Věda nám poskytla čas, kdy se technologie využívání sluneční energie stala veřejně dostupnou. Každý majitel má možnost získat solární panely pro dům. Letní obyvatelé nejsou v této věci daleko pozadu. Častěji jsou daleko od centralizovaných zdrojů udržitelného zásobování energií.
Doporučujeme, abyste se seznámili s informacemi představujícími zařízení, zásadami provozu a výpočtem pracovních komponent sluneční soustavy. Seznámení s informacemi, které jsme navrhli, se přiblíží skutečnosti, že váš web bude dodáván přírodní elektřinou.
Pro jasné vnímání poskytnutých údajů jsou připojeny podrobné schémata, ilustrace, pokyny pro fotografie a videa.
Zařízení a princip činnosti solární baterie
Jakmile se zvídavé mysli otevřely pro nás přírodní látky, které produkují, pod vlivem částic světla ze slunce, fotony, elektrickou energii. Tento proces se nazýval fotoelektrický efekt. Vědci se naučili ovládat mikrofyzikální jev.
Na základě polovodičových materiálů vytvořili kompaktní elektronická zařízení - fotobuňky.
Výrobci zvládli technologii kombinování miniaturních převodníků do efektivních solárních panelů. Účinnost panelových solárních modulů vyrobených z křemíku je v průmyslu široce vyráběna 18–22%.
Popis schématu jasně ukazuje: všechny součásti elektrárny jsou stejně důležité - koordinovaný provoz systému závisí na jejich kompetentním výběru
Solární baterie je sestavena z modulů. Je to konečný cíl fotonů od Slunce na Zemi. Odtud tyto složky světelného záření pokračují ve své cestě již uvnitř elektrického obvodu jako DC částice.
Jsou distribuovány bateriemi nebo jsou přeměňovány na nabíjení střídavého elektrického proudu 220 V, dodávajícího všechny druhy domácích technických zařízení.
Solární baterie je komplexem sériově zapojených polovodičových zařízení - fotobuněk, které přeměňují sluneční energii na elektrickou energii
Více podrobností o specifikách zařízení a principu fungování solární baterie najdete v dalším populárním článku na našem webu.
Typy modulů solárních panelů
Solární panely-moduly jsou sestaveny ze solárních článků, jinak - fotoelektrické převodníky. PEC dvou typů našly široké použití.
Liší se typy křemíkových polovodičů používaných pro jejich výrobu, jedná se o:
- Polykrystalický. Jedná se o solární články vyrobené z taveniny křemíku dlouhodobým chlazením. Jednoduchou výrobní metodu určuje dostupnost ceny, ale výkon polykrystalické varianty nepřesahuje 12%.
- Monokrystalický. Jedná se o prvky získané řezáním tenkých desek uměle vypěstovaného křemíku. Nejproduktivnější a nejdražší varianta. Průměrná účinnost v oblasti 17%, najdete monokrystalické fotobuňky s vyšším výkonem.
Polykrystalické solární články plochého čtvercového tvaru s nehomogenním povrchem. Monokrystalické druhy vypadají jako tenké, homogenní čtverečky povrchové struktury s odříznutými rohy (pseudo-čtverce).
Takto FEP - fotovoltaické konvertory vypadají: vlastnosti solárního modulu nezávisí na rozmanitosti použitých prvků - ovlivňuje to pouze velikost a cenu
Panely první verze se stejným výkonem jsou větší než druhá kvůli nižší účinnosti (18% oproti 22%).Ale procento je v průměru deset levnějších a převládající poptávka.
Galerie Obrázků
Foto z
Monokrystalický solární článek
Záporné vodivé vedení na desce
Montážní prvky z polykrystalických solárních článků
Boky polykrystalického prvku sluneční soustavy
Zde se dočtete o pravidlech a nuancích výběru solárních panelů pro dodávku energie pro autonomní vytápění zde.
Schéma práce solárního napájení
Když se podíváte na záhadně znějící názvy uzlů, které tvoří solární napájecí systém, jde o supertechnickou složitost zařízení.
Na mikro úrovni života fotonu je tomu tak. Obecně je obvod elektrického obvodu a princip jeho činnosti velmi jednoduchý. Od nebeského světla po „Iljičovu lampu“ jen čtyři kroky.
Solární moduly jsou první součástí elektrárny. Jedná se o tenké obdélníkové panely sestavené z určitého počtu standardních fotočlánkových desek. Výrobci dělají foto panely odlišné v elektrické energii a napětí, což je násobek 12 voltů.
Galerie Obrázků
Foto z
Instalace solárních panelů na svazích střechy
Instalace na terasy, verandy, balkony podkroví
Sluneční soustava na šikmé střeše nástavce
Vnitřní jednotka solární mini elektrárny
Umístění na bezplatném webu
Venkovní jednotka napájená z baterie
Sestavení prefabrikovaného solárního panelu
Výroba solárních článků pro kutily
Plochá zařízení jsou vhodně umístěna na plochách vystavených přímým paprskům. Modulové jednotky jsou vzájemně propojeny propojením solární baterie. Úkolem baterie je převádět přijatou energii slunce a vytvářet konstantní proud dané hodnoty.
Úložná zařízení s elektrickým nábojem - baterie pro solární panely jsou známé všem. Jejich role uvnitř sluneční soustavy je tradiční. Když jsou domácí spotřebitelé připojeni k centralizované síti, sklady energie se ukládají do elektřiny.
Rovněž akumulují jeho přebytek, pokud proud solárního modulu je dostatečný k zajištění energie spotřebované elektrickými spotřebiči.
Akumulátor dodává obvodu požadované množství energie a udržuje stabilní napětí, jakmile jeho spotřeba stoupne na zvýšenou hodnotu. Totéž se děje například v noci při nečinných fotografických panelech nebo za slunečného počasí.
Schéma dodávky energie v domě pomocí solárních panelů se liší od možností s kolektory ve schopnosti akumulovat energii v baterii
Regulátor je elektronický prostředník mezi solárním modulem a bateriemi. Jeho úlohou je regulovat úroveň nabití baterie. Zařízení neumožňuje jejich var z dobíjení nebo poklesu elektrického potenciálu pod určitou normu, nezbytnou pro stabilní provoz celé sluneční soustavy.
Otočením se doslova vysvětluje zvuk pojmu střídač pro solární panely. Ano, ve skutečnosti tato jednotka plní funkci, která kdysi vypadala jako fikce elektrotechnikům.
Převádí stejnosměrný proud solárního modulu a baterií na střídavý proud s potenciálním rozdílem 220 voltů. Je to toto napětí, které pracuje pro velkou většinu domácích elektrických spotřebičů.
Tok sluneční energie je úměrný poloze hvězdy: instalací modulů, bylo by hezké zajistit nastavení úhlu sklonu v závislosti na ročním období
Špičkové zatížení a denní průměrná spotřeba energie
Potěšení z vaší vlastní solární stanice je stále hodně. Prvním krokem na cestě k využití energie sluneční energie je určení optimálního maximálního zatížení kilowattů a racionální průměrné denní spotřeby energie v kilowatthodinách domu nebo chalupy.
Špičkové zatížení je způsobeno potřebou zapnout několik elektrických zařízení najednou a je určeno jejich maximálním celkovým výkonem, přičemž se bere v úvahu nadhodnocená počáteční charakteristika některých z nich.
Výpočet maximální spotřeby energie vám umožňuje identifikovat životně důležitou potřebu současného provozu elektrických spotřebičů, které nejsou příliš vysoké. Tento indikátor splňuje energetické charakteristiky uzlů elektrárny, tj. Celkové náklady na zařízení.
Denní spotřeba energie elektrického spotřebiče se měří součinem jeho individuální energie za dobu, po kterou pracoval na den (ze sítě). Celková průměrná denní spotřeba energie se vypočítá jako součet spotřebované elektrické energie každého spotřebitele za denní období.
Následná analýza a optimalizace získaných údajů o zatížení a spotřebě energie zajistí potřebné vybavení a následný provoz solárního systému s minimálními náklady
Výsledek spotřeby energie pomáhá racionalizovat spotřebu sluneční energie. Výsledek výpočtů je důležitý pro další výpočet kapacity baterie. Z tohoto parametru závisí cena akumulátoru, spousta hodnotné součásti systému, ještě více.
Postup výpočtu energetických ukazatelů
Proces výpočtů začíná doslova vodorovně uspořádaným v buňce rozšířeným listem poznámkového bloku. S lehkými tužkami z listu získáte formulář s třiceti počty a řádky podle počtu domácích spotřebičů.
Příprava na aritmetické výpočty
První sloupec je nakreslen tradiční - sériové číslo. Druhý sloupec je název zařízení. Třetí je jeho individuální spotřeba energie.
Sloupce od čtvrté do dvacáté sedmé jsou hodiny dne od 00 do 24. V horizontální zlomkové čáře se do nich zapisují tyto údaje:
- v čitateli - provozní doba zařízení v periodě konkrétní hodiny v desítkové podobě (0,0);
- jmenovatelem je opět jeho individuální spotřeba energie (toto opakování je nutné pro výpočet hodinového zatížení).
Dvacátý osmý sloupec je celková doba, po kterou domácí spotřebič pracuje během dne. Na dvacáté deváté se zaznamená osobní spotřeba energie zařízení v důsledku vynásobení individuální spotřeby energie provozní dobou za denní období.
Kompilace podrobných specifikací spotřebitele s přihlédnutím k hodinovému zatížení pomůže opustit známější zařízení kvůli jejich racionálnímu použití.
Třicátý sloupec je také standardní - poznámka. Je to užitečné pro mezilehlé výpočty.
Spotřebitelská specifikace
Další fází výpočtů je transformace formuláře pro notebook do specifikace pro domácí spotřebitele elektřiny. První sloupec je jasný. Zde jsou čísla řádků.
Druhý sloupec obsahuje názvy spotřebitelů energie. Doporučuje se začít naplňovat chodbu elektrickými spotřebiči. Následující popis popisuje další místnosti proti směru nebo proti směru hodinových ručiček (jak si přejete).
Pokud existuje druhé (atd.) Patro, postup je stejný: ze schodů - kruhový objezd. Zároveň bychom neměli zapomenout na schodišťová zařízení a pouliční osvětlení.
Je lepší naplnit třetí sloupec výkonem oproti názvu každého elektrického zařízení podél cesty druhým.
Sloupce čtyři až dvacet sedm odpovídají jejich každé hodině dne. Pro větší pohodlí mohou být okamžitě přeškrtnuty vodorovnými čarami uprostřed čar. Výsledné horní poloviny čar jsou jako čitatelé, spodní poloviny jsou jmenovateli.
Tyto sloupce jsou vyplněny řádek po řádku. Čitatelé jsou selektivně formátováni jako časové intervaly v desítkovém formátu (0,0), což odráží provozní dobu daného elektrického zařízení v určité hodinové periodě.Paralelně s čitateli se zadávají jmenovatelé s indikátorem výkonu zařízení odebraným ze třetího sloupce.
Poté, co jsou všechny hodinové sloupce plné, pokračují v výpočtu individuálních denních pracovních hodin elektrických spotřebičů, které se pohybují podél linií. Výsledky jsou zaznamenány v odpovídajících buňkách dvacátého osmého sloupce.
V případě, že solární elektrárna hraje pomocnou roli, takže systém nepracuje naprázdno, může být část zátěže připojena k němu pro konstantní výkon
Na základě energie a pracovní doby se postupně vypočítává denní spotřeba energie všech spotřebitelů. Je zaznamenáno v buňkách dvacátého devátého sloupce.
