Znanost nam je dala čas, ko je tehnologija uporabe sončne energije postala javno dostopna. Vsak lastnik ima možnost dobiti sončne panele za hišo. Poletniki v tej zadevi ne zaostajajo. Pogosteje so daleč od centraliziranih virov trajnostne oskrbe z električno energijo.
Predlagamo, da se seznanite s podatki, ki predstavljajo napravo, načeli delovanja in izračunom delovnih komponent sončnega sistema. S seznanjanjem s predlaganimi informacijami boste približali resničnosti zagotavljanja naravne električne energije vašemu spletnemu mestu.
Za jasno zaznavanje predloženih podatkov so priložene podrobne sheme, ilustracije, navodila za fotografije in video.
Naprava in načelo delovanja sončne baterije
Nekoč so radovedni uma odprli za nas naravne snovi, ki pod vplivom delcev svetlobe proizvajajo fotone in električno energijo. Postopek smo poimenovali fotoelektrični učinek. Znanstveniki so se naučili nadzirati mikrofizični pojav.
Na osnovi polprevodniških materialov so ustvarili kompaktne elektronske naprave - fotocelice.
Proizvajalci so obvladali tehnologijo združevanja miniaturnih pretvornikov v učinkovite sončne panele. Učinkovitost panelnih solarnih modulov iz silikona široko proizvaja industrija 18-22%.
Opis sheme jasno kaže: vsi sestavni deli elektrarne so enako pomembni - usklajeno delovanje sistema je odvisno od njihove kompetentne izbire
Iz modulov je sestavljena sončna baterija. Je končna destinacija fotonov od Sonca do Zemlje. Od tu naprej te komponente svetlobnega sevanja nadaljujejo svojo pot že znotraj električnega tokokroga kot enosmerni delci.
Razdeljeni so po baterijah ali pa se pretvorijo v naboje izmeničnega električnega toka 220 voltov, ki oskrbujejo vse vrste hišnih tehničnih naprav.
Sončna baterija je kompleks serijsko povezanih polprevodniških naprav - fotocelic, ki pretvorijo sončno energijo v električno
Več podrobnosti o posebnosti naprave in načelu delovanja sončne baterije boste našli v drugem priljubljenem članku na našem spletnem mestu.
Vrste modulov sončne plošče
Sončni paneli-moduli so sestavljeni iz sončnih celic, sicer - fotoelektričnih pretvornikov. PEC dveh vrst so našli široko uporabo.
Razlikujejo se v vrstah silicijevega polprevodnika, ki se uporabljajo za njihovo izdelavo, to so:
- Polikristalni. To so sončne celice, izdelane iz silicijevega taline z dolgotrajnim hlajenjem. Preprosta proizvodna metoda določa cenovno ugodnost, vendar učinkovitost polikristalne možnosti ne presega 12%.
- Monokristalni. To so elementi, ki jih dobimo z rezanjem tankih plošč umetno vzgojenega silicijevega kristala. Najbolj produktivna in draga možnost. Povprečni izkoristek v območju 17%, najdete monokristalne fotocelice z večjo zmogljivostjo.
Polikristalne sončne celice ravne kvadratne oblike z nehomogeno površino. Monokristalne vrste izgledajo kot tanki, homogeni kvadratni površinski strukturi z izrezanimi vogali (psevdo kvadratki).
Tako izgledajo fotonapetostni pretvorniki FEP: lastnosti solarnega modula niso odvisne od raznolikosti uporabljenih elementov - to vpliva le na velikost in ceno
Plošče prve različice z enako močjo so večje od druge zaradi manjše učinkovitosti (18% v primerjavi z 22%).Toda v povprečju je odstotek deset cenejši in s prevladujočim povpraševanjem.
Galerija slik
Fotografija s
Monokristalna sončna celica
Negativni tokovi na plošči
Sestavni elementi polikristalnih sončnih celic
Strani polikristalnega elementa sončnega sistema
O pravilih in odtenkih izbire sončnih panelov za dobavo energije za avtonomno ogrevanje si lahko preberete tukaj.
