Solpaneler för sommarstugor och hus: typer, funktionsprincip och procedur för beräkning av solsystem

Exempel på beräkning av apparaters energiförbrukning

Det finns alltid ett kylskåp, TV, dator, tvättmaskin, panna, strykjärn, mikrovågsugn och andra hushållsapparater i huset, utan vilka livet blir obehagligt. Dessutom används minst 100 glödlampor för belysning (låt dem vara energieffektiva). Allt detta bör beaktas vid beräkning av kraften hos solpaneler installerade i huset.

Tabellen ger data om deras effekt, drifttid, energiförbrukning etc. Alla jobbar året runt:

enhet	Kraft	Användningstid per dag	Daglig konsumtion
Glödlampor för belysning	200 W	ca 10 timmar	2 kWh
Kylskåp	500 W	3 timmar	1,5 kWh
Anteckningsbok	100 W	upp till 5 timmar	0,5 kWh
Tvättmaskin	500 W	6 timmar	3 kWh
Järn	1500 W	1 timme	1,5 kWh
Tv	150 W	klockan 5	0,8 kWh
Panna 150 liter	1,2 kW	klockan 5	6 kWh
växelriktare	20 W	24 timmar	0,5 kWh
Kontroller	5W	24 timmar	0,1 kWh
Mikrovågsugn	500 W	2 timmar	3 kWh

Efter att ha gjort en enkel beräkning kommer vi till den slutliga dagliga energiförbrukningen - 18,9 kW / h. Här måste du lägga till kraften hos ytterligare utrustning, som inte används varje dag - en vattenkokare, en kökskombi, en pump, en hårtork, etc. I genomsnitt kommer minst 25 kW / h att erhållas per dag.

Rekommenderad:

• Solinverterare: typer, översikt över modeller, anslutningsegenskaper, urvalskriterier och pris
• De bästa hybridsolväxelriktarna: likheter och skillnader, pris, var man kan köpa - TOP-6
• Soldriven campinglykta: funktioner, funktioner, specifikationer, pris - TOP-7

Därför blir den månatliga energiförbrukningen 750 kWh. För att täcka nuvarande kostnader måste solbatteriet producera minst slutsiffran, d.v.s. 750 kW.

Vilka fördelar får ägaren av huset efter att ha installerat solpaneler

Installationen av solceller gör det möjligt att ta emot el oavsett resursleverantör. Om en uppsättning solpaneler används som en extra energikälla, blir det möjligt att avsevärt minska elkostnaderna.

En annan punkt som snart kan bli viktig för ägare av autonoma kraftverk. Regeringen planerar att införa ett nytt förfarande för att betala för el med ägarna av autonoma komplex anslutna till nätet.

För den energi som ett privat kraftsystem ger till nätet får ägaren en viss avgift. Än så länge är detta bara ett projekt, men det kommer snart att träda i kraft och stimulera utvecklingen av förnybara energikällor. Således kan installation av solpaneler tillåta dig att tjäna lite pengar, vilket aldrig är överflödigt.

De viktigaste egenskaperna hos solpaneler för hemmet

Börja överväga ämnet solpaneler, först och främst måste du vara uppmärksam på det solcellsströmförsörjningssystemet. Denna enhet omvandlar solljus till elektrisk energi.

I tvåhundra år har mänskligheten förbättrat denna utrustning, och framgångsrikt. Det är därför varje dag fler och fler människor är intresserade av att installera ett solcellsbatteri.

Men vilket man ska välja Det finns tre typer av system, beroende på detaljerna alternativ energikälla.

Den första typen kännetecknas av öppna fotovoltaiska strömförsörjningssystem (PPS). De har inga batterier, och själva utrustningen drivs genom en speciell växelriktare. Huvudnätverket fungerar inte om den genererade effekten är större än den förbrukade.

Den andra typen kännetecknas av autonoma system som är oberoende av huvudnätet. PSE av detta slag fungerar i sin kontur av nätverket för direkt strömförsörjning av all utrustning. Den bästa prestandan observeras när det finns ett batteri som använder den ackumulerade energin under försämringen av solenergi, och även om den genererade effekten är större än den förbrukade.

De tredje typerna inkluderar kombinationen av de två föregående kategorierna. Kombinerad PSE har stor funktionalitet.Det finns även möjlighet att överföra oanvänd genererad energi till stamnätet. Men den här typen av system är den dyraste.

