Solpaneler til sommerhuse og huse: typer, driftsprincip og beregningsprocedure for solsystemer

Videnskab har givet os et tidspunkt, hvor teknologien til at bruge solenergi er blevet offentligt tilgængelig. Hver ejer har mulighed for at få solcellepaneler til huset. Sommerbefolkningen er ikke langt bagud i denne sag. Oftere er de langt fra centraliserede kilder til bæredygtig strømforsyning.

Vi foreslår, at du gør dig bekendt med de oplysninger, der repræsenterer enheden, principperne for drift og beregning af solsystemets arbejdskomponenter. Gennemgang af de oplysninger, vi har foreslået, vil tilnærme sig virkeligheden med at forsyne dit websted med naturlig elektricitet.

For en klar opfattelse af de medfølgende data vedhæftes detaljerede diagrammer, illustrationer, foto- og videoinstruktioner.

Enheden og princippet om drift af solbatteriet

Når engang nysgerrige sind åbnede for os naturlige stoffer, der er produceret under påvirkning af lyspartikler fra solen, fotoner, elektrisk energi. Processen blev kaldt den fotoelektriske effekt. Forskere har lært at kontrollere det mikrofysiske fænomen.

Baseret på halvledermaterialer skabte de kompakte elektroniske enheder - fotoceller.

Producenter har mestret teknologien til at kombinere miniatyromformere til effektive solcellepaneler. Effektiviteten af ​​solcellepaneler fra panel, der er bredt produceret af industrien, er 18-22%.

Beskrivelsen af ​​ordningen viser tydeligt: ​​alle komponenter i kraftværket er lige så vigtige - den koordinerede drift af systemet afhænger af deres korrekte valg

Et solbatteri samles fra modulerne. Det er den endelige destination for fotoner fra solen til jorden.Herfra fortsætter disse komponenter af lysstråling deres vej allerede inde i det elektriske kredsløb som DC-partikler.

De distribueres med batterier eller omdannes til opladninger med en vekselstrøm på 220 volt, der forsyner alle slags hjemmetekniske enheder.

Solbatteriet er et kompleks af seriekoblede halvlederenheder - fotoceller, der omdanner solenergi til elektrisk energi

Du vil finde flere detaljer om udstyrets specifikationer og princippet om drift af solbatteriet i et andet populær artikel vores side.

Typer af solcellepanelmoduler

Solpaneler-moduler samles fra solceller, ellers - fotoelektriske konvertere. PEC'er af to typer har fundet udbredt anvendelse.

De adskiller sig i de typer siliciumhalvleder, der bruges til deres fremstilling, disse er:

• Polykrystallinske. Dette er solceller fremstillet af siliciumsmeltning ved langtidsafkøling. En simpel produktionsmetode bestemmer prisens overkommelige pris, men ydeevnen for den polykrystallinske mulighed overstiger ikke 12%.
• Monokrystallinske. Dette er elementerne opnået ved at skære tynde plader af en kunstigt dyrket siliciumkrystall. Den mest produktive og dyre mulighed. Den gennemsnitlige effektivitet i området på 17% kan du finde enkeltkrystalliske fotoceller med højere ydelse.

Polykrystallinske solceller med en flad firkantet form med en inhomogen overflade. Monokrystallinske sorter ligner tynde, homogene overfladestrukturfelt med afskårne hjørner (pseudo-firkanter).

Sådan ser fotovoltaiske fotoelektriske omformere ud: egenskaberne ved solcellemodulet afhænger ikke af de anvendte elementer - dette påvirker kun størrelsen og prisen

Panelerne i den første version med samme effekt er større end den anden på grund af den lavere effektivitet (18% mod 22%). Men renterne er i gennemsnit ti billigere og i overvejende efterspørgsel.

Om reglerne og nuancerne ved at vælge solcellepaneler til levering af energi til autonom opvarmning, kan du det læs her.

Ordning med arbejde med solenergiforsyning

Når du kigger på de mystisk lydende navne på de knudepunkter, der udgør solenergiforsyningssystemet, kommer ideen til enhedens supertekniske kompleksitet.

På mikroniveauet i fotonens liv er det sådan. Og det generelle kredsløb for det elektriske kredsløb og princippet om dets virkning ser helt klart meget simpelt ud. Fra himmelens lys til "lampen fra Iljich" er der kun fire trin.

Solcellemoduler er den første komponent i et kraftværk. Dette er tynde rektangulære paneler samlet fra et vist antal standard fotocelleplader. Producenter fremstiller fotopaneler forskelligt i elektrisk kraft og spænding, et multipel på 12 volt.

Fladformede anordninger er bekvemt placeret på overflader udsat for direkte stråler. Modulære enheder kombineres ved at forbinde solbatteriet. Batteriets opgave er at konvertere solens modtagne energi ved at producere en konstant strøm med en given værdi.

Opbevaringsenheder til elektrisk opladning - batterier til solpaneler kendt for alle. Deres rolle i solforsyningssystemet fra solen er traditionel. Når hjemmeforbrugere er tilsluttet et centraliseret net, opbevares energilagre i elektricitet.

De akkumulerer også det overskydende, hvis strømmen i solmodulet er tilstrækkelig til at give den strøm, der forbruges af elektriske apparater.

Batteripakken giver kredsløbet den krævede mængde energi og opretholder en stabil spænding, så snart forbruget stiger til en øget værdi. Det samme sker for eksempel om natten med ledige fotopaneler eller under let solskinsvejr.

Husets energiforsyningsplan ved hjælp af solcellepaneler adskiller sig fra optionerne med opsamlere i evnen til at akkumulere energi i batteriet

Controlleren er en elektronisk formidler mellem solmodulet og batterierne. Dens rolle er at regulere batteriniveauet. Enheden tillader ikke, at deres kogning genoplades eller falder elektrisk potentiale under en bestemt norm, som er nødvendig for stabil drift af hele solsystemet.

Flip, lyden af ​​udtrykket er så bogstaveligt forklaret solcelleinverter. Ja, for faktisk udfører denne enhed en funktion, der engang syntes at være fiktion for elektriske ingeniører.

Det konverterer solcellemodulets og batteriets likestrøm til vekselstrøm med en potentialforskel på 220 volt. Det er denne spænding, der fungerer for det store flertal af husholdningselektriske apparater.

Strømmen af ​​solenergi er proportional med stjernens position: installation af moduler, det ville være rart at sørge for justering af hældningsvinklen afhængigt af årstiden

Maksimal belastning og daglig gennemsnitligt strømforbrug

Glæden ved at have din egen solstation er stadig meget. Det første skridt på vejen mod besiddelse af solenergi er at bestemme den optimale spidsbelastning i kilowatt og det rationelle gennemsnitlige daglige energiforbrug i kilowattimer i et hjem eller sommerhus.

Spidsbelastningen er skabt af behovet for at tænde for flere elektriske apparater på én gang og bestemmes af deres maksimale totale effekt under hensyntagen til de overdrevne startegenskaber for nogle af dem.

Beregning af det maksimale strømforbrug giver dig mulighed for at identificere det vitale behov for den samtidige drift af hvilke elektriske apparater, og som ikke er meget. Denne indikator adlyder kraftegenskaberne for knudepunkterne i kraftværket, det vil sige enhedens samlede omkostninger.

Det elektriske apparats daglige energiforbrug måles med produktet fra dets individuelle strøm i den tid, det arbejdede fra netværket (forbrugt elektricitet) i en dag. Det samlede gennemsnitlige daglige energiforbrug beregnes som summen af ​​den forbrugte energi af elektricitet for hver forbruger i den daglige periode.

Efterfølgende analyse og optimering af de opnåede data om belastninger og energiforbrug vil give det nødvendige udstyr og efterfølgende drift af solenergisystemet med minimale omkostninger

Resultatet af energiforbrug hjælper med at rationalisere forbruget af solenergi. Resultatet af beregningerne er vigtigt for den videre beregning af batterikapaciteten. Fra denne parameter afhænger prisen på batteripakken, som er en meget værdig komponent i systemet, endnu mere.

Proceduren for beregning af energiindikatorer

Beregningsprocessen begynder bogstaveligt talt med et vandret arrangeret i en celle, udvidet notesbogark. Med lyse blyantlinjer fra et ark får du en formular med tredive tællinger og linjer efter antallet af hvidevarer.

Forberedelse til aritmetiske beregninger

Den første søjle tegnes traditionelt - serienummer. Den anden kolonne er apparatets navn. Den tredje er dets individuelle strømforbrug.

Søjler fra den fjerde til den syvende og tyve er dagens timer fra 00 til 24. Følgende indtastes i dem gennem den vandrette brøklinie:

• i tælleren - enhedens driftstid i tidsrummet for en bestemt time i decimalform (0,0);
• nævneren er igen dens individuelle strømforbrug (denne gentagelse er nødvendig for at beregne timelast).

Den ottende kolonne er den samlede tid, som husholdningsapparatet arbejder i løbet af dagen. Ved den tyvende og niende registreres enhedens personlige energiforbrug som et resultat af at multiplicere det individuelle strømforbrug med driftstiden i den daglige periode.