Shema dela sončnega napajanja
Ko pogledate skrivnostno zveneča imena vozlišč, ki sestavljajo sistem sončnega napajanja, dobite predstavo o super tehnični zapletenosti naprave.
Na mikro ravni življenja fotona je to tako. In očitno je, da je splošno vezje električnega tokokroga in načelo njegovega delovanja videti zelo preprosto. Od nebesne svetilke do "Iličeve svetilke" so samo štirje koraki.
Sončni moduli so prvi sestavni del elektrarne. To so tanke pravokotne plošče, sestavljene iz določenega števila standardnih fotoceličnih plošč. Proizvajalci razlikujejo foto panele po električni moči in napetosti, večkratni od 12 voltov.
Galerija slik
Fotografija s
Montaža sončnih panelov na strešnih pobočjih
Montaža na terasah, verandah, balkonih podstrešja
Sončni sistem na poševni strehi prizidka
Notranja enota sončne mini elektrarne
Lokacija na brezplačnem spletnem mestu
Zunanja enota na baterije
Sestavljanje že izdelane sončne plošče
Izdelava lastnih sončnih celic
Naprave s ploščato obliko so priročno nameščene na površinah, ki so izpostavljene neposrednim žarkom. Modularne enote so med seboj povezane s povezavo sončne baterije. Naloga baterije je pretvoriti prejeto sončno energijo, pri čemer proizvaja konstanten tok dane vrednosti.
Naprave za shranjevanje električnih nabojev - baterije za sončne panele so znane vsem. Njihova vloga v sončnem sistemu za oskrbo z energijo je tradicionalna. Ko so domači odjemalci priključeni na centralizirano omrežje, se skladišča energije shranijo v električno energijo.
Akumulirajo tudi njen presežek, če tok solarnega modula zadostuje za zagotavljanje električne energije, ki jo porabijo električni aparati.
Akumulatorski tokokrog daje vezju potrebno količino energije in ohranja stabilno napetost, takoj ko se njegova poraba poveča na povečano vrednost. Enako se zgodi, na primer ponoči s prostem foto panojem ali med rahlim sončnim vremenom.
Shema oskrbe z energijo hiše, ki uporablja sončne panele, se od možnosti z zbiralniki razlikuje v sposobnosti kopičenja energije v bateriji
Krmilnik je elektronski posrednik med solarnim modulom in baterijami. Njegova vloga je uravnavanje nivoja baterije. Naprava ne dovoljuje njihovega vretja zaradi ponovnega polnjenja ali padanja električnega potenciala pod določeno normo, ki je potrebna za stabilno delovanje celotnega sončnega sistema.
Flipping, tako dobesedno razloži zvok izraza inverter za sončne panele. Da, ker pravzaprav ta enota opravlja funkcijo, ki se je nekoč zdela fikcija elektroinženirjem.
Pretvarja enosmerni tok solarnega modula in baterij v izmenični tok s potencialno razliko 220 voltov. Prav ta napetost deluje pri veliki večini gospodinjskih električnih aparatov.
Pretok sončne energije je sorazmeren položaju zvezde: z namestitvijo modulov bi bilo lepo poskrbeti za prilagoditev kota naklona, odvisno od letnega časa
Največja obremenitev in povprečna dnevna poraba energije
Užitek ob lastni sončni postaji je še veliko. Prvi korak na poti do moči sončne energije je določiti optimalno največjo obremenitev v kilovatih in racionalno povprečno dnevno porabo energije v kilovatnih urah doma ali poletne koče.
Največja obremenitev nastane zaradi potrebe po vklopu več električnih naprav hkrati in je določena z njihovo največjo skupno močjo ob upoštevanju precenjenih začetnih značilnosti nekaterih od njih.
Izračun največje porabe energije vam omogoča, da prepoznate življenjsko potrebo po sočasnem delovanju električnih aparatov in katere niso zelo. Ta indikator je odvisen od močnostnih značilnosti vozlišč elektrarne, to je skupnih stroškov naprave.
Dnevna poraba električne naprave se meri s produktom njene posamezne moči za čas, ko je en dan delal iz omrežja (porabil električno energijo). Skupna povprečna dnevna poraba energije se izračuna kot vsota porabljene energije električne energije, ki jo porabnik porabi za dnevno obdobje.
