Solárne panely pre domácnosť: diagramy aplikácií a pripojení

Obsah článku

• Vlastnosti slnečnej energie v stredných zemepisných šírkach
• Ekonomická uskutočniteľnosť
• Hlavné typy solárnych panelov
• Komplexné vybavenie solárnej energie
• Aplikácia pre domácnosť

Alternatívna energia sa stáva dostupnejšou. Tento článok vám poskytne úplné pochopenie lokálnej slnečnej energie, typov solárnych článkov a panelov, zásad budovania solárnych fariem a ekonomickej uskutočniteľnosti..

Vlastnosti slnečnej energie v stredných zemepisných šírkach

Alternatívna energia je veľmi príťažlivá pre obyvateľov stredných zemepisných šírok. Aj v severných zemepisných šírkach je priemerná ročná denná dávka žiarenia 2,3–2,6 kWh / m². Čím bližšie k juhu – tým vyšší je tento ukazovateľ. Napríklad v Jakutsku je intenzita slnečného žiarenia 2,96 a v Khabarovsku – 3,69 kWh / m². Ukazovatele sa v decembri pohybujú od 7% do 20% priemernej ročnej hodnoty av júni a júli sa zdvojnásobujú.

Tu je príklad výpočtu účinnosti solárnych panelov pre oblasť Archanjel, oblasť s jedným z najnižších ukazovateľov intenzity slnečného žiarenia:

Kde:

• Q je priemerné ročné množstvo slnečného žiarenia v regióne (2,29 kWh / m)²);
• TO_preč – koeficient odchýlky povrchu kolektora od južného smeru (priemerná hodnota: 1,05);
• P_{žiadne M} – menovitý výkon solárneho panelu;
• TO_pot – stratový faktor v elektrických inštaláciách (0,85–0,98);
• Q_prispie – intenzitu žiarenia, pri ktorej sa panel skúšal (obvykle 1 000 kWh / m2²).

Posledné tri parametre sú uvedené v pase panelov. Ak teda panely KVAZAR s nominálnym výkonom 0,245 kW pracujú v podmienkach archanjelskej oblasti a straty v elektroinštalácii nepresiahnu 7%, potom jeden blok fotobuniek zabezpečí generovanie asi 550 Wh. Preto bude pri objekte s nominálnou spotrebou 10 kWh potrebných asi 20 panelov.

Ekonomická uskutočniteľnosť

Dobu návratnosti solárnych panelov možno ľahko vypočítať. Vynásobte denné množstvo energie vyrobenej za deň počtom dní v roku a životnosťou panelov bez zníženia – 30 rokov. Vyššie uvedená elektrická inštalácia je schopná generovať priemerne 52 až 100 kWh za deň, v závislosti od dĺžky denného svetla. Priemerná hodnota je asi 64 kWh. Za 30 rokov by tak elektráreň mala teoreticky vyrobiť 700 tisíc kWh. S jednodielnou sadzbou 3,87 rubľov. a náklady na jeden panel sú asi 15 000 rubľov, náklady sa vyplatia za 4–5 rokov. Realita je však prozaickejšia.

Faktom je, že decembrové hodnoty slnečného žiarenia sú o približne rádovo nižšie ako priemerné ročné hodnoty. Plná autonómna prevádzka elektrárne v zime preto vyžaduje 7-8 krát viac panelov ako v lete. Tým sa výrazne zvyšuje investícia, ale skracuje sa doba návratnosti. Vyhliadka na zavedenie „zeleného tarifu“ vyzerá celkom povzbudivo, ale aj dnes je možné uzavrieť dohodu o dodávke elektriny do siete za veľkoobchodnú cenu, ktorá je trikrát nižšia ako maloobchodná tarifa. A to dokonca stačí na to, aby ste v lete ziskovo predali 7-8-násobok prebytku vyrobenej elektriny.

Hlavné typy solárnych panelov

Existujú dva hlavné typy solárnych panelov.

Pevné kremíkové solárne články sa považujú za bunky prvej generácie a sú najbežnejšie: približne 3/4 trhu. Existujú dva typy:

• monokryštalický (čierny) má vysokú účinnosť (0,2 – 0,24) a nízku cenu;
• výroba polykryštalickej (tmavomodrá) je lacnejšia výroba, ale menej účinná (0,12-0,18), hoci jej účinnosť sa znižuje v rozptýlenom svetle menej.

Mäkké fotobunky sa nazývajú filmové bunky a vyrábajú sa buď striekaním kremíka alebo viacvrstvovým zložením. Výroba kremíkových článkov je lacnejšia, ale ich účinnosť je 2 až 3-krát nižšia ako u kryštalických. V rozptýlenom svetle (súmrak, oblačno) sú však účinnejšie ako kryštály.

Niektoré typy kompozitných fólií majú účinnosť asi 0,2 a drahšie ako pevné prvky. Ich použitie v solárnych elektrárňach je veľmi otázne: filmové panely sú časom náchylnejšie na degradáciu. Ich hlavnou oblasťou použitia sú mobilné elektrárne s nízkou spotrebou energie.

Hybridné panely obsahujú okrem bloku fotobuniek aj kolektor – systém kapilárnych trubíc na ohrev vody. Ich výhodou je nielen úspora miesta a možnosť prívodu teplej vody. V dôsledku chladenia vodou strácajú solárne články pri zahrievaní menší výkon.

Tabuľka. Prehľad výrobcov

Model	SSI Solar LS-235	SOLBAT MCK-150	Kanadský solárny CS5A-210M	Chinaland CHN300-72P
Krajina	švajčiarsko	Rusko	Kanada	Čína
Typ	Polycrystal	monokryštál	monokryštál	Polycrystal
Výkon pri 1 000 kWh / m2, W	235	150	210	300
Počet prvkov	60	72	72	72
Napätie: bez záťaže / pod záťažou, V	36,9 / 29,8	18/12	45,5 / 37,9	36,7 / 43,6
Prúd: pod záťažou / skratom, A	7,88 / 8,4	8,33 / 8,58	5,54 / 5,92	8,17 / 8,71
Hmotnosť, kg	devätnásť	12	15.3	24
Rozmery, mm	1650x1010x42	667x1467x38	1595x801x40	1950x990x45
Cena, rub.	13,900	10,000	14.500	18150

Komplexné vybavenie solárnej energie

Batérie počas prevádzky generujú jednosmerný prúd až 40 V. Na použitie v domácnosti je potrebné množstvo transformácií. Za toto je zodpovedné toto zariadenie:

1. Balenie batérií. Umožňuje využívať generovanú energiu v noci a pri nízkej intenzite hodín. Používajú sa héliiové batérie s menovitým napätím 12, 24 alebo 48 V.
2. Regulátory nabíjania udržujú optimálnu výdrž batérie a prenášajú potrebnú energiu na spotrebiteľov. Potrebné vybavenie je vybrané pre parametre batérií a akumulátorov.
3. Menič napätia prevádza jednosmerný prúd na striedavý prúd a má množstvo ďalších funkcií. Po prvé, menič nastaví prioritu zdroja napätia a ak je nedostatok energie, „zmieša“ energiu z iného zdroja. Hybridné meniče tiež umožňujú, aby sa prebytok vyrobenej energie preniesol do mestskej siete.

1 – solárne panely 12 V; 2 – solárne panely 24 V; 3 – regulátor nabíjania; 4 – batéria 12 V; 5 – 12 V osvetlenie; 6 – menič; 7 – automatizácia „inteligentného domu“; 8 – blok batérie 24 V; 9 – núdzový generátor; 10 – hlavní spotrebitelia s napätím 220 V

Aplikácia pre domácnosť

Solárne panely sa môžu používať úplne na akýkoľvek účel: od kompenzácie prijatej energie a napájania jednotlivých vedení až po úplnú samostatnosť energetického systému vrátane vykurovania a dodávky teplej vody. V druhom prípade zohráva dôležitú úlohu rozsiahla aplikácia technológií šetriacich energiu – rekuperátory a tepelné čerpadlá..

Pri kombinovanom použití využíva solárna energia striedače. V takom prípade sa energia môže nasmerovať buď na prevádzku jednotlivých vedení alebo systémov, alebo čiastočne na kompenzáciu využívania mestskej elektrickej energie. Klasickým príkladom efektívneho energetického systému je tepelné čerpadlo poháňané malou solárnou elektrárňou s batériovou bankou.

1 – mestská sieť 220 V; 2 – solárne panely 12 V; Osvetlenie 3 – 12 V; 4 – menič; 5 – regulátor nabíjania; 6 – hlavní spotrebitelia s napätím 220 V; 7 – batéria

Panely sa tradične inštalujú na strechách budov av niektorých architektonických riešeniach úplne nahrádzajú strešné krytiny. V takom prípade musia byť panely orientované na južnú stranu tak, aby dopad lúčov na rovinu bol kolmý..