Solární panely pro chaty a domy: typy, princip fungování a postup výpočtu pro solární systémy

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, principy činnosti a výpočty pracovních komponent sluneční soustavy. Seznámení s informacemi, které jsme navrhli, se přiblíží skutečnosti, že váš web bude dodáván přírodní elektřinou.

Pro jasné vnímání poskytnutých dat jsou připojeny podrobné diagramy, ilustrace, foto a video instrukce.

Zařízení a princip činnosti solární baterie

Jakmile se nám zvídavé mysli otevřely pro nás přírodní látky, které jsou produkovány pod vlivem částic světla ze slunce, fotonů, elektrická energie. 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 široce vyráběných v průmyslu je 18-22%.

Popis schématu jasně ukazuje: všechny komponenty elektrárny jsou stejně důležité - koordinovaný provoz systému závisí na jejich správném 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 jiném populární článek naše stránky.

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 odrůdy vypadají jako tenké, rovnoměrné povrchové čtverce se zkrácenými rohy (pseudo-čtverečky).

Takto fotovoltaické fotoelektrické převaděče vypadají: vlastnosti solárního modulu nezávisí na různých použitých prvcích - ovlivňuje to pouze velikost a cenu

Panely první verze se stejným výkonem jsou větší než druhá kvůli nižší účinnosti (18% oproti 22%). V průměru je však úrok o deset levnějších a převládající poptávka.

Pokud jde o pravidla a nuance výběru solárních panelů pro dodávku energie do autonomního vytápění, můžete číst 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“ jsou 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.

Plochá zařízení jsou vhodně umístěna na plochách vystavených přímým paprskům. Modulární jednotky jsou kombinovány propojením solární baterie. Úkolem baterie je převádět přijatou energii slunce a vytvářet konstantní proud dané hodnoty.

Elektrická nabíječka - baterie pro solární panely 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.

Flip, zvuk termínu je tak doslovně vysvětlen solární invertor. Ano, protože 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 získání energie sluneční energie je určení optimálního maximálního zatížení kilowattů a racionální průměrné denní spotřeby energie v kilowatthodinách domu nebo chalupy.

Špičkové zatížení je vytvářeno 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 energie elektřiny každým spotřebitelem 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. Do vodorovné zlomkové čáry se v nich vkládají 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 spotřebitelů s přihlédnutím k hodinovému zatížení pomůže z důvodu jejich racionálního použití opustit známější zařízení.

Třicátý sloupec je také standardní - poznámka. Je to užitečné pro mezilehlé výpočty.

Spotřebitelská specifikace

Další fází výpočtů je transformace notebookového formuláře do specifikace domácích spotřebitelů elektřiny. První sloupec je jasný. Zde jsou čísla řádků.

Druhý sloupec obsahuje názvy spotřebitelů energie. Doporučuje se začít zaplňovat vstupní halu 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, začnou počítat individuální denní pracovní dobu elektrických spotřebičů, pohybujících se po liniích.Výsledky jsou zaznamenány v odpovídajících buňkách dvacátého osmého sloupce.

V případě, že solární elektrárna hraje pomocnou roli, takže systém nepracuje nečinně, lze k němu připojit část zátěže pro konstantní energii

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.

Výjimka maxima, vyrovnávání maximálního zatížení, eliminace ostrých poklesů spotřeby energie v čase vám umožňuje zvolit nejúspornější možnosti pro uzly 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 byl snížen z 18 na 12 kW / h, průměrné hodinové zatížení ze 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 hodinového harmonogramu 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. Nejvíce široce uzly solárních stanic: solární moduly, regulátory, střídače - jsou vyráběny pod populárním napětím 12, 24, 48 voltů.

Vyšší napětí umožňuje použití menších napájecích vodičů - a to zvyšuje spolehlivost kontaktu. Na druhé straně lze vadné síťové baterie 12V vyměnit po jedné.

V 24-voltové síti bude s ohledem na specifika provozu baterií nutné vyměnit pouze páry. 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 měl by 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:

Rcm = (1000 * Yesut) / (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 = tabelární hodnota slunečního záření (tok slunečního záření) při optimálním sklonu panelů (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 sklon sluneční baterie rovná letnímu úhlu 40 of k povrchu Země. 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.

Schémata zapojení a možnosti připojení solárních panelů dáno zde.

Uspořádání bateriové napájecí jednotky

Při výběru baterií je třeba se řídit postuláty:

1. Běžné autobaterie pro tento účel NENÍ vhodné. Solární baterie jsou označeny „SOLAR“.
2. Nabíjení baterií by mělo být stejné ve všech ohledech, nejlépe z jedné tovární šarže.
3. 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 celkový výkon 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 střední zem, 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 kontaktů baterie 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

Celkem pro náš příklad potřebujeme 16 baterií s kapacitou 100 nebo 8 při 200 Ah *, zapojených sériově paralelně.

Výběr dobrého ovladače

Kompetentní výběr řadič nabíjení baterie (Baterie) - 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:

1. Vícestupňové nabíjení baterie, které prodlužuje jejich efektivní životnost násobkem.
2. Automatické vzájemné, bateriové a solární baterie, rozpojení spojení v korelaci s vybitím.
3. Opětovné připojení zátěže z baterie na solární baterii a naopak.

Tento malý uzel je velmi důležitou součástí.

Pokud se někteří spotřebitelé (například osvětlení) převedou na přímý 12 V napájecí zdroj z řídicí jednotky, 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:

1. Tvar a frekvence generovaného střídavého proudu. Čím blíže sinusové vlně 50 Hz, tím lepší.
2. Účinnost zařízení. Čím vyšší 90% - tím nádhernější.
3. Vlastní spotřeba zařízení. Musí odpovídat celkové spotřebě energie systému. Ideálně - až 1%.
4. 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:

Závěry a užitečné video na toto téma

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 v rámci 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 dotazy, na které byste chtěli odpovědět, našli jste v textu nějaké nedostatky? Prosím zanechte komentáře v bloku níže.