At udarbejde detaljerede forbrugerspecifikationer under hensyntagen til timelast vil hjælpe med at efterlade mere kendte enheder på grund af deres rationelle brug.

Den tredive kolonne er også standard - note. Det er nyttigt til mellemliggende beregninger.

Forbruger specifikation

Det næste trin i beregninger er omdannelsen af ​​en notebook-form til en specifikation af husholdningernes elforbrugere. Den første kolonne er klar. Her er linjenumrene.

Den anden kolonne indeholder navnene på energiforbrugere. Det anbefales at begynde at fylde indgangen med elektriske apparater. I det følgende beskrives andre rum mod uret eller med uret (som du ønsker).

Hvis der er et andet (osv.) Etage, er proceduren den samme: fra trappen - rundkørsel. På samme tid skal man ikke glemme trappeindretninger og gadebelysning.

Det er bedre at udfylde den tredje kolonne med strømmen modsat navnet på hver elektrisk enhed undervejs med den anden.

Søjler fire til syvogtyve svarer til deres hver time på dagen. For nemheds skyld kan de straks krydses ud med vandrette linjer i midten af ​​linjerne. De resulterende øverste halvdele af linierne er som tællere, de nedre halvdele er nævnere.

Disse kolonner udfyldes linje for linje. Tællere formateres selektivt som tidsintervaller i decimalformatet (0,0), hvilket afspejler driftstiden for et givet elektrisk apparat i en bestemt timeperiode. Parallelt med tællerne indtastes nævnerne med strømindikatoren for enheden hentet fra den tredje kolonne.

Når alle timesøjler er fulde, tælles de videre med den individuelle daglige arbejdstid for elektriske apparater, der bevæger sig langs linjerne.Resultaterne registreres i de tilsvarende celler i den ottende kolonne.

I det tilfælde, hvor solenergianlægget spiller en hjælperolle, så systemet ikke fungerer i tomgang, kan en del af belastningen tilsluttes det for konstant strøm

Baseret på strømmen og arbejdstiden beregnes det daglige energiforbrug for alle forbrugere sekventielt. Det bemærkes i cellerne i den tyvende kolonne.

Når alle linjer og kolonner i specifikationen er udfyldt, beregner de totalerne. Ved at tilføje den grafiske magt fra nævnerne til timesøjlerne opnås belastningerne for hver time. Sammenfatte det individuelle daglige energiforbrug i den tyvende niende kolonne fra top til bund finder de det samlede daglige gennemsnit.

Beregningen inkluderer ikke det fremtidige systems eget forbrug. Denne faktor tages i betragtning ved hjælp af en hjælpekoefficient i efterfølgende endelige beregninger.

Analyse og optimering af dataene

Hvis solenergi er planlagt som en sikkerhedskopi, hjælper data om timeforbrug og det samlede gennemsnitlige daglige energiforbrug til at minimere forbruget af dyre solenergi.

Dette opnås ved at eliminere energiintensive forbrugere fra brug indtil gendannelse af centraliseret strømforsyning, især i spidsbelastningen.

Hvis solenergisystemet er designet som en kilde til konstant strømforsyning, skubbes resultaterne af timelast fremad. Det er vigtigt at distribuere elforbruget i løbet af dagen på en sådan måde, at de langt mere fremherskende højder og de meget svageste lav fjernes.

Bortset fra spids, udjævning af maksimale belastninger, eliminering af skarpe dips i energiforbruget over tid giver dig mulighed for at vælge de mest økonomiske muligheder for solsystemets knudepunkter og give stabil, mest vigtig, problemfri langvarig drift af solstationen.

Diagrammet afslører ujævnheden i energiforbruget: vores opgave er at skifte maksima på tidspunktet for solens største aktivitet og reducere det samlede daglige forbrug, især om natten.

Den præsenterede tegning viser den transformation, der opnås på grundlag af de udarbejdede specifikationer for en irrationel tidsplan optimalt. Indikatoren for det daglige forbrug blev reduceret fra 18 til 12 kW / h, den gennemsnitlige timebelastning fra 750 til 500 watt.

Samme optimitetsprincip er nyttigt, når du bruger muligheden for at få strøm fra solen som en sikkerhedskopi. Det er unødvendigt at bruge penge på at øge strømmen til solcellemoduler og batterier af hensyn til en vis midlertidig ulempe.

Valg af knudepunkter i solenergianlæg

For at forenkle beregningerne overvejer vi versionen af ​​brugen af ​​et solbatteri som den vigtigste kilde til levering af elektrisk energi. Forbrugeren vil være et betinget landsted i Ryazan-regionen, hvor de konstant bor fra marts til september.

Praktiske beregninger baseret på dataene i den rationelle timebaserede energiforbrugsplan, der er offentliggjort ovenfor, giver klarhed i begrundelsen:

• Samlet gennemsnitligt daglig strømforbrug = 12.000 watt / time.
• Gennemsnitligt belastningsforbrug = 500 watt.
• Maksimal belastning 1200 watt.
• Maksimal belastning 1200 x 1,25 = 1500 watt (+ 25%).

Værdierne kræves i beregningen af ​​den samlede kapacitet på solenergienheder og andre driftsparametre.

Bestemmelse af solsystemets driftsspænding

Den interne driftsspænding i ethvert solsystem er baseret på en mangfoldighed på 12 volt som den mest almindelige batteriklassificering. De mest udbredte knudepunkter for solstationer: solcellemoduler, styreenheder, vekselrettere - produceres under den populære spænding på 12, 24, 48 volt.

Højere spænding tillader brugen af ​​mindre forsyningskabler - og dette er øget kontaktpålidelighed. På den anden side kan defekte 12V netværksbatterier udskiftes ad gangen.

I et 24-volt netværk, i betragtning af specifikationerne ved batteridrift, er det kun nødvendigt at udskifte par. Et 48V netværk kræver udskiftning af alle fire batterier i samme gren. Derudover er der allerede ved 48 volt fare for elektrisk stød.

Med den samme kapacitet og tilnærmelsesvis samme pris, skal du købe batterier med den største tilladte udladningsdybde og mere maksimale strøm

Det vigtigste valg af den nominelle værdi af systemets interne potentialeforskel er forbundet med effektegenskaberne for invertere, der er produceret af moderne industri, og skal tage højde for spidsbelastningen:

• fra 3 til 6 kW - 48 volt,
• fra 1,5 til 3 kW - svarende til 24 eller 48V,
• op til 1,5 kW - 12, 24, 48V.

Valg mellem pålidelighed af ledninger og ulejligheden ved udskiftning af batterier, for vores eksempel vil vi fokusere på pålidelighed. I fremtiden vil vi bygge videre på driftsspændingen for det beregnede system 24 volt.

Batteripakke solmoduler

Formlen til beregning af den krævede strøm fra et solbatteri ser sådan ud:

Rcm = (1000 * Yesut) / (k * Sin),

hvor:

• Rcm = strøm fra solbatteriet = total effekt af solcellemoduler (paneler, W),
• 1000 = accepteret lysfølsomhed af fotoelektriske konvertere (kW / m²)
• Spis = behovet for det daglige energiforbrug (kW * h, i vores eksempel = 18),
• k = sæsonbestemt koefficient under hensyntagen til alle tab (sommer = 0,7; vinter = 0,5),
• Sin = tabelværdi for isolering (solstrålingsstrømning) ved panelernes optimale hældning (kW * h / m²).

Du kan finde ud af værdien af ​​isolering fra den regionale meteorologiske tjeneste.

Den optimale hældningsvinkel for solcellepaneler er lig med områdets breddegrad:

• i foråret og efteråret,
• plus 15 grader - om vinteren,
• minus 15 grader om sommeren.

Ryazan-regionen, der betragtes som i vores eksempel, ligger på 55. breddegrad.

Solpanelernes højeste effekt opnås ved hjælp af sporingssystemer, sæsonbestemte ændringer i panelernes hældningsvinkel, brug af blandede trimmoduler

I den tid, der tages fra marts til september, er den bedste uregulerede hældning af solbatteriet lig med sommervinklen 40⁰ til jordoverfladen. Med denne installation af moduler er den gennemsnitlige daglige isolering af Ryazan i denne periode 4,73. Alle numre er der, lad os gøre beregningen:

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

Hvis vi tager 100-watts moduler som basis for solbatteriet, er 36 af dem nødvendige. De vejer 300 kg og besætter et areal på ca. 5 x 5 m i størrelse.

Feltprøvede ledningsdiagrammer og muligheder for tilslutning af solcellepaneler givet her.

Arrangement af batterienhed

Når du vælger batterier, skal du ledes af postulaterne:

1. Konventionelle bilbatterier er IKKE egnede til dette formål. Solenergibatterier er mærket “SOLAR”.
2. Erhvervelse af batterier skal kun være identiske i alle henseender, helst fra en fabriksbatch.
3. Rummet, hvor batteripakken er placeret, skal være varmt. Den optimale temperatur, når batterierne giver fuld effekt = 25⁰C. Når det falder til -5 ° C, falder batterikapaciteten med 50%.

Hvis vi tager til beregning af et eksponentielt batteri med en spænding på 12 volt og en kapacitet på 100 ampère / time, er det ikke svært at beregne, i en hel time vil det være i stand til at give forbrugerne en samlet effekt på 1200 watt. Men dette er med fuldstændig decharge, hvilket er ekstremt uønsket.

For lang batterilevetid anbefales det IKKE at reducere deres opladning under 70%. Grænsetal = 50%. Ved at tage 60% som mellemgrunden lægger vi energireserven på 720 W / h for hver 100 A * h af batteriets kapacitive komponent (1200 W / h x 60%) som grundlag for efterfølgende beregninger.

Måske koster køb af et batteri med en kapacitet på 200 Ah mindre end køb af to for 100, og antallet af batterikontakter vil falde

Oprindeligt skal batterierne installeres 100% opladet fra en stationær strømkilde. Batterier skal dække mørkets belastning helt. Hvis du ikke er heldig med vejret, skal du vedligeholde de nødvendige systemparametre i løbet af dagen.

Det er vigtigt at overveje, at en overflod af batterier vil føre til deres konstante underopladning. Dette vil reducere levetiden markant. Den mest rationelle løsning er at udstyre enheden med batterier med en energireserve, der er tilstrækkelig til at dække et dagligt energiforbrug.

For at finde ud af den krævede samlede batterikapacitet deler vi det samlede daglige energiforbrug på 12.000 W / h med 720 W / h og ganges med 100 A * h:

12 000/720 * 100 = 2500 A * h ≈ 1600 A * h

I alt til vores eksempel har vi brug for 16 batterier med en kapacitet på 100 eller 8 ved 200 Ah *, der er forbundet parallelt.

Valg af en god controller

Kompetent udvælgelse batteriopladningskontrol (Batteri) - en meget specifik opgave. Dets indgangsparametre skal svare til de valgte solcellemoduler, og udgangsspændingen skal svare til den interne potentialeforskel i solsystemet (i vores eksempel 24 volt).

En god controller skal sikre:

1. En batteristad på flere trin, der forlænger deres effektive levetid med en multipel.
2. Automatisk gensidig, batteri og solbatteri, tilslutning-frakobling i forbindelse med opladning.
3. Forbind forbindelsen fra batteriet til solbatteriet igen, og vice versa.

Denne lille knude er en meget vigtig komponent.

Hvis nogle forbrugere (for eksempel belysning) overføres til direkte 12 volt strømforsyning fra controlleren, er der behov for en mindre kraftig omformer, hvilket betyder billigere

Det korrekte valg af controlleren afhænger af den problemfri drift af den dyre batteripakke og balancen i hele systemet.

Valg af den bedste inverter

Omformeren er valgt, så den kan give en langvarig spidsbelastning. Dets indgangsspænding skal svare til solsystemets interne potentialeforskel.

For det bedste valg anbefales det at være opmærksom på parametrene:

1. Formen og frekvensen af ​​den genererede vekselstrøm. Jo mere tæt på en 50 Hz sinusbølge, jo bedre.
2. Enhedseffektivitet. Jo højere 90% - jo mere vidunderligt.
3. Eget forbrug af enheden. Skal svare til systemets samlede strømforbrug. Ideelt set - op til 1%.
4. Enhedens evne til at modstå dobbelt overbelastning på kort sigt.

Det mest karakteristiske design er en inverter med en indbygget controller-funktion.

Montering af et husstands solsystem

Vi lavede dig et fotovalg, der tydeligt viser processen med at samle et husholdnings-solsystem fra moduler, der er produceret på fabrikken:

Konklusioner og nyttig video om emnet

Klip nr. 1. DIY-installation af solcellepaneler på tagets hus:

Klip nr. 2. Valg af batterier til solsystemet, typer, forskelle:

Klip nr. 3. Landets solenergistation for dem, der gør alt selv:

De betragtede trin-for-trin-beregningsmetoder, det grundlæggende princip for effektiv drift af et moderne solcellepanelbatteri som en del af en selvstændig solstation i hjemmet vil hjælpe ejere af et stort hus i et tætbefolket område og et landsted i ørkenen til at få energisuverænitet.

Ønsker du at dele den personlige oplevelse, du har fået under opførelsen af ​​et mini-solsystem eller bare batterier? Har du spørgsmål, som du gerne vil have svar på, fundet der nogen mangler i teksten? Efterlad venligst kommentarer i nedenstående blok.