Když jsou vyplněny všechny řádky a sloupce specifikace, vypočítají součty. Sčítáním grafické síly od jmenovatelů hodinových sloupců se získá zatížení každé hodiny. Když shrneme individuální denní spotřebu energie dvacátého devátého sloupce shora dolů, zjistí celkový denní průměr.
Výpočet nezahrnuje vlastní spotřebu budoucího systému. Tento faktor je zohledněn pomocným koeficientem v následných konečných výpočtech.
Analýza a optimalizace dat
Pokud je solární energie plánována jako záloha, údaje o hodinové spotřebě energie a celkové průměrné denní spotřebě energie pomáhají minimalizovat spotřebu drahé solární energie.
Toho je dosaženo odstraněním energeticky náročných spotřebičů z používání až do obnovení centralizovaného napájení, zejména během špiček.
Pokud je solární systém navržen jako zdroj konstantního napájení, jsou výsledky hodinových zatížení tlačeny dopředu. Je důležité distribuovat spotřebu elektřiny během dne tak, aby se odstranily mnohem převládající maxima a velmi slabé minima.
Vyloučení špičky, vyrovnávání maximálního zatížení, eliminace ostrých poklesů spotřeby energie v čase vám umožňuje zvolit nejúspornější možnosti uzlů sluneční soustavy a zajistit stabilní, nejdůležitější, bezproblémový dlouhodobý provoz solární stanice.
Graf odhalí nerovnosti spotřeby energie: naším úkolem je posunout maxima o čas největší sluneční aktivity a snížit celkovou denní spotřebu, zejména v noci.
Prezentovaný výkres ukazuje transformaci získanou na základě sestavených specifikací iracionálního plánu v optimálním stavu. Ukazatel denní spotřeby je snížen z 18 na 12 kW / h, průměrné hodinové zatížení z 750 na 500 wattů.
Stejný princip optimality je užitečný při použití možnosti napájení ze slunce jako zálohy. Není nutné utrácet peníze za zvýšení výkonu solárních modulů a baterií kvůli dočasným nepříjemnostem.
Výběr uzlů solárních elektráren
Pro zjednodušení výpočtů budeme považovat verzi využití solární baterie za hlavní zdroj pro dodávku elektrické energie. Spotřebitelem bude podmíněný venkovský dům v regionu Ryazan, kde trvale pobývá od března do září.
Praktické výpočty založené na datech racionálního harmonogramu hodinové spotřeby energie zveřejněných výše objasní zdůvodnění:
- Celková průměrná denní spotřeba energie = 12 000 wattů / hodinu.
- Průměrná spotřeba zátěže = 500 wattů.
- Maximální zatížení 1200 wattů.
- Špičkové zatížení 1200 x 1,25 = 1 500 wattů (+ 25%).
Hodnoty budou vyžadovány při výpočtech celkové kapacity solárních zařízení a dalších provozních parametrů.
Stanovení provozního napětí sluneční soustavy
Vnitřní provozní napětí jakéhokoli solárního systému je založeno na násobku 12 voltů, což je nejobvyklejší jmenovitá kapacita baterie. Nejrozšířenější uzly solárních stanic: solární moduly, regulátory, střídače - jsou vyráběny pod populárním napětím 12, 24, 48 voltů.
Vyšší napětí umožňuje použití napájecích vodičů menšího průřezu - a to je zvýšená spolehlivost kontaktů. Na druhé straně je možné vyměnit 12V baterie po jedné.
V síti 24 V musí být vzhledem ke specifikám provozu baterií vyměněny pouze ve dvojicích. 48V síť bude vyžadovat výměnu všech čtyř baterií stejné větve. Kromě toho již při 48 voltech existuje nebezpečí úrazu elektrickým proudem.
Při stejné kapacitě a přibližně stejné ceně byste měli nakupovat baterie s největší přípustnou hloubkou vybití a větším maximálním proudem
Hlavní výběr jmenovité hodnoty rozdílu vnitřního potenciálu systému je spojen s výkonovými charakteristikami střídačů vyráběných moderním průmyslem a musí brát v úvahu špičkové zatížení:
- od 3 do 6 kW - 48 voltů,
- od 1,5 do 3 kW - rovná se 24 nebo 48 V,
- do 1,5 kW - 12, 24, 48V.
Při výběru mezi spolehlivostí zapojení a nepříjemností při výměně baterií se v našem příkladu zaměříme na spolehlivost. V budoucnu budeme stavět na provozním napětí vypočítaného systému 24 voltů.
Solární moduly bateriových zdrojů
Vzorec pro výpočet potřebného výkonu ze solární baterie vypadá takto:
Pcm = (1 000 * Ano) / (k * Sin),
Kde:
- Rcm = výkon solární baterie = celkový výkon solárních modulů (panely, W),
- 1000 = akceptovaná fotocitlivost fotoelektrických převodníků (kW / m²)
- Jíst = potřeba denní spotřeby energie (kW * h, v našem příkladu = 18),
- k = sezónní koeficient zohledňující všechny ztráty (léto = 0,7; zima = 0,5),
- Sin = tabelační hodnota slunečního záření (tok slunečního záření) s optimálním nakláněním panelu (kW * h / m²).
Hodnotu izolace zjistíte z regionální meteorologické služby.
Optimální úhel sklonu solárních panelů se rovná zeměpisné šířce oblasti:
- na jaře a na podzim,
- plus 15 stupňů - v zimě,
- mínus 15 stupňů v létě.
Region Ryazan uvažovaný v našem příkladu se nachází na 55. šířce.
Nejvyššího výkonu solárních panelů je dosaženo pomocí sledovacích systémů, sezónních změn v úhlu sklonu panelů, použitím smíšených trimovacích modulů
Po dobu od března do září se nejlepší neregulovaný náklon sluneční baterie rovná letnímu úhlu 40⁰ k zemskému povrchu. Při této instalaci modulů je průměrná denní izolace Ryazanu v tomto období 4,73. Všechna čísla jsou tam, udělejme výpočet:
Pcm = 1 000 * 12 / (0,7 * 4,73) ~ 3 600 Wattů.
Pokud vezmeme jako základ solární baterie moduly 100 W, bude zapotřebí 36 z nich. Váží 300 kilogramů a zabírají plochu o velikosti asi 5 x 5 m.
Zde jsou uvedena schémata zapojení a možnosti připojení solárních panelů.
Uspořádání bateriové napájecí jednotky
Při výběru baterií je třeba se řídit postuláty:
- Běžné autobaterie pro tento účel NENÍ vhodné. Solární baterie jsou označeny „SOLAR“.
- Nabíjení baterií by mělo být stejné ve všech ohledech, nejlépe z jedné tovární šarže.
- Místnost, kde se nachází baterie, by měla být teplá. Optimální teplota, když baterie dávají plný výkon = 25 ° C. Když klesne na -5 ° C, kapacita baterie se sníží o 50%.
Pokud vezmeme pro výpočet exponenciální baterii s napětím 12 voltů a kapacitou 100 ampér / hodinu, není obtížné vypočítat, za celou hodinu bude schopna poskytnout spotřebitelům celkovou kapacitu 1200 wattů. Ale to je s úplným vybitím, což je velmi nežádoucí.
Pro dlouhou životnost baterie se NEDoporučuje snižovat jejich nabití pod 70%. Mezní hodnota = 50%. Když vezmeme 60% jako střed země, dáme energetickou rezervu 720 W / h na každých 100 A * h kapacitní složky baterie (1200 W / h x 60%) jako základ pro následné výpočty.
Možná nákup jedné baterie s kapacitou 200 Ah bude stát méně než nákup dvou za 100 a počet kontaktních bateriových spojení se sníží
Zpočátku musí být baterie nainstalovány 100% nabité ze stacionárního zdroje proudu. Baterie musí zcela pokrývat zatížení temnoty. Pokud nemáte s počasím štěstí, udržujte během dne nezbytné parametry systému.
Je důležité vzít v úvahu, že nadměrné množství baterií povede k jejich neustálému vybíjení. Tím se výrazně sníží životnost. Nejracionálnějším řešením je vybavení jednotky bateriemi s energetickou rezervou dostatečnou k pokrytí jedné denní spotřeby energie.
Abychom zjistili požadovanou celkovou kapacitu baterie, vydělíme celkovou denní spotřebu energie 12 000 W / h na 720 W / ha vynásobíme 100 A * h:
12 000/720 * 100 = 2500 A * h ≈ 1600 A * h
Celkově pro náš příklad potřebujeme 16 baterií s kapacitou 100 nebo 8 při 200 Ah *, zapojených sériově paralelně.
Výběr dobrého ovladače
Správný výběr ovladače nabíjení baterie (baterie) je velmi specifický úkol. Jeho vstupní parametry by měly odpovídat vybraným solárním modulům a výstupní napětí by mělo odpovídat rozdílu interního potenciálu solární soustavy (v našem příkladu 24 V).
Dobrý správce musí zajistit:
- Vícestupňové nabíjení baterie, které prodlužuje jejich efektivní životnost násobkem.
- Automatické vzájemné, bateriové a solární baterie, rozpojení spojení v korelaci s vybitím.
- Opětovné připojení zátěže z baterie na solární baterii a naopak.
Tento malý uzel je velmi důležitou součástí.
Pokud jsou někteří spotřebitelé (například osvětlení) převedeni na přímé napájení 12 V z ovladače, bude zapotřebí méně výkonný invertor, což znamená levnější
Správná volba ovladače závisí na bezporuchovém provozu drahé baterie a vyvážení celého systému.
Výběr nejlepšího střídače
Střídač je vybrán tak, aby mohl poskytovat dlouhodobé špičkové zatížení. Jeho vstupní napětí musí odpovídat rozdílu vnitřního potenciálu sluneční soustavy.
Pro nejlepší výběr doporučujeme věnovat pozornost parametrům:
- Tvar a frekvence generovaného střídavého proudu. Čím blíže sinusové vlně 50 Hz, tím lepší.
- Účinnost zařízení. Čím vyšší 90% - tím nádhernější.
- Vlastní spotřeba zařízení. Musí odpovídat celkové spotřebě energie systému. Ideálně - až 1%.
- Schopnost jednotky odolávat krátkodobému dvojímu přetížení.
Nejvýraznějším designem je střídač s vestavěnou funkcí regulátoru.
Sestavení domácího solárního systému
Udělali jsme pro vás výběr fotografií, který jasně ukazuje proces montáže domácího solárního systému z modulů vyrobených v továrně:
Galerie Obrázků
Foto z
Krok 1: Příprava na výstavbu malé elektrárny
Krok 2: Standardní solární panel
Krok 3: Přeprava prvků sluneční soustavy
Krok 4: Sestavte baterie podle pokynů výrobce
Krok 5: Naklápěcí prvek solární elektrárny
Krok 6: Specifika umístění solárního panelu
Krok 7: Instalace zařízení pro řízení sluneční soustavy
Krok 8: Postavte rozsáhlou solární elektrárnu
Clip # 1. Instalace solárních panelů na střechu domu:
Clip # 2. Výběr baterií pro sluneční soustavu, typy, rozdíly:
Clip # 3. Země solární elektrárna pro ty, kteří dělají všechno sami:
Uvažované metody výpočtu krok za krokem, základní princip efektivního provozu moderní baterie solárního panelu jako součást domácí autonomní solární stanice, pomůže majitelům velkého domu v hustě obydlené oblasti a venkovského domu v divočině získat energetickou suverenitu.
Chcete se podělit o osobní zkušenosti, které jste získali při stavbě mini solárního systému nebo jen baterií? Máte nějaké otázky, na které byste chtěli odpovědět, našli jste v textu nějaké nedostatky? Prosím zanechte komentáře v bloku níže.