Hur ska man välja?

Att installera ett solsystem på din egen sida kommer att kosta en anständig summa. Innan du fortsätter med installationen av ett solbatteri är det nödvändigt att bestämma den erforderliga effekten för alla enheter. Och först och främst är det nödvändigt att beräkna den optimala toppbelastningen i kilowatt och en rationell villkorligt genomsnittlig energiförbrukning i kilowatt / timmar för att möta behoven hos ett hus eller en plats.

För rationell användning av solel är det nödvändigt att bestämma:

• toppbelastning - för att bestämma det är det nödvändigt att lägga till strömmen för alla enheter som är påslagna samtidigt;
• maximal strömförbrukning - en parameter som är nödvändig för att bestämma kategorin av enheter som måste fungera samtidigt;
• daglig konsumtion - bestäms genom att multiplicera den individuella effekten för en enda enhet med tiden under vilken den fungerade;
• genomsnittlig daglig förbrukning - bestäms genom att lägga till energiförbrukningen för alla elektriska apparater på en dag.

Alla dessa data är nödvändiga för montering och stabil efterföljande drift av solbatteriet. Den erhållna informationen kommer att göra det möjligt att välja lämpligare parametrar för batteripaketet, en dyr del av solsystemet.

För att utföra alla beräkningar behöver du ett ark i en bur eller, om du föredrar att arbeta på en dator, är det mest bekvämt att använda en Excel-fil. Förbered en tabellmall med 29 kolumner.

Lista kolumnnamnen i ordning.

• Namnet på en elektrisk apparat, hushållsapparat eller verktyg - experter rekommenderar att börja beskriva energikonsumenter från korridoren och sedan röra sig medurs eller moturs. Om huset har mer än en våning är utgångspunkten för alla efterföljande nivåer trappan. Och indikera även gatuelektriska apparater.
• Individuell strömförbrukning.
• Tid på dygnet från 00 till 23 timmar, det vill säga för detta behöver du 24 kolumner. I kolumnerna över tid måste du ange två siffror i form av en bråkdel: arbetets varaktighet under en viss timme / individuell strömförbrukning.
• I kolumn 27 anger du apparatens totala drifttid per dag.
• För kolumn 28 är det nödvändigt att multiplicera data från kolumn 27 med den individuella energiförbrukningen.
• Efter att ha fyllt i tabellen beräknas den slutliga belastningen för varje enhet för varje timme - de erhållna uppgifterna skrivs in i den 29:e kolumnen.

Efter att ha fyllt i den sista kolumnen bestäms den genomsnittliga dagliga förbrukningen. För att göra detta sammanfattas alla data i den sista kolumnen. Denna beräkning tar dock inte hänsyn till förbrukningen av hela solfångarsystemet. För att beräkna dessa data är det nödvändigt att ta hänsyn till hjälpkoefficienten i de slutliga beräkningarna.

En sådan noggrann och noggrann beräkning kommer att göra det möjligt att få en detaljerad specifikation av energiförbrukare, med hänsyn till timbelastningar. Eftersom solenergi är mycket dyrt måste dess förbrukning minimeras och rationellt användas för att driva alla apparater.Till exempel, om solfångaren kommer att användas som reservströmförsörjning för huset, kommer de erhållna uppgifterna att göra det möjligt att utesluta energikrävande enheter från nätverket tills huvudströmförsörjningen slutligen återställs.

För att hela tiden förse huset med energi från solbatteriet flyttas timlaster fram i beräkningarna. Elförbrukningen ska anpassas på ett sådant sätt att nödsituationer utesluts under drift av systemet och att maximala belastningar utjämnas.

Denna graf visar tydligt hur man rationellt använder solens energi i huset. Den initiala grafen visar att belastningen fördelades slumpmässigt under dagen: den genomsnittliga dagliga timhyran var 750 W och förbrukningshastigheten var 18 kW per timme. Efter noggranna beräkningar och kompetent planering var det möjligt att minska den dagliga förbrukningen till 12 kW / h och den genomsnittliga dagliga timbelastningen till 500 watt. Detta strömfördelningsalternativ är också lämpligt för reservkraft.

Principen för driften av solbatteriet

Enheten är designad för att direkt omvandla solens strålar till elektricitet. Denna åtgärd kallas den fotoelektriska effekten. Halvledare (kiselskivor), som används för att tillverka grundämnen, har positivt och negativt laddade elektroner och består av två lager, n-skiktet (-) och p-skiktet (+). Överskott av elektroner under påverkan av solljus slås ut ur lagren och upptar tomma platser i ett annat lager. Detta gör att fria elektroner hela tiden rör sig från en platta till en annan och genererar elektricitet som lagras i batteriet.

Hur ett solcellsbatteri fungerar beror till stor del på dess design.Solceller tillverkades ursprungligen av kisel. De är fortfarande mycket populära, men eftersom processen med kiselrening är ganska mödosam och kostsam, utvecklas modeller med alternativa fotoceller från kadmium-, koppar-, gallium- och indiumföreningar, men de är mindre produktiva.

Effektiviteten hos solpaneler har ökat med teknikens utveckling. Idag har denna siffra ökat från en procent, som registrerades i början av seklet, till mer än tjugo procent. Detta gör att vi idag kan använda paneler inte bara för inhemska behov, utan också för produktion.

Specifikationer

Solbatterienheten är ganska enkel och består av flera komponenter:

Direkt solceller / solpanel;

En växelriktare som omvandlar likström till växelström;

Batterinivåkontroll.

Batterier för solpaneler köp bör baseras på nödvändiga funktioner. De lagrar och distribuerar el. Lagring och förbrukning sker under hela dagen, och på natten förbrukas endast den ackumulerade laddningen. Det finns alltså en konstant och kontinuerlig tillförsel av energi.

Överdriven laddning och urladdning av batteriet kommer att förkorta dess livslängd. Kontroller laddning av solbatteri stoppa automatiskt ackumuleringen av energi i batteriet när det har nått de maximala parametrarna och stäng av enhetens belastning vid kraftig urladdning.

(Tesla Powerwall - 7KW solpanelsbatteri - och hemladdning för elfordon)

nätverk inverter för solenergi Batteriet är det viktigaste designelementet. Den omvandlar den energi som tas emot från solens strålar till växelström med olika kapacitet.Eftersom den är en synkron omvandlare, kombinerar den utspänningen för elektrisk ström i frekvens och fas med ett stationärt nätverk.

Fotoceller kan kopplas både i serie och parallellt. Det senare alternativet ökar parametrarna för effekt, spänning och ström och låter enheten fungera även om ett element förlorar funktionalitet. Kombinerade modeller görs med båda scheman. Plattornas livslängd är cirka 25 år.

System för solenergiförsörjning

När du tittar på de mystiskt klingande namnen på noderna som utgör solenergisystemet, kommer tanken till enhetens supertekniska komplexitet. På mikronivån av en fotons liv är det så. Och visuellt ser det allmänna schemat för den elektriska kretsen och principen för dess funktion väldigt enkelt ut. Det finns bara fyra steg från himlens ljus till "Ilyichs glödlampa".

Solcellsmoduler är den första komponenten i ett kraftverk. Dessa är tunna rektangulära paneler sammansatta av ett visst antal standardfotocellplattor. Tillverkare gör fotopaneler olika i elektrisk effekt och spänning, en multipel av 12 volt.

Bildgalleri
Foto från
Solpaneler används i regioner med ett lågt antal molniga dagar, driver dem som primär eller sekundär energileverantör

Det är vettigt att bygga ett solpanelssystem i områden med liten infrastruktur som ännu inte är anslutna till centraliserade elnät

På sommaren kommer solenergiapparater vid deras sommarstuga att kunna ge energi till elektriska apparater och ett värmesystem.

Utrustning för att övervaka drift och justering av solpaneler tar inte mycket plats, innehåller vanligtvis en växelriktare, styrenhet och batteri

Om det finns ett fritt, väl upplyst område på platsen kan ett solkraftverk placeras på det

Med bra skydd mot atmosfärisk negativitet kan styr- och övervakningsanordningarna för driften av solbatteriet placeras utomhus

sol- kraftverk för ett privat hus kan monteras från fabrikstillverkade batterier

Ett solbatteri sammansatt av kiselskivor kommer att vara mycket billigare och nästan lika i prestanda.

Montering av solpaneler i taklutningar

Installation på terrasser, verandor, vindsbalkonger

Solsystem på utbyggnadens sluttande tak

Inomhusenhet solenergi minikraftverk

Plats på webbplatsens gratissida

Utomhusbyggd batterilåda

Montering av en solpanel från färdiga batterier

Att göra ett solbatteri med dina egna händer

Plattformade enheter är bekvämt placerade på ytor som är öppna för direkta strålar. Modulära block kombineras med hjälp av ömsesidiga anslutningar för att bilda ett solbatteri. Batteriets uppgift är att omvandla den mottagna energin från solen och ge ut en konstant ström av ett givet värde.

Batterier är kända för alla enheter för ackumulering av elektrisk laddning. Deras roll inom systemet för energiförsörjning från solen är traditionell. När hushållskonsumenter är anslutna till ett centraliserat nätverk lagras energilagringsenheter med el. De ackumulerar också dess överskott om det finns tillräckligt med ström från solcellsmodulen för att ge den ström som förbrukas av elektriska apparater.

Batteripaketet förser kretsen med erforderlig mängd ström och håller en stabil spänning så snart förbrukningen i den stiger till ett ökat värde. Samma sak händer till exempel på natten med fotopaneler som inte fungerar eller vid svagt solsken.

Systemet för energiförsörjning hemma med hjälp av solpaneler skiljer sig från alternativ med samlare genom förmågan att lagra energi i ett batteri (+)

Regulatorn är en elektronisk mellanhand mellan solcellsmodulen och batterierna. Dess roll är att reglera batteriladdningsnivån. Enheten tillåter inte att de kokar från överladdning eller att den elektriska potentialen faller under en viss norm, vilket är nödvändigt för en stabil drift av hela solsystemet.

Inverter - reversering, så ljudet av detta ord förklaras bokstavligen. Ja, för i själva verket utför denna nod en funktion som en gång verkade fantastisk för elektriker. Den omvandlar likströmmen från solcellsmodulen och batterierna till växelström med en potentialskillnad på 220 volt. Det är denna spänning som fungerar för de allra flesta elektriska hushållsapparater.

Flödet av solenergi är proportionellt mot stjärnans position: när du installerar moduler skulle det vara bra att anpassa lutningsvinkeln beroende på årstid

Hur det fungerar

SBItak-systemet, ett solbatteri, är ett system av sammankopplade element, vars struktur tillåter, med hjälp av principen om den fotoelektriska effekten, att omvandla solljus som faller på dem i en viss vinkel till elektrisk ström.

Ett system som omvandlar solljus till elektrisk energi består av följande komponenter:

1. Halvledarmaterial (tätt kombinerade två lager av material med olika konduktivitet).Det kan till exempel vara enkristallint eller polykristallint kisel med tillsats av andra kemiska föreningar som gör det möjligt att erhålla de egenskaper som är nödvändiga för att den fotoelektriska effekten ska uppstå.

   För övergången av elektroner från ett material till ett annat är det nödvändigt att ett av lagren har ett överskott av elektroner, och det andra har en brist på dem. Övergången av elektroner till en region med deras brist kallas en p-n-övergång.

2. Det tunnaste lagret av ett element som motstår övergången av elektroner (placerat mellan dessa lager).
3. Strömförsörjning (om den är ansluten till det motsatta lagret kan elektroner lätt övervinna denna barriärzon). Så det kommer att ske en ordnad rörelse av infekterade partiklar, kallad elektrisk ström.
4. Ackumulator (ackumulerar och lagrar energi).
5. laddningsregulator.
6. Växelriktare-omvandlare (omvandling av likström som tas emot från solbatteriet till växelström).
7. Spänningsstabilisator (designad för att skapa en spänning av önskat område i solcellsbatterisystemet).

Funktionsschema för en solpanel Fotoner av ljus (solljus) som faller på ytan av en halvledare när de kolliderar med dess yta överför sin energi till halvledarens elektroner. Elektronerna som slås ut genom stöten från halvledaren övervinner det skyddande lagret och har ytterligare energi.

Således lämnar negativa elektroner p-ledaren och passerar in i ledaren n, positivt - vice versa. En sådan övergång underlättas av de elektriska fälten som existerar i ledarna vid den tiden, vilket därefter ökar styrkan och skillnaden mellan laddningar (upp till 0,5 V i en liten ledare).

Har du för avsikt att köpa en solpanel eller göra den, beräkna noggrant:

• kostnaden för ett sådant batteri och nödvändig utrustning;
• mängden elektrisk energi du behöver;
• antalet batterier du behöver;
• antal soliga dagar per år i ditt område;
• området du behöver för att installera solpaneler.

Jag börjar samla

Innan du köper och monterar är det nödvändigt att beräkna hela systemet för att inte misstas med platsen för alla system och kablar. Från solpaneler till växelriktaren har jag cirka 25-30 meter och jag lade två flexibla ledningar med ett tvärsnitt på 6 kvm i förväg, eftersom spänning upp till 100V och ström 25-30A kommer att överföras genom dem. En sådan marginal över tvärsnittet valdes för att minimera förluster på tråden och leverera energi till enheterna så mycket som möjligt. Jag monterade själva solpanelerna på egentillverkade styrningar från aluminiumhörn och lockade till dem med egentillverkade fästen. För att förhindra att panelen glider ner tittar ett par 30 mm bultar upp på aluminiumhörnet mittemot varje panel, och de är en slags "krok" för panelerna. Efter installationen är de inte synliga, men de fortsätter att bära belastningen.

Hur man drar nytta av

Med tanke på panelernas egenskap att endast fungera i soligt väder, är det nödvändigt att studera marknaden för solpaneler i detalj, nämligen materialet från vilket de är gjorda. Polykristallina paneler kan perfekt generera inte bara direkt solljus utan också spridda strålar. Och molnen som krävs för driften av installationer och solstrålning är inte längre ett hinder. För att få större effektivitet, även i molnigt väder, bör polykristallina kiselbatterier väljas.

Nederbörd, i synnerhet snö, i en viss mening, är inte alls ett minus. När snö faller ökar volymen av reflekterade strålar.Och om det finns kiselsolceller i panelerna ökar mängden lagrad energi. Vid montering av panelerna bör man också tänka på snöfrågan, det finns ett behov av frekvent rengöring av panelerna från snö.

Tid och framsteg står dock inte stilla, och kanske inom en snar framtid kommer batterier att utvecklas av tankens kraft, utan några brister och minus. Och mänskligheten kommer att ta självsäkra steg i riktning mot att bevara naturen, atmosfären och planeten.

Hur många växelriktare ska finnas i systemet

I teorin borde 1 enhet med den effekt som krävs räcka för hela kraftverket. Men om du har ett stort antal fotoceller och de är monterade i flera rader, är det bättre att sätta en sådan omvandlare på var och en av dem.

Varför är det så? Faktum är att den instabila driften av en linje, till exempel, den är inte belägen på den soliga sidan, kommer att påverka växelriktarens funktion negativt och dess effektivitet kommer generellt att vara lägre

Om det är viktigt att få kraftverkets maximala effektivitet är detta alternativ inte lämpligt.

Ett alternativt alternativ är en växelriktare för flera oberoende MMP-ingångar. Det kan finnas 2-4 av dem och sådana modeller är mycket dyrare.

Solpanelseffektivitet på vintern

Du kommer förmodligen att bli förvånad, men en vinterdag faller bara 1,5-2 gånger mindre energi på en vertikal yta än på sommaren. Dessa uppgifter gäller centrala Ryssland. Under dagen är bilden sämre: under denna period på sommaren får vi 4 gånger mer energi

Men var uppmärksam: på en vertikal yta. Det är på väggen.

Om vi ​​pratar om den horisontella ytan, är skillnaden redan 15 gånger.

Den sorgligaste bilden av solenergiproduktion väntar dig inte på vintern, utan på hösten: i molnigt väder är deras effektivitet 20-40 gånger lägre, beroende på molntäckets täthet. På vintern, efter att snön föll, kan solinstrålning (mängden ljus som faller på batterier) på soliga dagar närma sig sommarvärden. Därför genererar solcellssystem för hemmet mer el på vintern än på hösten.