Naknadna analiza in optimizacija pridobljenih podatkov o obremenitvah in porabi energije bo zagotovila potrebno opremo in nadaljnje delovanje solarnega sistema z minimalnimi stroški
Rezultat porabe energije pomaga racionalizirati porabo sončne električne energije. Rezultat izračunov je pomemben za nadaljnji izračun zmogljivosti baterije. Cena tega akumulatorja, ki je pomemben sestavni del sistema, je še bolj odvisna od tega parametra.
Postopek za izračun energetskih kazalcev
Proces izračuna se dobesedno začne z vodoravno razporejenim v celici razširjenem zvezku. Z lahkimi črtami s svinčnikom iz lista dobite obrazec s tridesetimi števci in črtami po številu gospodinjskih aparatov.
Priprava na aritmetične izračune
Prvi stolpec je sestavljen tradicionalno - serijska številka. Drugi stolpec je ime naprave. Tretja je njegova individualna poraba energije.
Stolpci od četrtega do sedemindvajsetega so ure dneva od 00 do 24. V vodoravne delne črte se vnesejo naslednji:
- v števcu - čas delovanja naprave v določeni uri v decimalni obliki (0,0);
- imenovalec je spet njegova individualna poraba energije (ta ponovitev je potrebna za izračun urnih obremenitev).
Osemindvajseti stolpec je skupni čas, ki ga gospodinjski aparat dela čez dan. Pri devetindvajseti se zabeleži osebna poraba energije kot posledica pomnoževanja posamezne porabe energije z delovnim časom v dnevnem obdobju.
Sestavljanje podrobnih specifikacij potrošnikov ob upoštevanju urnih obremenitev bo zaradi racionalne uporabe ostalo bolj znanih naprav.
Trideseti stolpec je tudi standard - opomba. Uporabna je za vmesne izračune.
Specifikacija potrošnikov
Naslednja faza izračuna je preoblikovanje obrazca prenosnega računalnika v specifikacijo za gospodinjske odjemalce električne energije. Prvi stolpec je jasen. Tu so številke vrstic.
V drugem stolpcu so imena porabnikov energije. Priporočljivo je začeti polniti hodnik z električnimi napravami. V nadaljevanju so opisane druge sobe v nasprotni smeri ali v smeri urinega kazalca (po želji).
Če je drugo (itd.) Nadstropje, je postopek enak: od stopnic - krožišče. Hkrati ne smemo pozabiti na stopniščne naprave in ulično razsvetljavo.
Tretji stolpec je bolje napolniti z močjo nasproti imenu vsake električne naprave ob poti z drugim.
Stolpci od štiri do sedemindvajset ustrezajo vsaki uri dneva. Za udobje jih lahko takoj prečrtamo z vodoravnimi črtami na sredini linij. Nastale zgornje polovice vrstic so podobne števcem, spodnje polovice so imenovalci.
Ti stolpci se napolnijo vsako vrstico. Številke so selektivno oblikovane kot časovni intervali decimalnega zapisa (0,0), ki odražajo čas delovanja posamezne električne naprave v posameznem urnem obdobju.Vzporedno s števci je v imenovalnike vpisan indikator moči naprave, vzet iz tretjega stolpca.
Ko so vsi urni stolpci polni, nadaljujejo z izračunom posameznih dnevnih delovnih ur električnih aparatov, ki se premikajo po progah. Rezultati se zapišejo v ustrezne celice osemindvajsetega stolpca.
V primeru, ko ima sončna elektrarna pomožno vlogo, tako da sistem ne deluje v prostem teku, se lahko del obremenitve nanjo priključi za konstantno napajanje
Glede na moč in delovni čas se zaporedno izračuna dnevna poraba energije vseh porabnikov. Zabeležen je v celicah enaindvajsetega stolpca.
Ko so vse vrstice in stolpci specifikacije izpolnjeni, izračunajo vsote. Če piktografsko dodamo moč iz imenovalcev urnih stolpcev, dobimo obremenitve vsake ure. Če povzamemo posamezno dnevno porabo energije v enaindvajsetem stolpcu od vrha do dna, najdejo skupno dnevno povprečje.
Izračun ne vključuje prihodnje lastne porabe sistema. Ta faktor se pri nadaljnjih končnih izračunih upošteva s pomožnim koeficientom.
Analiza in optimizacija podatkov
Če je sončna energija načrtovana kot rezervna, podatki o urni porabi električne energije in skupni povprečni dnevni porabi energije zmanjšajo porabo drage sončne električne energije.
To dosežemo z izločitvijo porabnikov z energijo od obnovitve do obnove centraliziranega napajanja, zlasti v času največjih ur.
Če je solarni sistem zasnovan kot vir stalne oskrbe z električno energijo, se rezultati urnih obremenitev potisnejo naprej. Pomembno je, da porabo električne energije čez dan porazdelite tako, da odstranite veliko bolj prevladujoče vrhove in zelo spodletele meje.
Izjema največjega izenačevanja največjih obremenitev, odpravljanje ostrih padcev porabe energije sčasoma vam omogoča, da izberete najbolj ekonomične možnosti vozlišč sončnega sistema in zagotovite stabilno, najpomembnejše, nemoteno dolgoročno delovanje sončne postaje.
Tabela bo razkrila neenakomernost porabe energije: naša naloga je, da premikamo maksimume do največje sončne aktivnosti in zmanjšamo skupno dnevno porabo, zlasti ponoči.
Na predstavljeni risbi je prikazana transformacija, dobljena na podlagi sestavljenih specifikacij iracionalnega razporeda, v optimalnem. Kazalnik dnevne porabe se je zmanjšal z 18 na 12 kW / h, povprečna urna obremenitev na uro je bila od 750 do 500 vatov.
Enako načelo optimalnosti je uporabno pri uporabi možnosti napajanja s sonca kot rezervno kopijo. Za povečanje moči sončnih modulov in baterij zaradi nekaterih začasnih nevšečnosti ni potrebno porabiti denarja.
Izbor vozlišč sončnih elektrarn
Za poenostavitev izračunov bomo upoštevali različico uporabe sončne baterije kot glavni vir za dobavo električne energije. Potrošnik bo pogojna podeželska hiša v regiji Ryazan, kjer stalno prebivajo od marca do septembra.
Praktični izračuni, ki temeljijo na zgoraj objavljenih podatkih racionalnega urnega urnika porabe energije, bodo jasni pri sklepanju:
- Skupna povprečna dnevna poraba energije = 12.000 vatov / uro.
- Povprečna poraba obremenitve = 500 vatov.
- Največja obremenitev 1200 vatov.
- Največja obremenitev 1200 x 1,25 = 1500 vatov (+ 25%).
Vrednosti bodo potrebne pri izračunu skupne zmogljivosti sončnih naprav in drugih delovnih parametrov.
Določitev delovne napetosti sončnega sistema
Notranja delovna napetost katerega koli sončnega sistema temelji na množici 12 voltov, ki je najpogostejša ocena baterije. Najbolj razširjena vozlišča sončnih postaj: sončni moduli, regulatorji, razsmerniki - se proizvajajo pod priljubljeno napetostjo 12, 24, 48 voltov.
Višja napetost omogoča uporabo napajalnih žic manjšega preseka - in to je povečana zanesljivost stikov. Po drugi strani pa okvarjene 12V baterije lahko zamenjate eno za drugo.
V 24-voltnem omrežju je treba glede na posebnosti delovanja baterij zamenjati le v parih. Za omrežje 48V bo potrebna menjava vseh štirih baterij iste veje. Poleg tega pri 48 voltih že obstaja nevarnost električnega udara.
Z enako zmogljivostjo in približno enako ceno bi morali kupiti akumulatorje z največjo dovoljeno globino praznjenja in večjim maksimalnim tokom
Glavna izbira nazivne vrednosti notranje potencialne razlike sistema je povezana z močnimi karakteristikami pretvornikov, ki jih proizvaja sodobna industrija, in mora upoštevati največjo obremenitev:
- od 3 do 6 kW - 48 voltov,
- od 1,5 do 3 kW - enako 24 ali 48 V,
- do 1,5 kW - 12, 24, 48V.
Pri izbiri med zanesljivostjo ožičenja in neprijetnostjo zamenjave baterij se bomo v našem primeru osredotočili na zanesljivost. V prihodnosti bomo gradili na obratovalni napetosti izračunanega sistema 24 voltov.
Sončni moduli baterije
Formula za izračun potrebne moči sončne baterije izgleda takole:
Pcm = (1000 * Da) / (k * Sin),
Kje:
- Rcm = moč sončne baterije = skupna moč sončnih modulov (plošče, W),
- 1000 = sprejeta fotoobčutljivost fotoelektričnih pretvornikov (kW / m²)
- Jejte = potreba po dnevni porabi energije (kW * h, v našem primeru = 18),
- k = sezonski koeficient ob upoštevanju vseh izgub (poletje = 0,7; zima = 0,5),
- Sin = tabelarična vrednost insolacije (pretok sončnega sevanja) z optimalnim nagibom plošče (kW * h / m²).
Vrednost insolacije lahko ugotovite pri regionalni meteorološki službi.
Optimalni kot naklona sončnih plošč je enak širini območja:
- spomladi in jeseni,
- plus 15 stopinj - pozimi,
- minus 15 stopinj poleti.
Regija Ryazan, obravnavana v našem primeru, se nahaja na 55. zemljepisni širini.
Največja moč sončnih panelov je dosežena z uporabo sledilnih sistemov, sezonskih sprememb kota naklona plošč, uporabe mešanih trim modulov
V času od marca do septembra je najboljši neurejeni nagib sončne baterije enak poletnemu kotu 40⁰ na zemeljsko površino. Pri tej namestitvi modulov povprečna dnevna insolacija Ryazana v tem obdobju znaša 4,73. Vse številke so tam, naredimo izračun:
Pcm = 1000 * 12 / (0,7 * 4,73) ≈ 3 600 vatov.
Če za osnovo sončne baterije vzamemo 100-vatne module, jih bomo potrebovali 36. Tehtali bodo 300 kilogramov in bodo zasedali površino velikosti približno 5 x 5 m.
Tu so podani preizkusni diagrami ožičenja in možnosti priključitve sončnih panelov.
Namestitev napajalne enote akumulatorja
Pri izbiri baterij se morate ravnati po postulatih:
- Običajne avtomobilske baterije NISO primerne za ta namen. Akumulatorji za sončno napajanje so označeni kot „SOLAR“.
- Nakup baterij mora biti v vseh pogledih enak, po možnosti iz ene tovarniške serije.
- Prostor, kjer se nahaja baterija, mora biti topel. Optimalna temperatura, ko baterije oddajajo polno moč = 25 ° C. Ko se zmanjša na -5 ° C, se zmogljivost baterije zmanjša za 50%.
Če za izračun vzamemo eksponentno baterijo z napetostjo 12 voltov in zmogljivostjo 100 amperov / uro, ni težko izračunati, za celo uro bo lahko potrošnikom zagotovil skupno zmogljivost 1200 vatov. Toda to je s popolnim praznjenjem, kar je skrajno nezaželeno.
Za dolgo življenjsko dobo baterije NE priporočamo, da napolnite manj kot 70%. Mejna vrednost = 50%. Kot sredino vzamemo 60%, za osnovo za naknadne izračune postavimo rezervo energije 720 W / h na vsakih 100 A * h kapacitivne komponente baterije (1200 W / h x 60%).
Morda bo nakup ene baterije z zmogljivostjo 200 Ah stane manj kot nakup dveh za 100, število kontaktov baterij pa se bo zmanjšalo
Sprva je treba akumulatorje namestiti 100% napolnjene iz stacionarnega vira toka. Baterije morajo popolnoma pokriti obremenitev teme. Če z vremenom nimate sreče, podnevi vzdržujte potrebne sistemske parametre.
Pomembno je upoštevati, da bo prekomerna količina baterij privedla do njihovega stalnega polnjenja. To bo znatno skrajšalo življenjsko dobo. Najbolj racionalna rešitev je, da napravo opremite z baterijami z energijsko rezervo, ki zadošča za dnevno porabo energije.
Če želite izvedeti potrebno skupno zmogljivost baterije, delimo skupno dnevno porabo energije 12.000 W / h na 720 W / h in pomnožimo s 100 A * h:
12 000/720 * 100 = 2500 A * h ≈ 1600 A * h
Skupaj za naš primer potrebujemo 16 baterij s kapaciteto 100 ali 8 pri 200 Ah *, ki so povezane zaporedno-vzporedno.
Izbira dobrega regulatorja
Pravilna izbira regulatorja napolnjenosti baterije (baterije) je zelo specifična naloga. Njeni vhodni parametri naj ustrezajo izbranim solarnim modulom, izhodna napetost pa bi morala ustrezati notranji potencialni razliki solarnega sistema (v našem primeru 24 voltov).
Dober krmilnik mora zagotoviti:
- Večstopenjsko polnjenje baterije, ki večkrat podaljša njihovo učinkovito življenjsko dobo.
- Avtomatska vzajemna, baterijska in sončna baterija, odklop povezave v povezavi s polnjenjem in praznjenjem.
- Ponovno priklapljanje bremena iz baterije na sončno baterijo in obratno.
Ta majhen vozel je zelo pomembna sestavina.
Če nekateri porabniki (na primer razsvetljava) preidejo na krmiljenje 12 voltov iz krmilnika, bo potreben manj zmogljiv razsmernik, kar pomeni cenejše
Pravilna izbira krmilnika je odvisna od nemotenega delovanja drage baterije in ravnotežja celotnega sistema.
Izbor najboljšega pretvornika
Pretvornik je izbran tako, da lahko zagotovi dolgoročno največjo obremenitev. Njegova vhodna napetost mora ustrezati interni potencialni razliki solarnega sistema.
Za najboljši izbor priporočamo, da bodite pozorni na parametre:
- Oblika in frekvenca ustvarjenega izmeničnega toka. Bolj ko je sinusni val 50 Hz, tem bolje.
- Učinkovitost naprave Višjih 90% - bolj čudovito.
- Lastna poraba naprave. Mora biti sorazmerna s skupno porabo energije v sistemu. V idealnem primeru - do 1%.
- Sposobnost enote, da prenese kratkotrajne dvojne preobremenitve.
Najbolj prepoznavna zasnova je razsmernik z vgrajeno funkcijo krmilnika.
Sestavljanje gospodinjskega sončnega sistema
Za vas smo pripravili izbor fotografij, ki nazorno prikazuje postopek sestavljanja gospodinjskega sončnega sistema iz modulov, izdelanih v tovarni:
Galerija slik
Fotografija s
1. korak: Priprava na izgradnjo mini elektrarne
2. korak: Standardna sončna plošča
3. korak: Transport elementov sončnega sistema
4. korak: Sestavite baterije v skladu z navodili proizvajalca
5. korak: Element nagiba elementa sončne elektrarne
6. korak: Specifikacije lokacije sončne plošče
7. korak: Namestitev opreme za nadzor sončnega sistema
8. korak: Zgradite sončno elektrarno velikega obsega
Posnetek # 1. Naredite samostojno namestitev sončnih panelov na strehi hiše:
Posnetek # 2. Izbira baterij za sončni sistem, vrste, razlike:
Posnetek # 3. Country sončna elektrarna za tiste, ki vse naredijo sami:
Upoštevane postopne metode izračuna po korakih, osnovno načelo učinkovitega delovanja sodobne baterije na sončni plošči kot del domače avtonomne sončne postaje, bodo lastnikom velike hiše na gosto poseljenem območju in podeželske hiše v puščavi pomagale pridobiti energetsko suverenost.
Ali želite deliti osebno izkušnjo, ki ste jo pridobili med gradnjo mini sončnega sistema ali samo baterije? Ali imate kakršna koli vprašanja, na katera bi želeli dobiti odgovor, ali ste v besedilu našli kakšne pomanjkljivosti? Komentarje pustite v spodnjem bloku.