Panells solars per a cases i cases d'estiueig: tipus, principi de funcionament i procediment per calcular sistemes solars

Exemple de càlcul del consum d'energia dels electrodomèstics

Sempre hi ha una nevera, un televisor, un ordinador, una rentadora, una caldera, una planxa, un microones i altres electrodomèstics, sense els quals la vida es torna incòmoda. A més, s'utilitzen almenys 100 bombetes per a la il·luminació (que siguin eficients energèticament). Tot això s'ha de tenir en compte a l'hora de calcular la potència de les plaques solars instal·lades a la casa.

La taula ofereix dades sobre la seva potència, temps de funcionament, consum d'energia, etc. Tots ells treballen durant tot l'any:

Després d'haver fet un càlcul senzill, arribem al consum d'energia diari final: 18,9 kW / h. Aquí cal afegir la potència d'equips addicionals, que no s'utilitzen cada dia: una bullidora elèctrica, una combinació de cuina, una bomba, un assecador de cabells, etc. De mitjana, s'obtindran almenys 25 kW / h per dia.

Recomanat:

• Inversor solar: tipus, visió general de models, característiques de connexió, criteris de selecció i preu
• Els millors inversors solars híbrids: semblances i diferències, preu, on comprar - TOP-6
• Fanal de càmping amb energia solar: característiques, funcions, especificacions, preu - TOP-7

Per tant, el consum energètic mensual serà de 750 kWh. Per cobrir els costos actuals, la bateria solar ha de produir almenys la xifra final, és a dir. 750 kW.

Quins beneficis rep el propietari de la casa després de la instal·lació de plaques solars

La instal·lació de convertidors fotovoltaics permet rebre electricitat independentment dels proveïdors de recursos. Si s'utilitza un conjunt de plaques solars com a font addicional d'energia, és possible reduir significativament els costos d'electricitat.

Un altre punt que aviat pot arribar a ser important per als propietaris de centrals autònomes. El govern preveu introduir un nou procediment de pagament de l'electricitat amb els propietaris dels complexos autònoms connectats a la xarxa.

Per l'energia que un sistema elèctric privat dóna a la xarxa, el propietari rebrà una quota determinada. Fins ara, es tracta només d'un projecte, però aviat entrarà en vigor, estimulant el desenvolupament de les energies renovables. Així, la instal·lació de plaques solars pot permetre guanyar diners, cosa que mai és superflua.

Les principals característiques de les plaques solars per a la llar

Començant a considerar el tema dels panells solars, en primer lloc, cal parar atenció al sistema d'alimentació fotovoltaica. Aquest dispositiu converteix la llum solar en energia elèctrica.

Durant dos-cents anys, la humanitat ha estat millorant aquest equipament i amb èxit. És per això que cada dia més i més persones estan interessades a instal·lar una bateria solar.

Però quin triar Hi ha tres tipus de sistemes, depenent de les particularitats font d'energia alternativa.

El primer tipus es caracteritza per sistemes oberts d'alimentació fotovoltaica (PPS). No disposen de bateries, i el propi equip s'alimenta mitjançant un inversor especial. La xarxa principal no funcionarà si la potència generada és superior a la consumida.

El segon tipus es caracteritza per sistemes autònoms que són independents de la xarxa principal. Els PSE d'aquest tipus funcionen en el seu esquema de la xarxa d'alimentació directa de tots els equips. El millor rendiment s'observa quan hi ha una bateria que utilitza l'energia acumulada durant el deteriorament de l'energia solar, i també si la potència generada és superior a la consumida.

Els tercers tipus inclouen la combinació de les dues categories anteriors. El PSE combinat té una gran funcionalitat.Fins i tot hi ha la possibilitat de transferir l'energia generada no utilitzada a la xarxa principal. Però aquest tipus de sistema és el més car.

Com triar?

Instal·lar un sistema solar al vostre lloc costarà una quantitat decent. Abans de procedir a la instal·lació d'una bateria solar, cal determinar la potència necessària per a tots els dispositius. I en primer lloc, cal calcular la càrrega màxima òptima en quilowatts i un consum d'energia racional i condicional mitjà en quilowatts / hores per satisfer les necessitats d'una casa o lloc.

Per a l'ús racional de l'electricitat solar, cal determinar:

• càrrega màxima: per determinar-la, cal afegir la potència de tots els dispositius encesos al mateix temps;
• consum màxim d'energia: un paràmetre necessari per determinar la categoria de dispositius que han de funcionar al mateix temps;
• consum diari: es determina multiplicant la potència individual d'un únic dispositiu pel temps durant el qual va funcionar;
• consum diari mitjà: es determina sumant el consum d'energia de tots els aparells elèctrics en un dia.

Totes aquestes dades són necessàries per al muntatge i posterior funcionament estable de la bateria solar. La informació obtinguda permetrà seleccionar paràmetres més adequats per a la bateria, un element car del sistema solar.

Per fer tots els càlculs, necessitareu un full en una gàbia o, si preferiu treballar amb ordinador, el més convenient serà utilitzar un fitxer Excel. Prepareu una plantilla de taula amb 29 columnes.

Enumereu els noms de les columnes en ordre.

• El nom d'un aparell elèctric, d'un aparell domèstic o d'una eina: els experts recomanen començar a descriure els consumidors d'energia des del passadís i després moure's en sentit horari o antihorari. Si la casa té més d'una planta, el punt de partida de tots els nivells posteriors és l'escala. I també indicar els electrodomèstics de carrer.
• Consum d'energia individual.
• Hora del dia de 00 a 23 hores, és a dir, per a això necessites 24 columnes. A les columnes al llarg del temps, haureu d'introduir dos números en forma de fracció: la durada del treball durant una hora determinada / consum d'energia individual.
• A la columna 27, introduïu el temps total de funcionament de l'aparell per dia.
• Per a la columna 28, cal multiplicar les dades de la columna 27 pel consum d'energia individual.
• Després d'omplir la taula, es calcula la càrrega final de cada dispositiu per a cada hora; les dades obtingudes s'introdueixen a la columna 29.

Després d'omplir l'última columna, es determina el consum diari mitjà. Per fer-ho, es resumeixen totes les dades de l'última columna. Tanmateix, aquest càlcul no té en compte el consum de tot el sistema de captadors solars. Per calcular aquestes dades cal tenir en compte el coeficient auxiliar en els càlculs finals.

Un càlcul tan acurat i minuciós permetrà obtenir una especificació detallada dels consumidors d'energia, tenint en compte les càrregues horàries. Com que l'energia solar és molt cara, el seu consum s'ha de minimitzar i utilitzar racionalment per alimentar tots els aparells.Per exemple, si el col·lector solar s'utilitzarà com a font d'alimentació de seguretat per a la casa, les dades obtingudes permetran excloure de la xarxa els dispositius que consumeixen energia fins que finalment es restableixi l'alimentació principal.

Per tal de subministrar constantment la casa amb energia de la bateria solar, les càrregues horàries es mouen cap endavant en els càlculs. El consum elèctric s'ha d'ajustar de manera que s'exclou les situacions d'emergència durant el funcionament del sistema i s'iguali les càrregues màximes.

Aquest gràfic mostra clarament com utilitzar racionalment l'energia del sol a la casa. El gràfic inicial mostra que la càrrega es va distribuir aleatòriament durant el dia: la taxa horària mitjana diària era de 750 W i la taxa de consum era de 18 kW per hora. Després de càlculs precisos i una planificació competent, va ser possible reduir el consum diari a 12 kW / h i la càrrega horària mitjana diària a 500 watts. Aquesta opció de distribució d'energia també és adequada per a l'alimentació de reserva.

El principi de funcionament de la bateria solar

El dispositiu està dissenyat per convertir directament els raigs solars en electricitat. Aquesta acció s'anomena efecte fotoelèctric. Els semiconductors (hòsties de silici), que s'utilitzen per fer elements, tenen electrons carregats positivament i negativament i estan formats per dues capes, la capa n (-) i la capa p (+). L'excés d'electrons sota la influència de la llum solar s'elimina de les capes i ocupen llocs buits en una altra capa. Això fa que els electrons lliures es moguin constantment, passant d'una placa a una altra, generant electricitat que s'emmagatzema a la bateria.

El funcionament d'una bateria solar depèn en gran mesura del seu disseny.Les cèl·lules solars eren originalment fetes de silici. Encara són molt populars, però com que el procés de purificació del silici és força laboriós i costós, s'estan desenvolupant models amb fotocèl·lules alternatives de compostos de cadmi, coure, gal·li i indi, però són menys productius.

L'eficiència de les plaques solars ha augmentat amb el desenvolupament de la tecnologia. Avui, aquesta xifra ha augmentat d'un per cent, que es va registrar a principis de segle, a més d'un vint per cent. Això ens permet utilitzar panells avui no només per a necessitats domèstiques, sinó també per a la producció.

Especificacions

El dispositiu de la bateria solar és bastant senzill i consta de diversos components:

Directament cèl·lules solars / panells solars;

Un inversor que converteix el corrent continu en corrent altern;

Controlador de nivell de bateria.

Bateries per plaques solars comprar s'ha de basar en les funcions necessàries. Emmagatzemen i distribueixen l'electricitat. L'emmagatzematge i el consum es produeixen durant tot el dia, i a la nit només es consumeix la càrrega acumulada. Així, hi ha un subministrament constant i continu d'energia.

La càrrega i descàrrega excessives de la bateria escurçarà la seva vida útil. Controlador càrrega de la bateria solar atura automàticament l'acumulació d'energia a la bateria quan ha arribat als paràmetres màxims i apagueu la càrrega del dispositiu en cas de descàrrega forta.

(Tesla Powerwall - una bateria de panells solars de 7 kW - i càrrega domèstica per a vehicles elèctrics)

xarxa inversor per solar La bateria és l'element de disseny més important. Converteix l'energia rebuda dels raigs solars en corrent altern de diferents capacitats.En ser un convertidor síncron, combina la tensió de sortida del corrent elèctric en freqüència i fase amb una xarxa estacionària.

Les fotocèl·lules es poden connectar tant en sèrie com en paral·lel. Aquesta última opció augmenta els paràmetres de potència, voltatge i corrent i permet que el dispositiu funcioni encara que un element perdi funcionalitat. Els models combinats es fan amb els dos esquemes. La vida útil de les plaques és d'uns 25 anys.

Esquema de subministrament d'energia solar

Quan ens fixem en els noms de so misteriós dels nodes que formen el sistema d'energia solar, es pensa en la complexitat supertècnica del dispositiu. A nivell micro de la vida d'un fotó, això és així. I visualment l'esquema general del circuit elèctric i el principi del seu funcionament semblen molt simples. Només hi ha quatre passos des de la lluminària del cel fins al "bulb d'Ilitx".

Els mòduls solars són el primer component d'una central elèctrica. Es tracta de panells rectangulars prims muntats a partir d'un cert nombre de plaques de fotocèl·lules estàndard. Els fabricants fan fotopanells diferents en potència elèctrica i tensió, un múltiple de 12 volts.

Galeria d'imatges
Foto de
Els panells solars s'utilitzen en regions amb un nombre baix de dies ennuvolats, els operen com a proveïdor d'energia primària o secundària

Té sentit construir un sistema de panells solars en zones amb poca infraestructura que encara no estan connectades a xarxes elèctriques centralitzades.

A l'estiu, a la seva casa d'estiueig, els aparells solars podran subministrar energia als electrodomèstics i un sistema de calefacció.

Els equips per controlar el funcionament i l'ajust de plaques solars no ocupen gaire espai, normalment inclouen un inversor, controlador i bateria.

Si hi ha una zona lliure i ben il·luminada al lloc, s'hi pot col·locar una planta d'energia solar

Amb una bona protecció contra la negativitat atmosfèrica, els dispositius de control i monitorització per al funcionament de la bateria solar es poden situar a l'exterior.

solar central elèctrica per a casa particular es pot muntar a partir de bateries fabricades en fàbrica

Una bateria solar muntada a partir d'hòsties de silici serà molt més barata i gairebé igual en rendiment.

Instal·lació de plaques solars en pendents de coberta

Instal·lació en terrasses, porxos, balcons golfes

Sistema solar a la coberta inclinada de l'ampliació

Unitat interior minicentral solar

Ubicació al lloc gratuït del lloc

Caixa de bateries construïda a l'aire lliure

Muntatge d'un panell solar a partir de bateries ja fetes

Fer una bateria solar amb les teves pròpies mans

Els dispositius de forma plana es troben convenientment situats en superfícies obertes als raigs directes. Els blocs modulars es combinen mitjançant connexions mútues en una bateria solar. La tasca de la bateria és convertir l'energia rebuda del sol, donant un corrent constant d'un valor determinat.

