Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Věda nám poskytla čas, kdy se technologie využívání energie Slunce stala široce dostupnou. Získejte solární panely pro dům má možnost pro každého majitele. Letní obyvatelé v této věci nezůstávají pozadu. Oni jsou více často pryč od centralizovaných zdrojů udržitelné dodávky energie.

Navrhujeme seznámit se s informacemi představujícími přístroj, principy práce a výpočet pracovních uzlů heliosystému. Seznámení s informacemi, které nabízíme, přiblíží realitu poskytování našich stránek přírodní elektřinou.

Pro vizuální vnímání poskytnutých dat jsou připojeny podrobné diagramy, ilustrace, instrukce pro fotografie a videa.

Zařízení a princip provozu solární baterie

Někdy zvídavé mysli objevily pro nás přírodní látky, které se vyvíjejí pod vlivem částic slunečního světla, fotonů, elektrické energie. Tento proces se nazýval fotoelektrický efekt. Vědci se naučili řídit mikrofyzikální jev.

Na základě polovodičových materiálů vytvořily kompaktní elektronická zařízení - fotobuňky.

Výrobci zvládli technologii kombinování miniaturních měničů do účinných heliopanel. Účinnost panelových solárních modulů vyrobených z křemíku široce vyráběných průmyslem je 18-22%.

Z popisu schématu můžete jasně vidět: všechny složky elektrárny jsou stejně důležité - koordinovaná práce systému závisí na jejich správném výběru

Od modulů, které jdou do solární baterie. Je to konečný cíl cesty fotonem ze Slunce na Zemi. Odtud tyto složky světelného záření pokračují v cestě uvnitř elektrického obvodu jako částice stejnosměrného proudu.

Jsou distribuovány po bateriích nebo jsou transformovány do střídavého proudu s napětím 220 V, které napájí všechny druhy domácích technických zařízení.

Solární článek je komplex sériově zapojených polovodičových zařízení - fotobuňek, které přeměňují sluneční energii na elektrickou energii.

Více podrobností o specifikách zařízení a principu provozu solární baterie naleznete v dalším populárním článku na našem webu.

Typy panelů solárních modulů

Solární moduly jsou sestaveny ze solárních článků, jinak fotovoltaických článků. Masová aplikace nalezla dva typy FEP.

Liší se v odrůdách křemíkových polovodičů používaných pro jejich výrobu, to jsou:

  • Polykrystalické. Jedná se o solární články vyrobené ze silikonové taveniny při prodlouženém chlazení. Jednoduchá výrobní metoda určuje cenovou dostupnost ceny, ale produktivita polykrystalické varianty nepřesahuje 12%.
  • Monokrystalický. Jedná se o prvky získané v důsledku řezání na tenké desky uměle vytvořeného křemíkového krystalu. Nejproduktivnější a nejdražší varianta. Průměrná účinnost v oblasti 17%, můžete najít monokrystalické fotobuňky s vyšším výkonem.

Polykrystalické solární články plochého čtvercového tvaru s nerovnoměrným povrchem. Monokrystalické odrůdy vypadají jako tenké rovnoměrné povrchové struktury čtverců s řezanými rohy (pseudo-čtverce).

FEP - fotoelektrické měniče vypadají takto: vlastnosti solárního modulu nezávisí na typu použitých prvků - to ovlivňuje pouze velikost a cenu.

Panely prvního výkonu se stejným výkonem mají větší velikost než ty druhé díky nižší účinnosti (18% oproti 22%). V průměru je však v průměru deset procent levnější a je v primární poptávce.

Monokrystalické křemíkové destičky jsou mnohonásobně účinnější než polykrystalické analogy, ale podstatně dražší Na zadní straně křemíkových plátků jsou kladeny záporné proudové vedení, kladné jsou na přední straně Polykrystalické křemíkové oplatky jsou levnější, protože jsou mezi nezávislými mistry populárnější. Prvky jsou pájeny stejným způsobem. Polykrystalické desky jsou spojeny v modulech, ve kterých by mělo být 36 nebo 72 kusů. Panely jsou sestaveny z modulárních baterií

O pravidlech a nuancích výběru solárních baterií se můžete dozvědět zde.

