Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Науката ни е дала време, когато технологията на използване на слънчевата енергия стана широко достъпна. Вземете слънчевите панели за къщата има възможност за всеки собственик. Летните жители не изостават по този въпрос. По-често те са далеч от централизираните източници на устойчиво електроснабдяване.

Предлагаме да се запознаете с информацията, представяща устройството, принципите на работа и изчисляването на работните възли на хелиосистемата. Запознаване с информацията, която предлагаме, ще сближи реалността на предоставянето на нашия сайт с естествено електричество.

За визуално възприемане на предоставените данни са приложени подробни схеми, илюстрации, фото и видео инструкции.

Устройството и принципът на работа на слънчевата батерия

Понякога любознателните умове откриват естествени вещества за нас, които се развиват под влиянието на частици слънчева светлина, фотони, електрическа енергия. Процесът се нарича фотоелектричен ефект. Учените са се научили да управляват микрофизичното явление.

На базата на полупроводникови материали са създадени компактни електронни устройства - фотоклетки.

Производителите са усвоили технологията за комбиниране на миниатюрни преобразуватели в ефективни хелиопанели. Ефективността на панелните соларни модули, изработени от силиций, произведени от индустрията, е 18-22%.

От описанието на схемата ясно се вижда: всички компоненти на централата са еднакво важни - координираната работа на системата зависи от правилното им подбиране.

От модулите отиват до слънчевата батерия. Това е крайната цел на пътуването на фотоните от Слънцето до Земята. Оттук, тези компоненти на светлинното лъчение продължават пътя си вътре в електрическата верига като частици с постоянен ток.

Те се разпределят по батерии или се подлагат на преобразуване в заряд с променлив ток с напрежение 220 волта, което захранва всички видове домашни технически устройства.

Слънчевата клетка е комплекс от серийно свързани полупроводникови устройства - фотоклетки, които преобразуват слънчевата енергия в електрическа енергия.

Повече подробности за спецификата на устройството и принципа на работа на слънчевата батерия можете да намерите в друга популярна статия на нашия сайт.

Видове панели за слънчеви модули

Слънчевите модули се сглобяват от слънчеви клетки, в противен случай - фотоволтаични клетки. Масовото приложение намери FEP два вида.

Те се различават в полупроводниковите сортове от силиций, използвани за тяхното производство, а именно:

  • Поликристални. Това са слънчеви клетки, изработени от силициева стопилка при продължително охлаждане. Простият метод на производство определя достъпността на цената, но производителността на поликристалния вариант не надвишава 12%.
  • Monocrystalline. Това са елементите, получени в резултат на рязане на тънки плочи на изкуствено отглеждан силициев кристал. Най-продуктивен и скъп вариант. Средната ефективност в района на 17%, можете да намерите монокристални фотоклетки с по-висока производителност.

Поликристални слънчеви клетки с плоска квадратна форма с нееднаквена повърхност. Монокристалните разновидности приличат на тънки равномерни повърхностни структури на квадрати с нарязани ъгли (псевдо-квадрати).

Ето как изглежда FEP - фотоелектрически преобразуватели: характеристиките на соларния модул не зависят от вида на използваните елементи - това се отразява само на размера и цената

Панелите от първото изпълнение със същата мощност са по-големи по размер от вторите поради по-ниската ефективност (18% срещу 22%). Но процентът, средно на десет, е по-евтин и е основно търсене.

Монокристалните силициеви пластини са много пъти по-ефективни от поликристалните аналози, но значително по-скъпи На задната страна на силициевите пластини са положени отрицателни тоководещи линии, положителни са от предната страна Поликристалните силициеви пластини са по-евтини, защото са по-популярни сред независимите майстори. Елементите са запоени по същия начин. Поликристалните плочи са свързани в модули, в които трябва да има 36 или 72 броя. Панелите се сглобяват от модулни батерии

Тук можете да прочетете за правилата и нюансите на избора на слънчеви батерии за доставката на независима топлинна енергия.

Схема за слънчева енергия

Когато погледнете към загадъчно звучащите имена на възлите, които съставят слънчевата енергийна система, получавате представа за супертехническата сложност на устройството.

На микро ниво на живота на фотоните това е така. И очевидно общата схема на електрическата верига и принципът на неговата експлоатация изглеждат много прости. От светилото до "крушката Илич" само четири стъпки.

Слънчеви модули - първият компонент на централата. Това са тънки правоъгълни панели, сглобени от определен брой стандартни фотоволтаични плочи. Производителите правят фото панели различни по електрическа мощност и напрежение, кратни на 12 волта.

Слънчевите панели се използват в райони с ниски облачни дни, като ги използват като първичен или вторичен доставчик на енергия. Има смисъл в изграждането на система от слънчеви панели в райони с недостатъчно развита инфраструктура, които все още не са свързани с централизирани електрически мрежи. През лятото, през лятото, къщите ще могат да осигурят енергия за електрически уреди и отоплителна система. Оборудването за контрол на работата и настройката на слънчевите панели не заема много място, обикновено включва инвертор, контролер и батерия Ако площадката има свободна, добре осветена зона, слънчевата електроцентрала може да бъде поставена върху нея. С добра защита от атмосферния негатив, устройството за контрол и управление на работата на слънчевата батерия може да се постави отвън Слънчева електроцентрала за частна къща може да бъде сглобена от фабрично произведени батерии. Слънчевият панел, сглобен от силициевите пластини, ще бъде значително по-евтин и с почти еднаква производителност.

Устройства с плоска форма удобно се уреждат върху повърхностите, отворени за директни лъчи. Модулните модули се комбинират с помощта на взаимни връзки в слънчева батерия. Задачата на батерията е да преобразува получената енергия на слънцето, произвеждайки постоянен ток от дадена величина.

Устройства за акумулиране на електрически заряд - слънчеви батерии са известни на всички. Тяхната роля в системата за електрозахранване от слънцето е традиционна. Когато битовите потребители са свързани към централизирана мрежа, енергийните складове се съхраняват с електричество.

Те натрупват и неговия излишък, ако токът на соларния модул е достатъчен, за да осигури консумираната от електрическите уреди енергия.

Комплектът батерии осигурява на електрическата верига необходимото количество енергия и поддържа стабилно напрежение веднага щом потреблението му се повиши до повишена стойност. Същото се случва, например, през нощта с неработещи фотопанели или по време на малко слънчево време.

Схемата за енергийно снабдяване у дома с помощта на слънчеви батерии се различава от опциите с колектори способността да акумулира енергия в батерията

Контролерът е електронен посредник между соларния модул и батериите. Неговата роля е да регулира нивото на зареждане на батерията. Устройството не им позволява да ври от презареждане или спад на електрическия потенциал под определена норма, която е необходима за стабилната работа на цялата слънчева система.

Обръщане, така буквално обяснява звука на термина инвертор за слънчеви клетки. Да, защото всъщност този сайт изпълнява функция, която някога е изглеждала като научна фантастика.

Той преобразува постоянния ток на слънчевия модул и батериите в променлив ток с потенциална разлика от 220 волта. Именно това напрежение работи за огромната маса от домакински електроуреди.

Потокът от слънчева енергия е пропорционален на положението на осветителя: монтиране на модули, би било добре да се предвиди регулиране на ъгъла на наклона в зависимост от сезона.

Максимално натоварване и средна дневна консумация на енергия

Удоволствието да имате собствена слънчева станция струва много. Първата стъпка към натрупване на енергия от слънчевата енергия е да се определи оптималното върхово натоварване в киловати и рационалната средна дневна консумация на енергия в киловатчаса на домакинството или предградията.

Пиковото натоварване се създава от необходимостта да се включат няколко електрически уредби наведнъж и се определя от максималната им обща мощност, като се вземат предвид надценените начални характеристики на някои от тях.

Изчисляването на максималната консумация на мощност ви позволява да идентифицирате жизненоважната работа на някои електрически уреди, и които не са много. Този индикатор е обект на енергийните характеристики на електроцентралите, т.е. на общите разходи на устройството.

Ежедневната консумация на енергия на електрическото устройство се измерва чрез произведението на неговата индивидуална мощност за времето, през което е работило в мрежата (консумирана електроенергия) за един ден. Общата средна дневна консумация на енергия се изчислява като сума от консумираната електроенергия от всеки потребител за дневен период.

Последващият анализ и оптимизация на получените данни за натоварванията и консумацията на енергия ще осигурят необходимото оборудване и последващата работа на слънчевата енергия с минимални разходи.

Резултатът от консумацията на енергия помага да се подходи рационално към потреблението на слънчева електроенергия. Общият брой изчисления е важен за по-нататъшното изчисляване на капацитета на батерията. От този параметър, цената на батерията, много от постоянния компонент на системата, зависи още повече.

Процедурата за изчисляване на енергийните показатели

Процесът на изчисляване буквално започва с хоризонтално разположени, сгънати тетрадни листове. Леки молив линии от лист се оказва форма с тридесет графики, и линии на броя на домакинските уреди.

Подготовка за аритметични изчисления

Първата колона се нарича традиционно - сериен номер. Втората колона е името на уреда. Третият е неговата индивидуална консумация на енергия.

Колони от четвърта до двадесет и седма са часовете от деня от 00 до 24. Те се въвеждат през хоризонталната пунктирана линия:

  • в числителя - времето на работа на устройството в периода от определен час в десетична форма (0, 0);
  • знаменателят отново е неговата индивидуална консумация на енергия (това повторение е необходимо за изчисляване на почасовите натоварвания).

Двадесет и осмата колона е общото време, през което домакинският уред работи през деня. В двадесет и деветия - потреблението на лична енергия на устройството се записва в резултат на умножаване на индивидуалната консумация на енергия по време на работа през дневния период.

Изготвянето на подробна спецификация на потребителите по отношение на почасовите натоварвания ще помогне да се оставят повече от обичайните устройства, благодарение на тяхната рационална употреба.

Тридесетата колона също е стандартна - бележка. Той е полезен за междинни изчисления.

Спецификация на клиента

Следващият етап от изчисленията е превръщането на формата на тетрадката в спецификацията на битовите потребители на електроенергия. Първата колона е разбираема. Тук се поставят серийни номера.

Втората колона съдържа имената на потребителите на енергия. Препоръчително е да започнете да запълвате коридора с електрически уреди. Следното описва другите стаи срещу или по посока на часовниковата стрелка (на кого е удобно).

Ако има втори (и т.н.) етаж, процедурата е една и съща: от стълбите - кръгла. В този случай не забравяйте за устройствата на стълбите и уличното осветление.

По-добре е да попълните третата колона, указваща силата, противоположна на името на всяко електрическо устройство, заедно с втората.

Колони от четвърти до двадесет и седма съответстват на всеки час от деня. За удобство, те могат веднага да бъдат кръстосани с хоризонтални линии в средата на линиите. В резултат горната половина на редовете - като че ли числители, дъното - знаменателите.

Тези колони се попълват по ред. Числителите са селективно съставени като интервали от време от десетичния формат (0, 0), отразяващи времето на работа на този уред в определен час. Успоредно с това, където са поставени числителите, знаменателите се вписват в индикатора за силата на уреда, взет от третата колона.

След като всички часови колони се запълнят, преминете към изчисленията на индивидуалното ежедневно работно време на електрическите уреди, движещи се по линиите. Резултатите се записват в съответните клетки на двадесет и осмата колона.

В случаите, когато слънчевата централа играе спомагателна роля, така че системата не работи на празен ход, част от товара може да бъде свързана към нея за постоянно захранване.

На базата на мощността и работното време, последователно се изчислява дневната консумация на енергия на всички потребители. Той е отбелязан в клетките на двадесет и деветата колона.

Когато всички линии и колони на спецификацията са запълнени, се изчисляват общите суми. Чрез сгъване на графиките на силата на знаменателите на часовите колони се получават натоварвания от всеки час. Обобщавайки отгоре надолу индивидуалната дневна консумация на енергия от двадесет и деветата колона, те намират общата средна стойност за деня.

Изчислението не включва собственото потребление на бъдещата система. Този фактор се взема предвид от допълнителен фактор при последващите окончателни изчисления.

Анализ и оптимизация на данните

Ако енергията от слънчевата централа е планирана като резервна, данните за часовата консумирана мощност и общата средна дневна консумация на енергия помагат за свеждане до минимум на потреблението на скъпа слънчева енергия.

Това се постига чрез изключване на потребителите, които консумират енергия, докато не се възстанови централизираното електрозахранване, особено по време на пиковите часове.

Ако слънчевата енергия е проектирана като източник на постоянно захранване, тогава резултатите от часовите товари се придвижват напред. Важно е да се разпредели потреблението на електроенергия през целия ден, за да се премахнат много преобладаващите върхове и силно падналите дъна.

Изключение от пика, изравняването на максималните натоварвания, премахването на внезапните откази на енергопотреблението с течение на времето ви позволява да изберете най-икономичните варианти за възлите на слънчевата система и да осигурите стабилна, важна, безпроблемна дългосрочна работа на соларната станция.

Графикът ще разкрие неравномерното потребление на енергия: нашата задача е да изместим максимумите до момента на най-голямата слънчева активност и да намалим общото дневно потребление, особено през нощта.

Представеният чертеж показва трансформирането на получения нерационален график в оптималната спецификация. Индикаторът за дневна консумация е намален от 18 на 12 kW / h, среднодневното часово натоварване от 750 до 500 вата.

Същият принцип на оптималност е полезен, когато използвате опцията за захранване от слънцето като резервен. Излишно е да харчите пари за увеличаване на мощността на соларните модули и батерии за известно временно неудобство, може би не си заслужава.

Избор на възли слънчеви електроцентрали

За опростяване на изчисленията ще бъде разгледана версията за използване на слънчева батерия като основен източник на електрическа енергия за подаване. Потребителят ще бъде условна лятна къща в района на Рязан, където постоянно живеят от март до септември.

Визуализацията на разсъжденията ще даде практически изчисления, базирани на данни, публикувани над рационалната схема на часовата консумация на енергия:

  • Обща средна дневна консумация на енергия = 12 000 вата / час.
  • Средна консумация = 500 вата.
  • Максимално натоварване 1200 вата.
  • Максимално натоварване 1200 x 1.25 = 1500 вата (+ 25%).

Стойностите ще се изискват при изчисленията на общия капацитет на слънчевите устройства и други работни параметри.

Определяне на работното напрежение на слънчевата система

Вътрешното работно напрежение на всяка слънчева система се основава на честота от 12 волта, като най-често използваната батерия. Най-широко възли на слънчеви станции: соларни модули, контролери, инвертори - се произвеждат под популярното напрежение 12, 24, 48 волта.

По-високото напрежение позволява използването на по-малки захранващи проводници - и това е повишена надеждност на контакта. От друга страна, неуспешните 12V батерии могат да бъдат заменени един по един.

В 24-волтова мрежа, имайки предвид спецификата на работа на батерията, ще трябва да смените само двойки. 48V мрежата ще изисква смяна на всичките четири батерии на един клон. Освен това при 48 волта вече съществува опасност от токов удар.

С еднаква мощност и приблизително една и съща цена, трябва да закупите батерии с максимално допустимата дълбочина на разтоварване и повече от максималния ток

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 ),

когато:

  • 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

За нашия пример са нужни 16 батерии с капацитет 100 или 8, 200 A * h, свързани последователно паралелно.

Избор на добър контролер

Компетентният избор на контролер за зареждане на батерията (батерия) е много специфична задача. Неговите входни параметри трябва да съответстват на избраните соларни модули, а изходното напрежение - на вътрешната потенциална разлика на слънчевата система (в нашия пример - 24 волта).

Добрият контролер трябва да гарантира:

  1. Многостепенно зареждане на батерията, умножаващо удължаването на техния ефективен експлоатационен живот.
  2. Автоматично взаимно захранване, батерия и слънчева батерия, прекъсване на връзката в съотношение с зареждане-разряд.
  3. Свържете отново товара от батерията към слънчевата батерия и обратно.

Този малък възел е много важен компонент.

Ако част от потребителите (например осветление) се прехвърлят към директно захранване от 12 волта от контролера, инверторът ще се нуждае от по-малко мощност, което означава по-евтино.

От правилния избор на контролера зависи безпроблемната работа на скъпа батерия и баланса на цялата система.

Избор на най-добра производителност на инвертора

Инверторът е избран такава мощност, която може да осигури дългосрочен пиков товар. Неговото входно напрежение трябва да съответства на вътрешната потенциална разлика на слънчевата система.

За най-добрата опция за избор е препоръчително да се обърне внимание на параметрите:

  1. Формата и честотата на AC изхода. Колкото по-близо до синусоида от 50 херца, толкова по-добре.
  2. Ефективност на устройството. Горните 90% - по-забележителни.
  3. Собствена консумация на устройството. Трябва да е съизмеримо с общата консумация на енергия на системата. Идеален - до 1%.
  4. Способността на възела да издържи на краткосрочно двойно претоварване.

Най-добрата производителност е инверторът с вградена функция на контролера.

Сглобяване на домакински хелиосистеми

Направихме ви избор на снимка, която ясно демонстрира процеса на сглобяване на домашна хелиосистема от фабрично изработени модули:

Преди изграждането на мини електроцентрала е необходимо да се изчисли необходимата мощност на групата устройства и да се определи техният брой. В магазина, преди закупуване, трябва внимателно да проверите оборудването на всяко устройство и да го проверите за повреди. Слънчевите панели се доставят в оригинална опаковка. Устройствата изискват правилно транспортиране, след което отново трябва да проверите целостта на екрана и корпуса. Препоръчително е да се сглобяват слънчеви батерии в свободно отворена зона или в доста просторна стая. Ъгълът на накланяне за монтиране на включената стойка трябва да отчита времето на годината и посоката на слънчевите лъчи. Местоположението на соларните устройства трябва да бъде избрано така, че да не съществуват редица високи сгради и дървета, които създават сянка. Контролерът, инверторът и АВС соларните мини електроцентрали са монтирани в отоплявани помещения, които нямат заплаха от наводнения Ако е необходимо да се допълни капацитета на слънчевата електроцентрала, работещите модули се допълват с подобни устройства в необходимото количество.

Заключения и полезно видео по темата

Филм # 1. Показване на инсталацията на слънчеви панели на покрива на къщата със собствените си ръце:

Филм # 2. Избор на батерии за слънчеви системи, видове, разлики:

Филм # 3. Държавна слънчева електроцентрала за тези, които правят всичко сами:

Разгледаните стъпка по стъпка практически методи за изчисление, основният принцип за ефективното функциониране на модерна слънчева батерия като част от домашна автономна слънчева станция, ще помогнат на собствениците на голяма къща в гъсто населен район и селска къща в пустинята да получат енергиен суверенитет.

Искате ли да споделите личен опит, който сте получили при изграждането на мини соларна система или само батерии? Имаше въпроси, на които бих искал да получа отговор, да намеря някакви недостатъци в текста? Моля, оставете коментари в блока по-долу.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Строителство