Solpaneler för sommarstugor och hus: typer, princip för drift och beräkningsprocedur för solsystem

Vetenskapen har gett oss en tid då tekniken för att använda solenergi har blivit allmänt tillgänglig. Varje ägare har möjlighet att få solpaneler till huset. Sommarbor är inte långt efter i denna fråga. Oftare är de långt ifrån centraliserade källor för hållbar kraftförsörjning.

Vi föreslår att du bekanta dig med den information som representerar enheten, principerna för drift och beräkning av solsystemets arbetskomponenter. Bekanta dig med den information vi har föreslagit kommer att ungefärliga verkligheten att förse din webbplats med naturlig elektricitet.

För en tydlig uppfattning av de medföljande uppgifterna bifogas detaljerade diagram, illustrationer, foto- och videoinstruktioner.

Enheten och principen för drift av solbatteriet

När en gång nyfikna sinnen öppnade för oss naturliga ämnen som produceras under påverkan av ljuspartiklar från solen, fotoner, elektrisk energi. Processen kallades den fotoelektriska effekten. Forskare har lärt sig att kontrollera det mikrofysiska fenomenet.

Baserat på halvledarmaterial skapade de kompakta elektroniska enheter - fotoceller.

Tillverkarna har behärskat tekniken för att kombinera miniatyromvandlare till effektiva solpaneler. Effektiviteten för solpaneler i paneler tillverkade av kisel som produceras i branschen är 18-22%.

Beskrivningen av schemat visar tydligt: ​​alla kraftverkets komponenter är lika viktiga - den samordnade driften av systemet beror på deras korrekta val

Ett solbatteri monteras från modulerna. Det är den slutliga destinationen för fotoner från solen till jorden.Härifrån fortsätter dessa komponenter i ljusstrålning sin väg redan inuti den elektriska kretsen som likströmspartiklar.

De distribueras med batterier, eller omvandlas till laddningar med en växelström på 220 volt, som levererar alla typer av hushållstekniska apparater.

Solbatteriet är ett komplex av seriekopplade halvledarapparater - fotoceller som omvandlar solenergi till elektrisk energi

Du hittar mer information om enhetens detaljer och principen om användning av solbatteriet i en annan populär artikel vår webbplats.

Typer av solpanelmoduler

Solpaneler-moduler monteras från solceller, annars - fotoelektriska omvandlare. PEC: er av två typer har hittat utbredd användning.

De skiljer sig åt i de typer av kiselhalvledare som används för tillverkning, dessa är:

• Polykristallin. Dessa är solceller tillverkade av kisel smälta genom långvarig kylning. En enkel produktionsmetod avgör prisets överkomliga pris, men prestandan för det polykristallina alternativet överstiger inte 12%.
• Monokristallina. Dessa är elementen erhållna genom skärning av tunna plattor av en konstgjord odlad kiselkristall. Det mest produktiva och dyra alternativet. Den genomsnittliga effektiviteten i området 17%, kan du hitta en-kristall fotoceller med högre prestanda.

Polykristallina solceller med platt kvadratisk form med en inhomogen yta. Monokristallina sorter ser ut som tunna, homogena ytstrukturer med kvadratiska hörn (pseudo-rutor).

Så här ser fotovoltaiska fotoelektriska omvandlare ut: solmodulens egenskaper beror inte på de olika elementen som används - detta påverkar bara storlek och pris

Panelerna i den första versionen med samma effekt är större än den andra på grund av den lägre effektiviteten (18% mot 22%). Men räntan är i genomsnitt tio billigare och i övervägande efterfrågan.

Om reglerna och nyanserna för att välja solpaneler för att leverera energi till autonom uppvärmning kan du läs här.

Schema för solenergi

När du tittar på de mystiskt låta namnen på noderna som utgör solenergiförsörjningssystemet kommer idén till enhetens supertekniska komplexitet.

På mikronivån i fotonens liv är det så. Och den allmänna kretsen för den elektriska kretsen och principen för dess verkning ser mycket enkel ut. Från himmelens ljus till ”lampan från Iljich” finns det bara fyra steg.

Solmoduler är den första komponenten i ett kraftverk. Dessa är tunna rektangulära paneler monterade från ett visst antal standardfotocellplattor. Tillverkarna gör fotopaneler olika i elektrisk kraft och spänning, en multipel på 12 volt.

Plattformade anordningar är bekvämt belägna på ytor utsatta för direkta strålar. Modulära enheter kombineras genom att koppla samman solbatteriet. Batteriets uppgift är att konvertera solens mottagna energi genom att producera en konstant ström med ett visst värde.

Lagringsenheter för elektrisk laddning - batterier för solpaneler känd för alla. Deras roll i solförsörjningssystemet är traditionell. När hemmakonsumenter är anslutna till ett centraliserat nät lagras energilagrar i el.

De ackumulerar dess överskott, om strömmen i solmodulen är tillräcklig för att ge den energi som förbrukas av elektriska apparater.

Batteripaketet ger kretsen den erforderliga mängden energi och upprätthåller en stabil spänning så snart dess förbrukning stiger till ett ökat värde. Samma sak händer till exempel på natten med lediga fotopaneler eller under lätt soligt väder.

Husets energiförsörjningssystem med solpaneler skiljer sig från alternativen för samlare i förmågan att ackumulera energi i batteriet

Styrenheten är en elektronisk mellanhand mellan solmodulen och batterierna. Dess roll är att reglera batterinivån. Enheten tillåter inte kokning från att ladda eller falla elektrisk potential under en viss norm, nödvändig för stabil drift av hela solsystemet.

Vänd, ljudet av termen förklaras så bokstavligen solinverterare. Ja, för faktiskt utför denna enhet en funktion som en gång tycktes fiktion för elektriska ingenjörer.

Den omvandlar likströmmen till solmodulen och batterierna till växelström med en potentialskillnad på 220 volt. Det är denna spänning som fungerar för de allra flesta hushållsapparater.

Solenergiflödet är proportionellt mot stjärnans läge: att installera moduler, det skulle vara trevligt att anpassa lutningsvinkeln beroende på årstid

Topplast och daglig genomsnittlig energiförbrukning

Nöjet att ha en egen solstation är fortfarande mycket. Det första steget på vägen mot att ha solenergins kraft är att bestämma den optimala toppbelastningen i kilowatt och den rationella genomsnittliga dagliga energiförbrukningen i kilowattimmar i ett hem eller sommarstuga.

Toppbelastningen skapas av behovet av att slå på flera elektriska apparater samtidigt och bestäms av deras maximala totala effekt, med hänsyn till de överdrivna startegenskaperna hos några av dem.

Beräkning av den maximala energiförbrukningen gör att du kan identifiera det avgörande behovet av att samtidigt använda elektriska apparater och som inte är mycket. Denna indikator följer kraftegenskaperna för kraftverkets noder, det vill säga enhetens totala kostnad.

En elektrisk apparats dagliga energiförbrukning mäts av produkten från dess individuella kraft under den tid som den arbetade från nätet (konsumerad el) under en dag. Den totala genomsnittliga dagliga energiförbrukningen beräknas som summan av den konsumerade energin för varje konsument för den dagliga perioden.

Efterföljande analys och optimering av erhållna data om belastningar och energiförbrukning ger den nödvändiga utrustningen och efterföljande drift av solenergisystemet med minimal kostnad

Resultatet av energiförbrukning hjälper till att rationalisera förbrukningen av solenergi. Resultatet av beräkningarna är viktigt för ytterligare beräkning av batterikapaciteten. Från denna parameter beror priset på batteripaketet, en mycket värdefull komponent i systemet, ännu mer.

Proceduren för beräkning av energiindikatorer

Beräkningsprocessen börjar bokstavligen med ett horisontellt arrangerat, i ett cell, utökat anteckningsbok. Med ljusa blyertspennor från ett ark får du en blankett med trettio räkningar och rader med antalet hushållsapparater.

Förberedelse för aritmetiska beräkningar

Den första kolumnen ritas traditionellt - serienummer. Den andra kolumnen är apparatens namn. Den tredje är dess individuella strömförbrukning.

Kolumner från den fjärde till den tjugosjude är dagens timmar från 00 till 24. Följande matas in i dem genom den horisontella bråklinjen:

• i täljaren - enhetens driftstid under en viss timme i decimalform (0,0);
• nämnaren är återigen dess individuella effektförbrukning (denna upprepning behövs för att beräkna timbelastningar).

Den tjugonde åttonde kolumnen är den totala tiden som hushållsapparaten arbetar under dagen. Vid den tjugonde nionde registreras enhetens personliga energiförbrukning som ett resultat av att multiplicera den individuella energiförbrukningen med driftstiden under den dagliga perioden.

Att sammanställa detaljerade konsumentspecifikationer med hänsyn till timbelastningar hjälper till att lämna mer bekanta enheter på grund av deras rationella användning.

Den trettionde kolumnen är också standard - Obs. Det är användbart för mellanliggande beräkningar.

Konsumentspecifikation

Nästa beräkningssteg är omvandlingen av en notebook-form till en specifikation av hushållens elkonsumenter. Den första kolumnen är klar. Här är radnumren.

Den andra kolumnen innehåller namnen på energikonsumenter. Det rekommenderas att börja fylla i entrén med elektriska apparater. Följande beskriver andra rum moturs eller medurs (som du vill).

Om det finns ett andra golv (etc.) är proceduren densamma: från trappan - rondellen. Samtidigt bör man inte glömma trappanordningar och gatubelysning.

Det är bättre att fylla den tredje kolumnen med kraften motsatt namnet på varje elektrisk enhet längs vägen med den andra.

Kolumnerna fyra till tjugosju motsvarar deras varje timme på dagen. För enkelhets skull kan de omedelbart korsas ut med horisontella linjer i mitten av linjerna. De resulterande övre halvorna av linjerna är som teller, de nedre halvorna är nämnare.

Dessa kolumner fylls rad för rad. Tellerna är selektivt formaterade som tidsintervall i decimalformat (0,0), vilket återspeglar drifttiden för en given elektrisk apparat under en viss timperiod. Parallellt med tellerna matas nämnarna in med strömindikatorn för enheten från den tredje kolumnen.

När alla timmars kolumner är fulla, fortsätter de att räkna den individuella dagliga arbetstiden för elektriska apparater, rör sig längs linjerna.Resultaten registreras i motsvarande celler i tjugotonde kolumnen.

I fallet när solkraftverket spelar en extra roll så att systemet inte fungerar i viloläge kan en del av lasten anslutas till den för konstant effekt

Baserat på kraft och arbetstid beräknas den dagliga energiförbrukningen för alla konsumenter i följd. Det noteras i cellerna i den tjugonionde kolumnen.

När alla rader och kolumner i specifikationen är fyllda beräknar de totalen. Genom att lägga till den grafiska kraften från nämnarna i timpelarna, får man varje lasts belastning. Sammanfattning av den enskilda dagliga energiförbrukningen i den tjugonionde kolumnen från topp till botten hittar de det totala dagliga genomsnittet.

Beräkningen inkluderar inte det framtida systemets egen konsumtion. Denna faktor beaktas av en hjälpkoefficient i efterföljande slutberäkningar.

Analys och optimering av data

Om solenergi planeras som säkerhetskopiering hjälper data om timkraftförbrukning och total genomsnittlig daglig energiförbrukning att minimera förbrukningen av dyr solenergi.

Detta uppnås genom att eliminera energikrävande konsumenter från användning tills restaurering av centraliserad kraftförsörjning, särskilt under högtider.

Om solenergisystemet är konstruerat som en källa för konstant strömförsörjning, skjuts resultaten av timlaster framåt. Det är viktigt att distribuera elförbrukningen under dagen på ett sådant sätt att de mycket mer rådande höjdpunkterna och de mycket svaga lågheterna tas bort.

Undantaget av topp, utjämning av maximala belastningar, eliminering av skarpa nedgångar i energiförbrukning över tid gör att du kan välja de mest ekonomiska alternativen för solsystemets noder och tillhandahålla stabil, viktigast, problemfri långsiktig drift av solstationen.

Diagrammet kommer att avslöja ojämnheten i energiförbrukningen: vår uppgift är att flytta maxima vid tiden för solens största aktivitet och minska den totala dagliga förbrukningen, särskilt på natten.

Den presenterade ritningen visar den transformation som erhållits på basis av de sammanställda specifikationerna för ett irrationellt schema optimalt. Indikatorn för daglig konsumtion minskades från 18 till 12 kW / h, den genomsnittliga timbelastningen från 750 till 500 watt.

Samma optimitetsprincip är användbar när du använder alternativet för ström från solen som säkerhetskopia. Det är onödigt att spendera pengar på att öka kraften i solmoduler och batterier för vissa tillfälliga besvär.

Val av noder för solkraftverk

För att förenkla beräkningarna kommer vi att betrakta versionen av användning av ett solbatteri som huvudkälla för att tillhandahålla elektrisk energi. Konsumenten kommer att vara ett villkorat hus i Ryazan-regionen, där de ständigt bor från mars till september.

Praktiska beräkningar baserade på uppgifterna i det rationella schema för energiförbrukning per timme som publicerats ovan ger klarhet i resonemanget:

• Total genomsnittlig daglig energiförbrukning = 12 000 watt / timme.
• Genomsnittlig belastningsförbrukning = 500 watt.
• Maximal belastning 1200 watt.
• Topplast 1200 x 1,25 = 1500 watt (+ 25%).

Värdena kommer att krävas vid beräkningarna av den totala kapaciteten för solenheter och andra driftsparametrar.

Bestämning av solsystemets driftsspänning

Den interna driftspänningen för alla solsystem är baserad på en mångfald på 12 volt, som det vanligaste batteriets betyg. De mest omfattande noderna för solstationer: solmoduler, styrenheter, växelriktare - produceras under den populära spänningen 12, 24, 48 volt.

Högre spänning tillåter användning av mindre tillförseltrådar - och detta är ökad kontakttillförlitlighet. Å andra sidan kan defekta 12V-nätbatterier bytas ut åt gången.

I ett 24-volt nätverk, med tanke på batteriets funktioner, kommer det bara att behöva bytas ut par. Ett 48V-nätverk kommer att kräva byte av alla fyra batterier i samma gren. Dessutom finns det vid 48 volt redan en risk för elektrisk chock.

Med samma kapacitet och ungefär lika pris bör du köpa batterier med det största tillåtna urladdningsdjupet och mer maximal ström

Det huvudsakliga valet av nominellt värde på den interna potentialskillnaden i systemet är kopplad till effektegenskaperna hos växelriktare som produceras av modern industri och bör ta hänsyn till toppbelastningen:

• från 3 till 6 kW - 48 volt,
• från 1,5 till 3 kW - lika med 24 eller 48V,
• upp till 1,5 kW - 12, 24, 48V.

Att välja mellan kablarnas tillförlitlighet och besväret att byta batterier, till exempel kommer vi att fokusera på tillförlitlighet. I framtiden kommer vi att bygga vidare på driftspänningen för det beräknade systemet 24 volt.

Batteripaket solmoduler

Formeln för att beräkna kraften från ett solbatteri ser ut så här:

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

där:

• Rcm = solbatteriets effekt = solenergimodulens totala effekt (paneler, W),
• 1000 = accepterad fotokänslighet hos fotoelektriska omvandlare (kW / m²)
• Ät = behovet av daglig energiförbrukning (kW * h, i vårt exempel = 18),
• k = säsongskoefficient med beaktande av alla förluster (sommar = 0,7; vinter = 0,5),
• Sin = tabellvärde för isolering (solstrålningsflöde) vid panellernas optimala lutning (kW * h / m²).

Du kan ta reda på värdet av insolation från den regionala meteorologiska tjänsten.

Den optimala lutningsvinkeln för solpaneler är lika med areans breddegrad:

• på våren och hösten,
• plus 15 grader - på vintern,
• minus 15 grader på sommaren.

Ryazan-regionen som beaktas i vårt exempel ligger på 55: e latitud.

Solpanelernas högsta effekt uppnås med hjälp av spårningssystem, säsongsändringar i panelernas lutningsvinkel, användning av blandade trimmoduler

Under tiden från mars till september är solbatteriets bästa oreglerade lutning lika med sommarvinkeln 40⁰ till jordytan. Med denna installation av moduler är den genomsnittliga dagliga insolationen av Ryazan under denna period 4,73. Alla siffror är där, låt oss göra beräkningen:

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

Om vi ​​tar 100-watts moduler som bas för solbatteriet, kommer 36 av dem att krävas. De kommer att väga 300 kg och uppta en yta på cirka 5 x 5 m i storlek.

Fältprövade kopplingsscheman och alternativ för anslutning av solpaneler här.

Arrangemang av batteriet

När du väljer batterier måste du vägledas av postulaten:

1. Konventionella bilbatterier är INTE lämpliga för detta ändamål. Solenergibatterier är märkta ”SOLAR”.
2. Förvärvade batterier ska endast vara identiska i alla avseenden, helst från en fabrikspatch.
3. Rummet där batteriet är placerat ska vara varmt. Den optimala temperaturen när batterierna ger full effekt = 25⁰C. När det minskar till -5 ° C minskar batterikapaciteten med 50%.

Om vi ​​tar ett exponentiellt batteri med en spänning på 12 volt och en kapacitet på 100 ampère / timme för beräkning, är det inte svårt att beräkna, under en hel timme kommer den att kunna ge konsumenterna en total effekt på 1200 watt. Men detta är med fullständig urladdning, vilket är extremt oönskat.

För lång batterilivslängd rekommenderas INTE att minska laddningen under 70%. Gränssiffran = 50%. Med 60% som mellersta marken lägger vi energireserven på 720 W / h för varje 100 A * h av batteriets kapacitiva komponent (1200 W / h x 60%) som grund för efterföljande beräkningar.

Kanske kommer köp av ett batteri med en kapacitet på 200 Ah att kosta mindre än köpet av två för 100, och antalet batterikontakter minskar

Ursprungligen måste batterier installeras 100% laddade från en stationär strömkälla. Batterier måste helt täcka mörkerbelastningen. Om du inte har tur med vädret ska du behålla de nödvändiga systemparametrarna under dagen.

Det är viktigt att tänka på att en överflöd av batterier kommer att leda till att de ständigt underskattas. Detta kommer att minska livslängden avsevärt. Den mest rationella lösningen är att utrusta enheten med batterier med en energireserv som är tillräcklig för att täcka en daglig energiförbrukning.

För att ta reda på den erforderliga totala batterikapaciteten, dela den totala dagliga energiförbrukningen på 12 000 W / h med 720 W / h och multiplicera med 100 A * h:

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

Totalt för vårt exempel behöver vi 16 batterier med en kapacitet på 100 eller 8 vid 200 Ah *, anslutna i serie-parallell.

Att välja en bra styrenhet

Kompetent urval batteriladdningsregulator (Batteri) - en mycket specifik uppgift. Dess ingångsparametrar bör motsvara de valda solmodulerna, och utspänningen bör motsvara den interna potentialskillnaden för solsystemet (i vårt exempel, 24 volt).

En bra controller måste se till:

1. En batteristad med flera steg som förlänger deras effektiva livslängd med en multipel.
2. Automatisk ömsesidig, batteri och solbatteri, anslutning-koppling i samband med laddning-urladdning.
3. Återanslut lasten från batteriet till solbatteriet och vice versa.

Denna lilla knut är en mycket viktig komponent.

Om vissa konsumenter (till exempel belysning) överförs till direkt 12 volt strömförsörjning från regulatorn, behövs en mindre kraftfull inverterare, vilket betyder billigare

Rätt val av styrenhet beror på problemfri drift av det dyra batteripaketet och hela systemet.

Val av bästa inverterare

Omformaren väljs så att den kan ge en långsiktig toppbelastning. Dess ingångsspänning måste motsvara solsystemets interna potentialskillnad.

För det bästa valet rekommenderas att du är uppmärksam på parametrarna:

1. Formen och frekvensen för den genererade växelströmmen. Ju mer nära en 50 Hz sinusvåg, desto bättre.
2. Enhetseffektivitet. Ju högre 90% - desto mer underbart.
3. Egen förbrukning av enheten. Måste vara i proportion till systemets totala energiförbrukning. Helst - upp till 1%.
4. Enhetens förmåga att motstå dubbla överbelastningar på kort sikt.

Den mest distinkta designen är en inverter med en inbyggd styrfunktion.

Montering av ett hushållssolsystem

Vi gjorde ett fotoval som tydligt visar processen att montera ett hushållssolsystem från moduler tillverkade på fabriken:

Slutsatser och användbar video om ämnet

Klipp nr 1. DIY-installation av solpaneler på ett hus:

Klipp nr 2. Valet av batterier för solsystemet, typer, skillnader:

Klipp nr 3. Landsolkraftverk för dem som gör allt själva:

De övervägda steg-för-steg-beräkningsmetoderna, den grundläggande principen för effektiv drift av ett modernt solpanelbatteri som en del av en självständig solstation för hem kommer att hjälpa ägarna till ett stort hus i ett tättbefolkat område och ett hus på landsbygden att få energisuveränitet.

Vill du dela den personliga upplevelsen som du fick under byggandet av ett minisolsystem eller bara batterier? Har du några frågor som du vill få svar på, hittade du några brister i texten? Lämna kommentarer i blocket nedan.