Schéma solární energie

Když se podíváte na tajemně znějící jména uzlů, které tvoří solární systém, získáte představu o supertechnické složitosti zařízení.

Na mikro úrovni života fotonů je to tak. A jasně obecné schéma elektrického obvodu a princip jeho provozu vypadají velmi jednoduše. Z svítidla do "žárovky Ilyich" jen čtyři kroky.

Solární moduly - první součást elektrárny. Jedná se o tenké obdélníkové panely sestavené z určitého počtu standardních fotovoltaických desek. Výrobci vyrábějí fotovoltaické panely rozdílné v elektrickém výkonu a napětí, což je násobek 12 voltů.

Solární panely se používají v regionech s nízkými oblačnými dny, využívají je jako primární nebo sekundární dodavatel energie. Ve výstavbě systému solárních panelů v oblastech s nedostatečně rozvinutou infrastrukturou, která ještě není napojena na centralizované rozvodné sítě, je smysl. V letních měsících budou v letních měsících solární přístroje schopny poskytovat energii pro elektrické spotřebiče a topný systém. Zařízení pro ovládání provozu a seřizování solárních panelů nezabírá mnoho místa, obvykle zahrnuje střídač, regulátor a baterii Pokud má místo volné, dobře osvětlené místo, lze na něj umístit solární elektrárnu. S dobrou ochranou před atmosférickými zápornými hodnotami může být zařízení pro řízení a řízení provozu solární baterie umístěno venku Solární elektrárna pro soukromý dům může být sestavena z výrobních baterií. Solární panel, který sám sestavil z křemíkových desek, bude výrazně levnější a téměř rovnocenný ve výkonu.

Zařízení plochého tvaru se pohodlně usadí na plochách otevřených pro přímé nosníky. Modulární jednotky jsou kombinovány pomocí propojení v solární baterii. Úkolem baterie je přeměnit přijímanou energii Slunce a vytvořit tak konstantní proud dané velikosti.

Zařízení pro akumulaci elektrického náboje - solární baterie jsou všem známé. Jejich role v systému dodávky elektřiny ze slunce je tradiční. Když jsou spotřebitelé v domácnosti připojeni k centralizované síti, jsou zásobníky energie skladovány s elektřinou.

Také akumulují svůj přebytek, pokud je proud solárního modulu dostatečný pro zajištění výkonu spotřebovaného elektrickými zařízeními.

Akumulátor dodává obvodu potřebné množství energie a udržuje stabilní napětí, jakmile jeho spotřeba stoupne na vyšší hodnotu. Totéž se děje například v noci s nepracujícími fotopanely nebo při malém slunečném počasí.

Schéma zásobování energií doma pomocí solárních baterií se liší od možností s kolektory schopností akumulovat energii v baterii

Regulátor je elektronickým prostředníkem mezi solárním modulem a bateriemi. Jeho úlohou je regulovat úroveň nabití baterie. Zařízení neumožňuje vařit z dobíjení nebo pokles elektrického potenciálu pod určitou normu, která je nezbytná pro stabilní provoz celého solárního systému.

Překlopení, tak doslova vysvětluje zvuk termínu invertor pro solární články. Ano, protože ve skutečnosti tato stránka plní funkci, která se kdysi zdála sci-fi.

Převádí stejnosměrný proud solárního modulu a baterií na střídavý proud s potenciálovým rozdílem 220 voltů. Právě toto napětí pracuje pro ohromující množství domácích elektrických spotřebičů.

Průtok sluneční energie je úměrný poloze svítidla: instalace modulů, bylo by vhodné zajistit nastavení úhlu sklonu v závislosti na ročním období

Špičkové zatížení a průměrná denní spotřeba energie

Potěšení mít vlastní solární stanici stojí za to. Prvním krokem k získání energie sluneční energie je stanovení optimálního špičkového zatížení v kilowattech a racionální průměrná denní spotřeba energie v kilowatthodinách domácí nebo příměstské ekonomiky.

Špičkové zatížení je vytvořeno potřebou zapnout několik elektrických zařízení najednou a je určeno jejich maximálním celkovým výkonem, s přihlédnutím k nadhodnoceným výchozím vlastnostem některých z nich.