Les bateries són conegudes per tots els dispositius per l'acumulació de càrrega elèctrica. El seu paper dins del sistema de subministrament d'energia del sol és tradicional. Quan els consumidors domèstics estan connectats a una xarxa centralitzada, els dispositius d'emmagatzematge d'energia s'emmagatzemen amb electricitat. També acumulen el seu excedent si hi ha prou corrent del mòdul solar per proporcionar l'energia que consumeixen els aparells elèctrics.

El paquet de bateries subministra al circuit la quantitat d'energia necessària i manté una tensió estable tan bon punt el consum augmenta a un valor augmentat. El mateix passa, per exemple, a la nit amb els panells fotogràfics que no funcionen o en temps de sol baix.

L'esquema de subministrament d'energia a casa amb l'ajuda de plaques solars difereix de les opcions amb col·lectors per la capacitat d'emmagatzemar energia en una bateria (+)

El controlador és un intermediari electrònic entre el mòdul solar i les bateries. La seva funció és regular el nivell de càrrega de la bateria. El dispositiu no permet que bullin per sobrecàrrega o que el potencial elèctric caigui per sota d'una determinada norma, que és necessària per al funcionament estable de tot el sistema solar.

Inversor: marxa enrere, de manera que el so d'aquesta paraula s'explica literalment. Sí, perquè de fet, aquest node realitza una funció que abans semblava fantàstica als enginyers elèctrics. Converteix el corrent continu del mòdul solar i les bateries en corrent altern amb una diferència de potencial de 220 volts. És aquesta tensió la que funciona per a la gran majoria dels electrodomèstics.

El flux d'energia solar és proporcional a la posició de l'estrella: en instal·lar mòduls, seria bo preveure l'ajust de l'angle d'inclinació en funció de l'estació.

Com funciona

El sistema SBItak, una bateria solar, és un sistema d'elements interconnectats, l'estructura del qual permet, utilitzant el principi de l'efecte fotoelèctric, convertir la llum solar que hi cau en un determinat angle en corrent elèctric.

Un sistema que converteix la llum solar en energia elèctrica consta dels components següents:

1. Material semiconductors (combina fortament dues capes de materials amb conductivitat diferent).Pot ser, per exemple, silici monocristalí o policristalí amb l'addició d'altres compostos químics que permetin obtenir les propietats necessàries per a l'aparició de l'efecte fotoelèctric.

   Per a la transició d'electrons d'un material a un altre, és necessari que una de les capes tingui un excés d'electrons, i l'altra en tingui una manca. La transició dels electrons a una regió amb la seva deficiència s'anomena transició p-n.

2. La capa més prima d'un element que resisteix la transició d'electrons (situada entre aquestes capes).
3. Font d'alimentació (si està connectat a la capa oposada, els electrons poden superar fàcilment aquesta zona de barrera). Així que hi haurà un moviment ordenat de partícules infectades, anomenat corrent elèctric.
4. Acumulador (acumula i emmagatzema energia).
5. controlador de càrrega.
6. Inversor-convertidor (converteix el corrent continu rebut de la bateria solar en corrent altern).
7. Estabilitzador de tensió (dissenyat per crear una tensió del rang desitjat al sistema de bateries solars).

Esquema de funcionament d'un panell solar Els fotons de llum (llum solar) que cauen sobre la superfície d'un semiconductor en xocar amb la seva superfície transfereixen la seva energia als electrons del semiconductor. Els electrons noquejats per l'impacte del semiconductor superen la capa protectora, tenint energia addicional.

Així, els electrons negatius surten del conductor p, passant al conductor n, positiu - viceversa. Aquesta transició es veu facilitada pels camps elèctrics existents als conductors en aquell moment, que posteriorment augmenten la força i la diferència de càrregues (fins a 0,5 V en un conductor petit).

Amb la intenció de comprar un panell solar o fer-lo, calculeu amb cura:

• el cost d'aquesta bateria i l'equip necessari;
• la quantitat d'energia elèctrica que necessiteu;
• el nombre de bateries que necessiteu;
• nombre de dies assolellats a l'any a la teva zona;
• la zona que necessiteu per instal·lar plaques solars.

Començo a col·leccionar

Abans de comprar i muntar, cal calcular tot el sistema per no equivocar-se amb la ubicació de tots els sistemes i cablejat. Des de plaques solars fins a l'inversor, tinc uns 25-30 metres i he col·locat dos cables flexibles amb una secció transversal de 6 mm quadrats per endavant, ja que a través d'ells es transmetrà una tensió de fins a 100V i una corrent de 25-30A. Es va triar aquest marge sobre la secció transversal per minimitzar les pèrdues al cable i oferir energia als dispositius tant com sigui possible. Vaig muntar els mateixos panells solars en guies fetes per si mateix a partir de cantonades d'alumini i els vaig atreure amb suports fets per si mateix. Per evitar que el panell llisqui cap avall, un parell de cargols de 30 mm mira cap amunt a la cantonada d'alumini oposada a cada panell, i són una mena de "ganxo" per als panells. Després de la instal·lació, no són visibles, però continuen suportant la càrrega.

Com beneficiar-se'n

Donada la propietat dels panells de funcionar només en temps assolellat, cal estudiar amb detall el mercat dels panells solars, és a dir, el material del qual estan fets. Els panells policristalins són capaços de generar perfectament no només la llum solar directa, sinó també els raigs dispersos. I els núvols necessaris per al funcionament de les instal·lacions i la radiació solar ja no són un obstacle. Per obtenir una major eficiència, fins i tot en temps ennuvolat, s'han de seleccionar bateries de silici policristalí.

Les precipitacions, en particular la neu, en cert sentit, no són gens un menys. Quan cau la neu, els volums de raigs reflectits augmenten.I si les cèl·lules solars de silici estan presents als panells, la quantitat d'energia emmagatzemada augmenta. Quan instal·leu els panells, també s'ha de tenir en compte el problema de la neu, cal netejar amb freqüència els panells de la neu.

No obstant això, el temps i el progrés no s'aturen, i potser en un futur proper les bateries es desenvoluparan amb la força del pensament, sense cap inconvenient ni inconvenient. I la humanitat farà passos segurs en la direcció de preservar la natura, l'atmosfera i el planeta.

Quants inversors haurien d'haver al sistema

En teoria, 1 dispositiu de la potència requerida hauria de ser suficient per a tota la central elèctrica. Però, si teniu un gran nombre de fotocèl·lules i estan muntades en diverses línies, és millor posar un convertidor d'aquest tipus a cadascuna d'elles.

Per què això? El fet és que el funcionament inestable d'una línia, per exemple, no es troba al costat assolellat, afectarà negativament el funcionament de l'inversor i la seva eficiència serà generalment menor

Si és important obtenir la màxima eficiència de la central elèctrica, aquesta opció no és adequada.

Una opció alternativa és un inversor per a diverses entrades MMP independents. N'hi pot haver de 2 a 4 i aquests models són molt més cars.

Eficiència dels panells solars a l'hivern

Probablement us sorprendrà, però un dia d'hivern només cau 1,5-2 vegades menys energia en una superfície vertical que a l'estiu. Aquestes dades corresponen al centre de Rússia. Durant el dia, el panorama és pitjor: durant aquest període a l'estiu obtenim 4 vegades més energia

Però atenció: en una superfície vertical. Això és a la paret.

Si parlem de la superfície horitzontal, la diferència ja és de 15 vegades.

La imatge més trista de la generació d'energia solar t'espera no a l'hivern, sinó a la tardor: en temps ennuvolat, la seva eficiència és de 20 a 40 vegades menor, depenent de la densitat de la coberta de núvols. A l'hivern, després de la neu, la insolació (la quantitat de llum que cau a les bateries) els dies assolellats pot aproximar-se als valors estivals. Per tant, els sistemes solars per a la llar generen més electricitat a l'hivern que a la tardor.

Resulta que per aconseguir una eficiència propera a la màxima a l'hivern, cal col·locar plaques solars verticalment o gairebé vertical. I, si els pengeu a les parets, preferiblement al sud-est: al matí, segons les estadístiques, sovint hi ha temps clar. Si no hi ha paret sud-est, o si és impossible instal·lar-hi res, podeu sortir de la situació fent estands especials. Després van posar plaques solars al terrat. Atès que l'angle d'incidència de la llum solar varia en funció de l'estació, s'aconsella fer un suport amb un angle ajustable. Hi ha una oportunitat: gireu els panells solars "cara" cap al sud-est, no hi ha aquesta possibilitat, deixeu-los "mirar" cap al sud.

Un dels sistemes de muntatge

Què cal buscar a l'hora d'escollir plaques solars

A causa del fet que l'ús de l'energia solar per a finalitats domèstiques encara no s'ha convertit en habitual, i l'elecció de plaques solars provoca certes dificultats, oferim una llista dels paràmetres més importants.

Per tant, quan compreu un mòdul d'aquest tipus, heu de prestar atenció als punts següents: fabricant

fabricant.

És important parar atenció a quant de temps porta aquest fabricant al mercat d'aquest producte i quin és el seu volum de producció. Com més temps fa un fabricant a la indústria, més es pot confiar en ells.

àrea d'ús.

Amb quines finalitats es destinarà l'energia rebuda: per carregar petits electrodomèstics, per alimentar grans electrodomèstics, per il·luminació o per a una font d'alimentació completa a casa. L'elecció de la tensió de sortida i la potència dels panells depèn de la finalitat per a la qual es compra el mòdul solar.

voltatge.

Per a petits electrodomèstics, 9 V és suficient, per carregar telèfons intel·ligents i ordinadors portàtils - 12-19 V, i per proporcionar tot el sistema d'alimentació a casa - 24 V o més.

poder.

Aquest paràmetre es calcula a partir del consum d'energia diari mitjà (la suma de l'energia consumida per tots els aparells al dia). La potència de les plaques solars hauria de cobrir el consum amb algun marge.

qualitat de les cèl·lules fotovoltaiques.

Hi ha 4 categories de qualitat de fotocèl·lules que conformen el panell solar: Grau A, Grau B, Grau C, Grau D. Naturalment, la primera categoria és la millor - Grau A. Els mòduls d'aquesta categoria de qualitat no tenen xips ni microesquerdes, són uniformes en color i estructura, tenen la màxima eficiència i pràcticament no estan subjectes a degradació.

tota una vida.

La vida útil de les plaques solars varia de 10 a 20 anys. Per descomptat, la durada del funcionament complet d'aquest sistema d'alimentació depèn de la qualitat de les bateries i de la instal·lació correcta.

paràmetres tècnics addicionals.

Els més importants són l'eficiència, la tolerància (tolerància a la potència), el coeficient de temperatura (l'efecte de la temperatura sobre el rendiment de la bateria).

Un cop entès les principals característiques tècniques, us oferim una valoració de les millors plaques solars del 2020.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Els principis de funcionament i els esquemes de connexió de les plaques solars no són massa difícils d'entendre.I amb els materials de vídeo que hem recollit a continuació, serà encara més fàcil entendre totes les complexitats del funcionament i la instal·lació de plaques solars.

És accessible i comprensible com funciona una bateria solar fotovoltaica, amb tots els detalls:

Com funcionen els panells solars:

Muntatge d'un panell solar a partir de fotocèl·lules amb les vostres pròpies mans:

Cada element del sistema de subministrament d'energia solar de la casa s'ha de seleccionar correctament. Les pèrdues de potència inevitables es produeixen a les bateries, transformadors i controlador. I s'han de reduir al mínim, en cas contrari, l'eficiència més aviat baixa de les plaques solars es reduirà a zero.

Les fonts d'energia alternatives són cada dia més importants. La raó d'això és el respecte al medi ambient, la renovabilitat i el baix cost. L'energia solar és una de les fonts d'energia més rendibles. Durant els propers milers de milions d'anys, continuarà il·luminant el nostre planeta, donant una gran quantitat d'energia, a diferència del gas i el petroli. Avui hem après com utilitzar aquesta font amb un sistema de panells solars, però poca gent ho entén el principi de funcionament de la bateria solar.
Anem a esbrinar-ho.

Primer cal entendre què sistema d'energia solar domèstica
no són només aquells panells negres o blavosos que s'instal·len als terrats de les cases. Aquests receptors de llum són només un dels quatre components del sistema global, que inclou: