Polprevodniške plošče, ki pretvorijo sončno energijo v električno energijo, so običajno nameščene z enim namenom - zagotoviti delovanje gospodinjskih aparatov. Ti navdušenci se tam ne ustavijo in poskušajo sončne panele prilagoditi za ogrevanje hiše. Predlagamo, da razmislite o tej ideji, razmislite o možnih metodah ogrevanja s pomočjo fotovoltaičnih plošč. Donosnost alternativnih elektrarn in druga finančna vprašanja nimajo smisla, je ločeno vprašanje.
Kako deluje sončna elektrarna
Ne bomo si vzeli časa in govorili o tem, kako polprevodniški moduli ustvarjajo tok. Če pa želite organizirati sončno ogrevanje zasebne hiše, si morate zamisliti načelo fotovoltaične postaje in poznati vse nianse, ki vplivajo na njegovo moč.
Sončna elektrarna (SES) je sestavljena iz naslednjih elementov (prikazanih na spodnjem diagramu):
- ena ali več plošč, ki prejemajo sevanje sonca;
- polnilne baterije (baterije), ki akumulirajo proizvedeno električno energijo;
- krmilnik spremlja stopnjo napolnjenosti, usmerja tok na želeno vezje;
- razsmernik pretvori konstantno napetost sončnih panelov v izmenični tok 220 V.
Zanimiva točka. Cena modulov ne presega 30% stroškov celotnega sklopa opreme. Preostalih 70% predstavljajo baterije, pretvornik in krmilnik. Pripomočki so izbrani za eno delovno napetost 12, 24 ali 48 voltov.
Poenostavimo algoritem sistema:
- V dnevnem času baterije preko regulatorja ustvarjajo tok.
- Elektronska enota oceni stopnjo napolnjenosti baterije, nato energijo usmeri na želeno linijo - za polnjenje ali porabnike (na pretvornik).
- Inverterska enota pretvori enosmerni tok v izmenični tok s standardnimi parametri - 220 V / 50 Hz.
Obstajata 2 tipa krmilnikov - PWM in MPPT. Razlika med obema je v načinu polnjenja močnostnih elementov in velikosti izgub napetosti. Bloki MPPT so sodobnejši in varčnejši. Uporabljajo se različne baterije: svinčena kislina, gel itd.
Če nameravate uporabiti več modulov, so ti medsebojno povezani na 3 načine:
- Vzporedna povezovalna shema vam omogoča povečanje toka v vezju. "Negativni" kontakti vseh baterij so povezani v eno linijo, "plus" stiki v drugo. Izhodna napetost ostane nespremenjena.
- Uporaba serijskega vezja omogoča povečanje izhodne napetosti. "Minus" terminal prve plošče se poveže s "plusom" druge in tako naprej.
- Kombinirana metoda se uporablja, kadar morate spremeniti oba parametra - tokovno moč in napetost. Več modulov je povezanih v serijo, nato je skupina povezana v skupno omrežje vzporedno z drugimi podobnimi skupinami.
Koliko sončnih plošč potrebujete za ogrevanje hiše
Zdi se, da je vse preprosto. Približno 10 kW = 10 000 vatov toplotne energije bo porabljenih za ogrevanje majhne podeželske koče v velikosti 100 m². To je 100 plošč z 0,1 kW ali 34 velikih modulov po 300 vatov. Na streho hiše ne morete postaviti toliko baterij, o stanovanju pa ni govora.
Referenca Velikost 1 fotovoltaične celice z močjo 100 W, izdelane s polikristalno tehnologijo, je približno 1020 x 700 mm ali 0,71 m². Podobna 300 W baterija bo zasedala 1,68 m² (170 x 99 cm).
Rezervirali bomo takoj, rezultat je napačen, ker ne upošteva značilnosti delovanja sistemov sončne energije:
- Fotovoltaični modul zagotavlja največjo moč, ko žarki padejo pod kotom 90 ° na ravnino baterije.Če ne naredite sledilca - sledilnega mehanizma, ki vrti ploščo po gibanju sonca, izgubimo približno 40% energije. Po drugi strani pa taka naprava tudi porabi električno energijo.
- Količina sončnega sevanja na 1 m² - insolacija - je odvisna od območja bivanja, nadmorske višine in osenčenega območja. Ti dejavniki neposredno vplivajo na delovanje baterije.
- Sčasoma se polprevodniški premaz modulov razgradi, zato se letno izgubi približno 1% električne energije.
- Če fotoelektrični sloj sonce pregreje, se tudi zmogljivost plošče zmanjša.
- Majhen del energije se izgubi v sorodni opremi - razsmerniki, regulatorji, baterije. To je banalno ogrevanje delov - transformatorjev, mikrovezja in drugih elementov.
- Ko je delovna površina onesnažena s prahom ali prekrita s snegom, nastanejo dodatne izgube.
- Upoštevajte, da bi morala sončna energija pozimi segrevati sončno energijo, ki je dovolj za ogrevanje hiše in polnjenje baterij čez noč.
Zaključek. Univerzalni izračun električne moči baterij, ki je primeren za vse države in regije, ne obstaja. Toda za napovedan rezultat v praksi je treba vrednost, ki je napovedana nad 10 kW, podvojiti (vsaj). Potrebno bo od 200 sto vatnih plošč, ki pokrivajo površino več kot 140 m².
Obstaja zanesljiv način, kako pridobiti natančne podatke o insolaciji in izračunati učinkovitost sončnih panelov, tako da se obrnete na lokalno podjetje za namestitev. Ali pa sami preučite zemljevid insolacije območja.
Predlagamo, da gremo po drugi poti - da uporabite izkušnje lastnikov sončnih avtonomnih elektrarn, preberite njihove ocene na tematskih forumih. Tam poiščite uporabnike, ki živijo v vaši bližini, če želite brezplačno dobiti prave številke. Tu je nekaj primerov:
- Avtonomni sistem oskrbe s sončno energijo, ki se nahaja v regiji Leningrad, Rusija. Nameščenih je bilo 6 plošč na 0,22 kW vsakega (skupaj 1,32 kW), največja moč v zimskem brezbujnem dnevu je 1,157 vata. O tej temi se razpravlja na znanem forumu ruskega jezika.
- Anapa, zmogljivost baterije - 2,2 kW, količina ni navedena. V dnevnem času elektrarna ustvari približno 9 kW.
- Moskva, SES moč 2,64 kW. V celotnem juniju je naprava ustvarila 304 kW energije.
Opomba. Na tem naslovu boste našli ocene in druge koristne podatke o delovanju SES.
Upoštevajte: upoštevali smo le sončno energijo za ogrevanje, ogrevanje vode in druge potrebe gospodinjstev. Kako izračunati število baterij v praksi, glejte video:
Pravi načini ogrevanja
Kot razumete njihovo zgoraj, je precej težko (in drago) uresničiti popolno električno ogrevanje hiše s sončnimi paneli. Ne vsak lastnik se bo odločil za nakup in namestitev plošč na površini 100-150 m², da bi ogrel majhno hišo ali kočo. Torej, shema električnega kotla + vodni sistem + ogrevalni radiatorji izgine.
Toda ideje o ogrevanju s sončnimi moduli še vedno ne moremo imenovati utopijo. Navajamo možnosti, ki jih lastniki domov izvajajo v praksi:
- plošče in inverterske klimatske naprave s koeficientom izkoristka COP 3,5–4;
- priključitev baterij neposredno na električne grelnike brez pretvornika;
- izgradnja polnopravne sončne elektrarne, prodaja električne energije državi, izkupiček gre za plačilo za tradicionalno ogrevanje.
Dodatek. O uporabi plošč kot dodatnih virov energije za osnovno ogrevanje ni smiselno razpravljati - to je očitna rešitev.
Začnimo s tretjo možnostjo, ki je zanimiva za podjetnike. V državah, kjer je država vzpostavila tako imenovano zeleno tarifo, lahko lastnik stanovanja električno energijo dobi iz obnovljivih virov in jo da v skupno energetsko omrežje, s čimer dobiček.To pomeni, da lastnik domovanja pridobi enakih 200-300 sončnih panelov, vendar proda energijo po ugodni ceni in ne izgublja veliko zaman.
Na primer, v Ukrajini zelena tarifa presega običajne 3-krat (od junija 2019). Treba je vzdržati 1 pogoj: najmanjša zmogljivost SES je 30 kW. Zgradite elektrarno, dovajajte energijo v omrežje in kupujete trikrat ceneje.
Preostali dve možnosti bosta obravnavani podrobneje.
Klima
Metoda temelji na učinkovitosti razsmernih razcepnih sistemov, ki v notranjost hiše oddajo štirikrat več toplote od porabljene energije. Kako realizirati takšno ogrevanje:
- Najprej zmanjšamo toplotne izgube stavbe - izoliramo stene, tla in streho, namestimo energetsko učinkovita okna. Idealen kazalnik porabe toplote za dom 100 m² - 6 kW.
- Kupimo 2 klimatski napravi z inverterskimi kompresorji, ki delujejo na negativni ulični temperaturi. Skupna zmogljivost enot mora biti enaka toplotnim izgubam hiše, v našem primeru - 6 kW. Poraba takšnih "cepil" ne bo presegla 2 kW.
- Nameščamo sončno postajo, ki lahko zagotavlja klimatsko napravo vsak dan.
- Za ogrevanje v najhladnejših dneh je vredno vgraditi kateri koli tradicionalni vir toplote - kotel, peč na drva.
Videoposnetek na koncu tega razdelka potrjuje, da je opisano vezje v celoti delujoče. En pomemben minus: pri negativni temperaturi se učinkovitost klimatskih naprav močno zmanjša, brez pomoči kotla ne morete storiti. V zmernem in severnem podnebju se sončni moduli sami ne morejo spoprijeti.
Opomba. Večina razsmernih razcepnih sistemov lahko deluje v zmrzali do -15 ° C. Učinkovitost COP se zmanjša na 1,5–2 (proizvede se dvakrat več toplote od porabe električne energije).
Uporaba lokalnih grelcev
Govorimo o občutnem znižanju stroškov sistema v primeru uporabe nezahtevnih porabnikov - navadnih grelnikov ventilatorjev. Zaradi pomanjkanja razsmernika bo treba 12-voltne grelnike priključiti na solarne module (lahko vzamete avto ali to storite sami).
Kako sestaviti sončni generator:
- Vgradimo potrebno število baterij z delovno napetostjo 12 voltov.
- Povezujemo jih z 2,5 mm² žicami po spodnjem diagramu - brez pretvornika.
- Povezujemo tovor - ventilator z nizko močjo 12 V.
Spodaj v videoposnetku specialist podrobno opisuje vse nianse takšne povezave. Metoda je primerna za ogrevanje posameznih prostorov z ventilatorjem 1–1,5 kW. Težje je ogrevati celotno hišo - sestaviti morate več ločenih vezij s sončnimi paneli, da ne povečate prečnega prereza žic.
Končni zaključek
Izdelati polno ogrevanje zasebne hiše s sončnimi paneli je zelo težko. Edini bolj ali manj realen scenarij je uporaba split sistemov ali bolje, geotermalna toplotna črpalka, malo odvisna od temperature na ulici. Naprava porabi malo električne energije, tako da lahko deluje iz domačega SES.
Iz članka smo posebej izključili finančna vprašanja, saj smo govorili o tehničnih težavah. Morate pa razumeti, da oprema sončne energije - baterije, baterije, pretvorniki in krmilne enote - stane veliko denarja. Če želite uspešno rešiti težavo, morate biti dobro zasluženi navdušenci.
Krog z vakuumskimi kolektorji, priključenimi na indirektni grelnik vode, bo cenejši. Toda ta možnost ima svoje težave, na primer kopičenje toplote in stagnacijo kolektorja med toploto. Težke naloge pridobivanja sončne energije ni enostavno rešiti.