Výpočet maximální spotřeby energie vám umožní identifikovat životně důležitou práci některých elektrických spotřebičů, která není příliš vysoká. Tento ukazatel podléhá výkonovým charakteristikám elektráren, tedy celkové ceně zařízení.

Denní spotřeba energie elektrického zařízení je měřena součinem jeho individuálního výkonu po dobu, kdy pracoval na síti (spotřebovaná elektřina) za den. Celková průměrná denní spotřeba energie se vypočítá jako součet spotřebované energie elektřiny každého spotřebitele za denní období.

Následná analýza a optimalizace získaných dat o zatížení a spotřebě energie zajistí potřebné vybavení a následný provoz solárního systému s minimálními náklady.

Výsledek spotřeby energie pomáhá racionálně přistupovat ke spotřebě solární elektřiny. Součet výpočtů je důležitý pro další výpočet kapacity baterie. Z tohoto parametru závisí cena akumulátoru, spousta stálé součásti systému, ještě více.

Postup pro výpočet energetických ukazatelů

Proces výpočtu doslova začíná horizontálně rozloženým, složeným tetrad listem. Lehké tužkové čáry z listu vycházejí z formy s třiceti grafy a řádky o počtu domácích spotřebičů.

Příprava na aritmetické výpočty

První sloupec je kreslen tradiční - pořadové číslo. Druhý sloupec je název spotřebiče. Třetí je jeho individuální spotřeba energie.

Sloupce od čtvrtého do dvacátého sedmého jsou hodiny dne od 00 do 24. Jsou zadávány vodorovnou přerušovanou čarou:

  • v čitateli - doba provozu zařízení v období určité hodiny v desetinné formě (0, 0);
  • jmenovatelem je opět jeho individuální spotřeba energie (toto opakování je nezbytné pro výpočet hodinového zatížení).

Dvacátý osmý sloupec je celkový čas, který domácí spotřebič pracuje během dne. Na dvacáté deváté je zaznamenávána osobní spotřeba energie přístroje jako výsledek vynásobení individuální spotřeby energie provozní dobou během denního období.

Vypracování podrobné specifikace spotřebitelů s ohledem na hodinové zatížení pomůže díky jejich racionálnímu využití více obvyklých zařízení.

Třicátý sloupec je také standardní - poznámka. To je užitečné pro střední výpočty.

Specifikace zákazníka

Další etapou výpočtů je transformace formy zápisníku do specifikace spotřebitelů elektřiny pro domácnost. První sloupec je srozumitelný. Zde jsou uvedena sériová čísla.

Druhý sloupec obsahuje jména spotřebitelů energie. Doporučuje se zaplnit chodbu elektrickými spotřebiči. Následující popisuje ostatní místnosti proti nebo ve směru hodinových ručiček (komu je to vhodné).

Pokud je druhá (a tak dále) podlaha, postup je stejný: ze schodů - kulatý. V tomto případě nezapomeňte na zařízení na schodech a pouliční osvětlení.

Je lepší vyplnit třetí sloupec udávající výkon oproti názvu každého elektrického zařízení spolu s druhým.

Sloupce od čtvrtého do dvacátého sedmého odpovídají každé hodině dne. Pro větší pohodlí mohou být okamžitě překročeny vodorovnými čarami uprostřed čar. Výsledná horní polovina čar - jako by čitatelé, dolní - jmenovatelé.

Tyto sloupce se vyplňují řádek po řádku. Číslice jsou selektivně zpracovávány jako časové intervaly desetinného formátu (0, 0), což odráží provozní dobu tohoto spotřebiče v určité hodinové periodě. Paralelně tam, kde jsou připojeny čitatele, zapadají jmenovatelé do ukazatele výkonu přístroje převzatého ze třetího sloupce.

Po naplnění všech hodinových sloupců přejděte na výpočty individuální denní pracovní doby elektrických spotřebičů, pohybující se podél vedení. Výsledky jsou zaznamenány v odpovídajících buňkách dvacátého osmého sloupce.

V případě, že solární elektrárna hraje pomocnou roli, takže systém nečiní, může být k němu připojena část zátěže pro konstantní napájení.

Na základě výkonu a pracovní doby se postupně vypočítává denní spotřeba energie všech spotřebitelů. Je označena ve dvacátých devátých sloupcových buňkách.

Když jsou vyplněny všechny řádky a sloupce specifikace, vypočtou se součty. Skládáním grafů síly jmenovatelů hodinových sloupců se získají zatížení každé hodiny. Shrneme-li shora dolů individuální denní spotřebu energie ve dvacátém devátém sloupci, zjistí celkový průměr denně.

Výpočet nezahrnuje vlastní spotřebu budoucího systému. Tento faktor je zohledněn pomocným faktorem v následujících konečných výpočtech.

Analýza a optimalizace dat

Pokud je energie ze solární elektrárny plánována jako záloha, data o hodinovém spotřebovaném výkonu a celkové průměrné denní spotřebě energie pomáhají minimalizovat spotřebu drahé solární elektřiny.

Toho je dosaženo vyloučením spotřebitelů spotřebovávajících energii, dokud se neobnoví centralizovaný zdroj energie, zejména v době špičkové spotřeby.

Pokud je solární systém navržen jako zdroj stálého napájení, pak se výsledky hodinového zatížení posunou vpřed. Je důležité rozdělit spotřebu elektřiny po celý den, aby se odstranily převažující výšky a silně klesající minima.

Výjimkou maxima, vyrovnání maximálního zatížení, eliminace náhlých poruch spotřeby energie v průběhu času vám umožní vybrat nejekonomičtější možnosti pro uzly solárního systému a zajistit stabilní, důležitý a bezproblémový dlouhodobý provoz solární stanice.

Harmonogram odhalí nerovnoměrnou spotřebu energie: naším úkolem je přesunout maxima v době největší sluneční aktivity a snížit celkovou denní spotřebu, zejména noční.

Předložený výkres ukazuje transformaci výsledného neracionálního plánu do optimální specifikace. Indikátor denní spotřeby se snižuje z 18 na 12 kW / h, průměrné denní hodinové zatížení ze 750 na 500 wattů.

Stejný princip optimality je užitečný při použití možnosti napájení ze slunce jako zálohy. Netřeba vynakládat peníze na zvyšování výkonu solárních modulů a baterií pro některé dočasné nepříjemnosti, možná nestojí za to.

Výběr uzlů solárních elektráren

Pro zjednodušení výpočtů bude zvážena verze použití solární baterie jako hlavního zdroje elektrické energie pro napájení. Spotřebitelem bude podmíněný letní dům v regionu Rjazaň, kde neustále žijí od března do září.

Vizualizace úvah poskytne praktické výpočty založené na údajích publikovaných výše nad racionálním harmonogramem hodinové spotřeby energie:

  • Celková průměrná denní spotřeba energie = 12 000 wattů / hod.
  • Průměrná spotřeba = 500 wattů.
  • Maximální zatížení 1200 wattů.
  • Špičkové zatížení 1200 x 1, 25 = 1500 wattů (+ 25%).

Hodnoty budou vyžadovány při výpočtech celkové kapacity solárních zařízení a dalších provozních parametrů.

Stanovení provozního napětí solárního systému

Vnitřní provozní napětí jakéhokoliv solárního systému je založeno na frekvenci 12 voltů jako nejběžnější jmenovitý výkon baterie. Nejrozšířenější uzly solárních stanic: solární moduly, regulátory, střídače - jsou vyráběny pod populárním napětím 12, 24, 48 voltů.

Vyšší napětí umožňuje použití menších napájecích vodičů - což je zvýšená spolehlivost kontaktu. Na druhé straně mohou být neúspěšné 12V baterie vyměněny jeden po druhém.

Ve 24-voltové síti, s ohledem na specifika provozu baterie, budete muset vyměnit pouze páry. 48V síť bude vyžadovat výměnu všech čtyř baterií jedné větve. Při 48 voltech navíc hrozí nebezpečí úrazu elektrickým proudem.

Se stejnou kapacitou a přibližně stejnou cenou byste měli zakoupit baterie s maximální přípustnou hloubkou vybití a více než maximální proud

Главный выбор номинала внутренней разности потенциалов системы связан с мощностными характеристиками выпускаемых современной промышленностью инверторов и должен учитывать величину пиковой нагрузки:

  • от 3 до 6 кВт – 48 вольт,
  • от 1, 5 до 3 кВт – равен 24 или 48V,
  • до 1, 5 кВт – 12, 24, 48В.

Выбирая между надежностью проводки и неудобством замены аккумуляторов, для нашего примера остановимся на надежности. В последующем будем отталкиваться от рабочего напряжения рассчитываемой системы 24 вольта.

Комплектование батареи солнечными модулями

Формула расчета требуемой от солнечной батареи мощности выглядит так:

Рсм = ( 1000 * Есут ) / ( к * Син ),

kde:

  • Рсм = мощность солнечной батареи = суммарная мощность солнечных модулей (панелей, Вт),
  • 1000 = принятая светочувствительность фотоэлектрических преобразователей (кВт/м²)
  • Есут = потребность в суточном энергопотреблении (кВт*ч, в нашем примере = 18),
  • к = сезонный коэффициент, учитывающий все потери (лето = 0, 7; зима = 0, 5),
  • Син = табличное значение инсоляции (потока солнечной радиации) при оптимальном наклоне панелей (кВт*ч/м²).

Узнать значение инсоляции можно у региональной метеорологической службы.

Оптимальный угол наклона солнечных панелей равен значению широты местности:

  • весной и осенью,
  • плюс 15 градусов – зимой,
  • минус 15 градусов – летом.

Рассматриваемая в нашем примере Рязанская область находится на 55-й широте.

Наибольшая мощность солнечных батарей достигается использованием систем слежения, сезонным изменением угла наклона панелей, применением смешанного дифферента модулей

Для взятого времени с марта по сентябрь лучший нерегулируемый наклон солнечной батареи равен летнему углу 40⁰ к поверхности земли. При такой установке модулей усредненная суточная инсоляция Рязани в этот период 4, 73. Все цифры есть, выполним расчет:

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

Если брать за основу солнечной батареи 100-ваттные модули, то потребуется их 36 штук. Будут весить они килограмм 300 и займут площадь размером где-то 5 х 5 м.

Проверенные на практике монтажные схемы и варианты подключения солнечных батарей приведены здесь.

Обустройство аккумуляторного энергоблока

Подбирая аккумуляторные батареи, нужно руководствоваться постулатами:

  1. НЕ подходят для этой цели обычные автомобильные аккумуляторы. Батареи солнечных электростанций маркируются надписью «SOLAR».
  2. Приобретать аккумуляторы следует только одинаковые по всем параметрам, желательно, из одной заводской партии.
  3. Помещение, где размещается аккумуляторный блок, должно быть теплым. Оптимальная температура, когда батареи выдают полную мощность = 25⁰C. При ее снижении до -5⁰C емкость аккумуляторов уменьшается на 50%.

Если взять для расчета показательный аккумулятор напряжением 12 вольт емкостью 100 ампер/час, несложно подсчитать, целый час он сможет обеспечить энергией потребителей суммарной мощностью 1200 ватт. Но это при полной разрядке, что крайне нежелательно.

Для длительной работы аккумуляторных батарей НЕ рекомендуется снижать их заряд ниже 70%. Предельная цифра = 50%. Принимая за «золотую середину» число 60%, кладем в основу последующих вычислений энергозапас 720 Вт/ч на каждые 100 А*ч емкостной составляющей аккумулятора (1200 Вт/ч х 60%).

Возможно, покупка одного аккумулятора емкостью 200 А*ч обойдется дешевле приобретения двух по 100, да и количество контактных соединений батарей уменьшится

Первоначально устанавливать аккумуляторы необходимо 100% заряженными от стационарного источника тока. Аккумуляторные батареи должны полностью перекрывать нагрузки темного времени суток. Если не повезет с погодой, поддерживать необходимые параметры системы и днем.

Важно учесть, что переизбыток аккумуляторов приведет к их постоянному недозаряду. Это значительно уменьшит срок службы. Наиболее рациональным решением видится укомплектование блока батареями с энергозапасом, достаточным для покрытия одного суточного энергопотребления.

Чтобы узнать требующуюся суммарную емкость батарей, разделим общее суточное энергопотребление 12000 Вт/ч на 720 Вт/ч и умножим на 100 А*ч:

12 000 / 720 * 100 = 2500 А*ч ≈ 1600 А*ч

Итого для нашего примера потребуется 16 аккумуляторов емкостью 100 или 8 по 200 А*ч, подключенных последовательно-параллельно.

Выбор хорошего контроллера

Грамотный подбор контроллера заряда аккумуляторных батарей (АКБ) – задача весьма специфичная. Его входные параметры должны соответствовать выбранным солнечным модулям, а выходное напряжение – внутренней разности потенциалов гелиосистемы (в нашем примере – 24 вольта).

Хорошему контроллеру обязательно надлежит обеспечивать:

  1. Многоступенчатый заряд АКБ, кратно расширяющий их срок эффективной службы.
  2. Автоматическое взаимное, АКБ и солнечной батареи, подключение-отключение в корреляции с зарядом-разрядом.
  3. Переподключение нагрузки с АКБ на солнечную батарею и наоборот.

Этот небольшой по размерам узел – очень важный компонент.

Если часть потребителей (например, освещение) перевести на прямое питание 12 вольт от контроллера, инвертор понадобится менее мощный, значит более дешевый

От правильного выбора контроллера зависит безаварийная работа дорогостоящего аккумуляторного блока и сбалансированность всей системы.

Подбор инвертора лучшего исполнения

Инвертор выбирается такой мощности, чтобы смог обеспечивать долговременную пиковую нагрузку. Его входное напряжение обязано соответствовать внутренней разности потенциалов гелиосистемы.

Для лучшего варианта подбора рекомендуется внимание обращать на параметры:

  1. Форма и частота выдаваемого переменного тока. Чем больше близки к синусоиде в 50 герц – тем лучше.
  2. КПД устройства. Чем выше 90% – тем замечательней.
  3. Собственное потребление прибора. Должно соизмеряться с общим энергопотреблением системы. Идеально – до 1%.
  4. Способность узла выдерживать кратковременные двухкратные перегрузки.

Наиотличнейшее исполнение – инвертор со встроенной функцией контроллера.

Сборка бытовой гелиосистемы

Мы сделали вам фото-подборку, которая наглядно демонстрирует процесс сборки бытовой гелиосистемы из изготовленных на заводе модулей:

Перед строительством мини электростанции необходимо рассчитать требующуюся мощность группы приборов и определить их количество В магазине перед покупкой следует тщательно проверить комплектацию каждого прибора и просмотреть их на предмет повреждений Перевозка солнечных батарей производится в заводской упаковке. Приборам требуется корректная транспортировка, после которой нужно снова проверить целостность экрана и корпуса Сборку солнечных батарей желательно проводить на открытой свободной площадке или в достаточно просторном помещении Угол наклона для крепления на входящей в комплект подставке должен учитывать время года и направление солнечных лучей Место для расположения солнечных приборов надо подобрать так, чтобы рядом не было создающих тень высоких построек и деревьев Контроллер, инвертор и АБК солнечной мини электростанции устанавливаются в отапливаемых помещениях, не имеющих угрозы подтопления При необходимости дополнить мощность солнечной электростанции эксплуатируемые модули дополняются аналогичными приборами в необходимом количестве

Závěry a užitečné video na toto téma

Film č. 1. Показ установки солнечных батарей на крышу дома своими руками:

Film č. 2. Выбор аккумуляторных батарей для гелиосистемы, виды, отличия:

Film č. 3. Дачная солнечная электростанция для тех, кто все делает сам:

Рассмотренные пошаговые практические приемы расчетов, основной принцип эффективной работы современной солнечной панельной батареи в составе домашней автономной гелиостанции помогут хозяевам и большого дома густонаселенного района, и дачного домика в глуши обрести энергетическую суверенность.

Хотите поделиться личным опытом, который получили в ходе сооружения мини гелиосистемы или только батареи? Возникли вопросы, на которые хотелось бы получить ответ, нашли недочеты в тексте? Zanechte prosím komentáře v níže uvedeném bloku.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Konstrukce