryazan i denne perioden 4,73. Alle tallene er der, la oss gjøre beregningen:

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

Hvis vi tar 100-watts moduler som basis for solbatteriet, vil 36 av dem være påkrevd. De vil veie 300 kilo og okkupere et område på omtrent 5 x 5 m stort.

Feltprøvde koblingsskjemaer og alternativer for tilkobling av solcellepaneler gitt her.

Ordning av batterienhet

Når du velger batterier, må du bli guidet av postulatene:

1. Konvensjonelle bilbatterier er IKKE egnet for dette formålet. Solenergibatterier er merket “SOLAR”.
2. Anskaffelse av batterier skal bare være identiske i alle henseender, helst fra en fabrikkbatch.
3. Rommet der batteripakken er plassert skal være varmt. Den optimale temperaturen når batteriene gir full effekt = 25⁰C. Når det synker til -5 ° C, reduseres batterikapasiteten med 50%.

Hvis vi tar for beregning av et eksponentielt batteri med en spenning på 12 volt og en kapasitet på 100 ampère / time, er det ikke vanskelig å beregne, for en hel time vil den kunne gi forbrukerne en total effekt på 1200 watt. Men dette er med fullstendig utladning, noe som er ekstremt uønsket.

For lang batterilevetid anbefales det IKKE å redusere ladningen under 70%. Begrensningstall = 50%. Ved å ta 60% som mellomgrunnen, satte vi energireserven på 720 W / h for hver 100 A * t av den kapasitive komponenten til batteriet (1200 W / h x 60%) som grunnlag for etterfølgende beregninger.

Kanskje vil kjøp av ett batteri med en kapasitet på 200 Ah koste mindre enn kjøp av to for 100, og antall batterikontakter vil avta

Til å begynne med må batteriene installeres 100% ladet fra en stasjonær strømkilde. Batterier må dekke belastningen i mørket helt. Hvis du ikke er heldig med været, må du opprettholde de nødvendige systemparametrene i løpet av dagen.

Det er viktig å tenke på at en overflod av batterier vil føre til konstant underlading. Dette vil redusere levetiden betydelig. Den mest rasjonelle løsningen er å utstyre enheten med batterier med en energireserve tilstrekkelig til å dekke ett daglig energiforbruk.

For å finne ut den nødvendige totale batterikapasiteten, deler vi det totale daglige energiforbruket på 12.000 W / h med 720 W / h og multipliserer med 100 A * h:

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

Totalt for vårt eksempel trenger vi 16 batterier med en kapasitet på 100 eller 8 ved 200 Ah *, koblet i serie-parallell.

Å velge en god kontroller

Kompetent utvalg batteriladerkontroller (Batteri) - en veldig spesifikk oppgave. Dets inngangsparametere skal samsvare med de valgte solcellemodulene, og utgangsspenningen skal tilsvare den interne potensialforskjellen til solsystemet (i vårt eksempel 24 volt).

En god kontroller må sørge for:

1. En batteristad på flere trinn som forlenger deres effektive levetid med et multiplum.
2. Automatisk gjensidig, batteri og solcellebatteri, tilkoblings-frakobling i sammenheng med ladning-utladning.
3. Koble belastningen fra batteriet til solbatteriet på nytt og omvendt.

Denne lille knuten er en veldig viktig komponent.

Hvis noen forbrukere (for eksempel belysning) blir overført til direkte 12 volt strømforsyning fra kontrolleren, vil en mindre kraftig omformer være nødvendig, noe som betyr billigere

Det riktige valget av kontrolleren avhenger av problemfri drift av den dyre batteripakken og balansen i hele systemet.

Valg av den beste omformeren

Omformeren er valgt slik at den kan gi en langvarig topplast. Dets inngangsspenning må tilsvare den interne potensialforskjellen til solsystemet.

For det beste utvalget, anbefales det å være oppmerksom på parametrene:

1. Formen og frekvensen til den genererte vekselstrømmen. Jo nærmere en sinusbølge på 50 Hz, jo bedre.
2. Enhetseffektivitet. Jo høyere 90% - jo mer fantastisk.
3. Eget forbruk av enheten. Må være i samsvar med systemets samlede strømforbruk. Ideelt sett - opptil 1%.
4. Enhetens evne til å motstå kortsiktig dobbelt overbelastning.

Det mest særegne designet er en omformer med en innebygd kontrollfunksjon.

Montering av et husholdnings solsystem

Vi har laget deg et fotovalg som tydelig demonstrerer prosessen med å montere et husholdnings solsystem fra moduler produsert på fabrikken:

Konklusjoner og nyttig video om emnet

Klipp nr. 1. DIY-installasjon av solcellepaneler på taket av et hus:

Klipp nr. 2. Valg av batterier for solsystemet, typer, forskjeller:

Klipp nr. 3. Landssolkraftstasjon for de som gjør alt selv:

De betraktede trinnvise beregningsmetoder, det grunnleggende prinsippet for effektiv drift av et moderne solcellepanelbatteri som en del av en hjemme-autonome solstasjon, vil hjelpe eierne av et stort hus i et tett befolket område og et landsted i villmarken til å få energisuverenitet.

Ønsker du å dele den personlige erfaringen du fikk under byggingen av et mini-solsystem eller bare batterier? Har du noen spørsmål du vil motta svar på, har du funnet noen feil i teksten? Legg igjen kommentarer i blokken nedenfor.