Det visar sig att för att uppnå nära maximal effektivitet på vintern måste du placera solpaneler vertikalt eller nästan vertikalt. Och om du hänger dem på väggarna, helst i sydost: på morgonen, enligt statistik, är det oftare klart väder. Om det inte finns någon sydostvägg, eller det är omöjligt att installera något på den, kan du komma ur situationen genom att göra speciella stativ. Sedan satte de solpaneler på taket. Eftersom solljusets infallsvinkel varierar beroende på årstid, är det lämpligt att göra ett stativ med justerbar lutningsvinkel. Det finns en möjlighet - vänd solpanelerna "vända mot" åt sydost, det finns ingen sådan möjlighet, låt dem "se" åt söder.

Ett av monteringssystemen

Vad du ska titta efter när du väljer solpaneler

På grund av det faktum att användningen av solenergi för hushållsändamål ännu inte har blivit vanligt, och valet av solpaneler orsakar vissa svårigheter, erbjuder vi en lista över de viktigaste parametrarna

Så när du köper en sådan modul bör du vara uppmärksam på följande punkter: tillverkare

tillverkare.

Det är viktigt att vara uppmärksam på hur länge denna tillverkare har funnits på marknaden för denna produkt och vad är dess produktionsvolym. Ju längre en tillverkare har varit i branschen, desto mer kan man lita på dem.

användningsområde.

För vilka ändamål kommer den mottagna energin att användas: för att ladda små apparater, för att driva stora elektriska apparater, för belysning eller för en fullfjädrad strömförsörjning hemma. Valet av panelernas utspänning och effekt beror på vilket syfte solcellsmodulen köps för.

Spänning.

För små elektriska apparater räcker 9 V, för laddning av smartphones och bärbara datorer - 12-19 V, och för att tillhandahålla hela elsystemet hemma - 24 V eller mer.

kraft.

Denna parameter beräknas på basis av den genomsnittliga dagliga energiförbrukningen (summan av den energi som förbrukas av alla apparater per dag). Effekten av solpaneler bör täcka förbrukningen med viss marginal.

kvaliteten på fotovoltaiska celler.

Det finns 4 kvalitetskategorier av fotoceller som utgör solpanelen: Grad A, Grad B, Grad C, Grad D. Naturligtvis är den första kategorin bäst - Grad A. Moduler i denna kvalitetskategori har inga chips och mikrosprickor, är enhetliga i färg och struktur, har högsta effektivitet och är praktiskt taget inte utsatta för nedbrytning.

livstid.

Livslängden för solpaneler varierar från 10 till 20 år. Naturligtvis beror varaktigheten av den fulla driften av ett sådant kraftsystem på kvaliteten på batterierna och korrekt installation.

ytterligare tekniska parametrar.

De viktigaste är effektivitet, tolerans (effekttolerans), temperaturkoefficient (temperaturens effekt på batteriets prestanda).

Efter att ha förstått de viktigaste tekniska egenskaperna erbjuder vi dig ett betyg på de bästa solpanelerna 2020.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Principerna för drift och anslutningsscheman för solpaneler är inte alltför svåra att förstå.Och med videomaterialen som vi har samlat nedan blir det ännu lättare att förstå alla krångligheterna i funktionen och installationen av solpaneler.

Det är lättillgängligt och förståeligt hur ett solcellsbatteri fungerar, i alla detaljer:

Så fungerar solpaneler:

Montering av en solpanel från fotoceller med dina egna händer:

Varje element i stugans solenergisystem måste väljas korrekt. Oundvikliga strömförluster uppstår i batterierna, transformatorerna och styrenheten. Och de måste reduceras till ett minimum, annars kommer den ganska låga verkningsgraden för solpaneler att reduceras till noll helt och hållet.

Alternativa energikällor blir viktigare och viktigare för varje dag. Anledningen till detta är miljövänlighet, förnybarhet, låg kostnad. Solenergi är en av de mest lönsamma energikällorna. Under de närmaste miljarderna åren kommer den att fortsätta att lysa upp vår planet och avge en enorm mängd energi, till skillnad från gas och olja. Idag har vi lärt oss hur man använder denna källa med ett solpanelssystem, men få människor förstår principen för driften av solbatteriet.
Låt oss ta reda på det.

Först måste du förstå vad hem solenergisystem
det är inte bara de svarta eller blåaktiga panelerna som installeras på hustaken. Dessa ljusmottagare är bara en av de fyra komponenterna i det övergripande systemet, vilket inkluderar: