>Domowa instalacja fotowoltaiczna z baterią. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii

 Komentarze do artykułu

Układ słoneczny z bateriami może zasilić wiele urządzeń, pod warunkiem, że ich pobór energii nie przekroczy mocy generatora. Dlatego konieczne jest prawidłowe określenie mocy systemu. Pierwszym krokiem w tym kierunku jest sporządzenie specyfikacji, tj. opis techniczny systemu.

Obliczanie energii

Projektując domową instalację fotowoltaiczną należy najpierw sporządzić listę wszystkich urządzeń elektrycznych w domu, poznać ich zużycie energii i dodać je do listy.

Poniższa tabela przedstawia średnie zużycie energii przez niektóre urządzenia w celach informacyjnych. Trzeba jednak pamiętać, że są to tylko przybliżone szacunki. Aby obliczyć zużycie energii (E) systemu inwerterowego (dla urządzeń prądu przemiennego), należy wprowadzić poprawkę (pomnożyć średnie zużycie przez współczynnik C, aby uzyskać całkowitą moc).

Do obsługi innych urządzeń elektrycznych - lodówki, żelazka, wentylatora, kuchenki elektrycznej itp. Będziesz potrzebował większego i droższego systemu. Ponieważ systemy te nie podlegają jednolitym normom, ale zależą od konkretnych potrzeb konsumenta, obliczenia muszą być wykonane przez specjalistę.

Po drugie, należy oszacować, jak długo w ciągu dnia używane są określone urządzenia elektryczne. Na przykład żarówka w salonie pali się 10 godzin dziennie, aw spiżarni tylko 10 minut. Zapisz te dane w drugiej kolumnie poniższej tabeli. Następnie utwórz trzecią kolumnę, w której wpisujesz swoje dzienne zapotrzebowanie na energię. Aby to ustalić, należy pomnożyć moc urządzenia przez czas jego pracy, np.: 27 W x 4 godziny = 108 Wh. Wpisz wynikową liczbę w trzeciej kolumnie - to całkowite dzienne zużycie energii.

Następnie należy określić ilość energii słonecznej, na którą można liczyć na danym obszarze. Dane te można zwykle uzyskać od lokalnego dostawcy paneli słonecznych lub stacji hydrometeorologicznej. Ważne jest, aby wziąć pod uwagę dwa czynniki: średnie roczne nasłonecznienie, a także jego średnie miesięczne wartości w najgorszych warunkach pogodowych (patrz informacje ogólne w rozdziale „Promieniowanie słoneczne”).

Za pomocą pierwszej wartości system fotowoltaiczny można dostosować do średniego rocznego promieniowania słonecznego, to znaczy w niektórych miesiącach będzie więcej energii niż potrzeba, a w innych mniej. Jeśli pójdziesz według drugiej liczby, zawsze będziesz mieć przynajmniej tyle energii, aby zaspokoić swoje potrzeby, z wyjątkiem wyjątkowo długich okresów złej pogody.

Teraz możesz obliczyć moc nominalną modułu fotowoltaicznego. Pomnóż wartość zużycia energii (Wh dziennie) przez współczynnik 1,7, aby skorygować straty energii w systemie, a następnie podziel przez ilość promieniowania słonecznego (Wh dziennie), np. 280 (Wh/dzień) x 1,7 / 5 (Wh/dzień) = 96,2 W. Niestety wybór mocy nominalnej modułów fotowoltaicznych jest ograniczony. Korzystając z modułów 50W możesz zbudować generator 50W, 100W, 150W itp. Jeśli zapotrzebowanie na moc wynosi 95 W, najlepiej nadaje się system dwumodułowy. Jeśli całkowita moc modułów znacznie różni się od obliczonej wartości, będziesz musiał użyć generatora o niewystarczającej lub zbyt dużej mocy. W pierwszym przypadku fotokomórka nie będzie w stanie pokryć całkowitego zapotrzebowania na energię. Do Ciebie należy decyzja, czy częściowe zaspokojenie Twoich potrzeb Ci odpowiada. W drugim przypadku będziesz miał nadmiar energii elektrycznej.

Rozmiar baterii zależy od zapotrzebowania na energię i liczby modułów fotowoltaicznych. W przedstawionym przykładzie minimalna pojemność akumulatora to 60 Ah, a optymalna to 100 Ah. Taka bateria będzie w stanie zmagazynować 1200 Wh przy napięciu 12 V. To wystarczy do zasilania w energię elektryczną w opisanym powyżej przypadku, gdy dzienne zużycie energii wynosi 280 Wh.

Stałe ciśnienie

W przeszłości prawie wszystkie systemy fotowoltaiczne wykorzystywały stałe napięcie 12 V. Powszechnie stosowane były urządzenia 12 V zasilane bezpośrednio z akumulatora. Teraz, wraz z pojawieniem się wydajnych i niezawodnych inwerterów, akumulatory coraz częściej wykorzystują napięcie 24 V. W dzisiejszych czasach napięcie instalacji elektrycznej jest określane na podstawie dziennego poboru energii. Systemy wytwarzające i zużywające mniej niż 2000 Wh dziennie najlepiej łączyć z napięciem 12 V. Systemy wytwarzające 2000-6000 Wh dziennie zazwyczaj wykorzystują 24 V. Systemy wytwarzające ponad 6000 Wh dziennie wykorzystują 48 V.

Napięcie sieciowe jest bardzo ważnym czynnikiem wpływającym na parametry falownika, sterowania, ładowarki oraz okablowania. Po zakupie wszystkie te elementy są trudne do wymiany. Niektóre elementy systemu, takie jak moduły fotowoltaiczne, można przełączać z napięcia 12 V na wyższe, inne - falownik, okablowanie i sterowanie - są zaprojektowane na określone napięcie i mogą pracować tylko w tym zakresie.

bateria

Akumulator przechowuje energię generowaną przez moduł słoneczny. Akumulator rekompensuje okresy złej pogody lub nadmiernego zużycia energii (przechowywanie średniookresowe).

Najczęściej stosowane są akumulatory samochodowe, które są niedrogie i dostępne na całym świecie. Jednak są one przeznaczone do przenoszenia dużych prądów przez krótki okres czasu. Nie wytrzymują długich cykli ładowania i rozładowania, typowych dla układów słonecznych. Przemysł produkuje tzw. ogniw słonecznych spełniających te wymagania. Ich główną cechą jest niska wrażliwość na pracę cykliczną.

Niestety tylko kilka krajów rozwijających się produkuje takie baterie, a importowane są zbyt drogie ze względu na koszty wysyłki i opłaty celne. W takiej sytuacji możesz użyć mocnych akumulatorów do ciężarówek - jest to tańsza opcja, chociaż trzeba będzie je częściej wymieniać.

W przypadku dużej instalacji fotowoltaicznej pojemność jednej baterii może nie wystarczyć. Następnie możesz połączyć kilka akumulatorów równolegle, łącząc ze sobą wszystkie bieguny dodatnie i wszystkie ujemne. Do podłączenia należy użyć grubego drutu miedzianego, najlepiej nie dłuższego niż 30 cm Podczas ładowania akumulator emituje potencjalnie wybuchowe gazy. Dlatego należy uważać na otwarte płomienie. Jednak odgazowanie jest znikome, zwłaszcza jeśli używany jest regulator ładowania; tak, aby ryzyko nie przekraczało zwykłego ryzyka związanego z użytkowaniem akumulatora w samochodzie. Mimo to akumulatory wymagają dobrej wentylacji. Dlatego nie należy ich zakrywać i chować w pudełkach.

Pojemność baterii jest wskazana w amperogodzinach. Na przykład akumulator 100 Ah, 12 V może przechowywać 1200 Wh (12 V x 100 Ah). Jednak pojemność zależy od czasu trwania procesu ładowania lub rozładowania. Okres ładowania jest oznaczony jako wskaźnik pojemności C, na przykład „C100” przez 100 godzin. Należy pamiętać, że producenci mogą produkować akumulatory dla różnych okresów bazowych.

Kiedy energia jest magazynowana w akumulatorze, pewna jej ilość jest tracona podczas przechowywania. Akumulatory samochodowe są sprawne w około 75%, podczas gdy ogniwa słoneczne są nieco lepsze. Część pojemności akumulatora jest tracona z każdym cyklem ładowania-rozładowania, dopóki nie zmniejszy się na tyle, że konieczna będzie jego wymiana. Baterie słoneczne wytrzymują dłużej niż wydajne akumulatory samochodowe, które wytrzymują 2-3 lata.

Rozmiar baterii

Ważne jest, aby rozmiar baterii pozwalał na magazynowanie energii przez co najmniej 4 dni. Wyobraź sobie system, który zużywa 2480 Wh dziennie. Dzieląc tę ​​liczbę przez napięcie 12 woltów, otrzymujemy dzienne zużycie 206 Ah. Tak więc 4 dni przechowywania równa się: 4 dni x 206 Ah dziennie, równa się 824 Ah. Jeśli używany jest akumulator ołowiowy, należy do tej liczby dodać 20%, aby akumulator nigdy nie był całkowicie rozładowany. Oznacza to, że pojemność naszego idealnego akumulatora ołowiowego wynosi 989 Ah. W przypadku zastosowania baterii kadmowo-niklowej lub żelazowo-niklowej dodatkowe 20% pojemności nie jest wymagane, ponieważ baterie alkaliczne nie są uszkodzone przez regularne pełne rozładowanie.

regulator ładowania

Akumulator wytrzyma kilka lat tylko wtedy, gdy będzie używany w połączeniu z wysokiej jakości regulatorem ładowania, który chroni akumulator przed przeładowaniem i głębokim rozładowaniem. Jeżeli akumulator jest w pełni naładowany, regulator zmniejsza poziom prądu generowanego przez moduł fotowoltaiczny do wartości kompensującej naturalny ubytek ładunku. I odwrotnie, regulator przerywa dopływ energii do urządzeń konsumenckich, gdy bateria jest rozładowana do poziomu krytycznego. Tak więc nagła przerwa w zasilaniu może nie być spowodowana awarią systemu, ale skutkiem działania tego mechanizmu ochronnego.

Regulatory ładowania to urządzenia elektroniczne, które również mogą ucierpieć w wyniku awarii lub niewłaściwej obsługi systemu. Bardziej zaawansowane modele wyposażone są w bezpieczniki zapobiegające uszkodzeniu regulatora i innych elementów układu. Wśród nich są bezpieczniki przeciwzwarciowe i odwrotnej polaryzacji (przy odwróceniu biegunów +/-), dioda blokująca zapobiegająca rozładowaniu akumulatora w nocy. Wiele modeli jest wyposażonych w diody LED, które wskazują stan pracy i awarie systemu. W niektórych modelach odnotowuje się nawet poziom naładowania baterii, chociaż bardzo trudno jest dokładnie określić.

Inwerter

Falownik przetwarza prąd stały niskiego napięcia na standardowy prąd przemienny (120 lub 240 V, 50 lub 60 Hz). Falowniki mają moc od 250 watów (około 300 USD) do ponad 8000 watów (około 6 USD). Energia elektryczna generowana przez dzisiejsze inwertery sinusoidalne jest lepszej jakości niż ta dostarczana do domu z lokalnej sieci energetycznej.

Istnieją również „zmodyfikowane” falowniki sinusoidalne - nie są tak drogie, ale nadają się do większości zadań domowych. Mogą powodować niewielkie zakłócenia, „szum” w sprzęcie elektronicznym i telefonach. Falownik może działać jako „bufor” między domem a siecią elektroenergetyczną, umożliwiając sprzedaż nadmiaru energii elektrycznej do sieci publicznej.

Kable

Najlepszym sposobem na uniknięcie niepotrzebnych strat jest użycie właściwych kabli elektrycznych i prawidłowe podłączenie ich do urządzeń. Kabel musi być jak najkrótszy. Przewody łączące różne urządzenia muszą mieć przekrój co najmniej 1,6 mm2.

Aby spadek napięcia nie przekroczył 3%, przewód łączący moduł fotowoltaiczny z akumulatorem musi mieć przekrój 0,35 mm2 (system 12 V) lub 0,17 mm2 (24 V) na metr na moduł. Oznacza to, że kabel 1 m dla dwóch modułów nie powinien być cieńszy: 10 x 10 x 2 mm0,35 = 2 mm7. Ponieważ kabel większy niż 2mm10 jest trudny w obsłudze, a jeszcze trudniejszy do znalezienia, czasem większe straty trzeba zaakceptować. Jeśli część kabla biegnie na zewnątrz, musi być odporna na złe warunki atmosferyczne. Bardzo ważna jest również jego odporność na promieniowanie ultrafioletowe.

Śledzenie słońca

Moduły fotowoltaiczne działają najlepiej, gdy ogniwa fotowoltaiczne są ustawione prostopadle do promieni słonecznych. Śledzenie Słońca może skutkować 10% wzrostem rocznej produkcji energii zimą i 40% latem w porównaniu ze stałym modułem fotowoltaicznym. „Śledzenie” jest realizowane poprzez zamontowanie modułu słonecznego na ruchomej platformie, która obraca się za Słońcem. Przede wszystkim należy rozważyć korzyści płynące z dodatkowej energii uzyskanej ze śledzenia Słońca w stosunku do kosztów instalacji i utrzymania systemu śledzenia.

Urządzenia śledzące nie są tanie. W wielu krajach instalowanie śledzenia słonecznego dla mniej niż ośmiu paneli fotowoltaicznych nie ma ekonomicznego sensu (na przykład w USA). Korzystając z ośmiu modułów fotowoltaicznych, więcej mocy uzyskamy, jeśli wydamy pieniądze na zwiększenie liczby paneli, a nie na instalację śledzącą. Tylko przy ośmiu lub więcej panelach urządzenie śledzące się opłaci. Istnieją wyjątki od tej reguły: na przykład, gdy panele fotowoltaiczne bezpośrednio zasilają pompę wodną, ​​bez baterii, wówczas śledzenie Słońca jest korzystne dla dwóch lub więcej modułów. Wynika to ze specyfikacji technicznych, takich jak maksymalne napięcie wymagane do zasilania silnika pompy.

Lampy

Lampy energooszczędne ze względu na wysoką sprawność i długą żywotność zalecane są do stosowania w systemach fotowoltaicznych. Lampy fluorescencyjne lub nowe kompaktowe lampy fluorescencyjne (CFL) znajdują zastosowanie w wielu zastosowaniach. 18-watowa świetlówka CFL zastępuje tradycyjną żarówkę 100-watową. Jeśli te lampy są zasilane z systemu prądu stałego, wymagają statecznika elektronicznego.

Jakość balastu może być bardzo różna, aż do niezadowalającej. Słabej jakości statecznik będzie generował dodatkowe koszty związane z ciągłą wymianą lamp. Statecznik musi być wydajny, zapewniać dużą liczbę rozruchów, niezawodny zapłon w niskich temperaturach i niskim napięciu (10,5 V), a także ochronę przed skutkami zwarć, rozwarć, zamianą biegunów i zakłóceniami radiowymi. Chociaż większość świetlówek kompaktowych działa tylko na prąd przemienny, niektóre firmy oferują takie lampy, które są zasilane prądem stałym.

Żywotność i ceny komponentów

Bardzo ważnym czynnikiem w analizie ekonomicznej jest żywotność instalacji fotowoltaicznej. Żywotność różnych komponentów energii słonecznej jest obliczana na podstawie doświadczeń zdobytych w ciągu ostatnich lat.

• Żywotność paneli fotowoltaicznych szacowana jest na 20 lat. Właściwe uszczelnienie i zastosowanie szkła hartowanego o niskiej zawartości żelaza może wydłużyć tę żywotność.
• W większości systemów fotowoltaicznych stosowane są ramy i osprzęt z ocynkowanego żelaza. Dobrze ocynkowane materiały powinny trwać tak długo, jak panele, chociaż mogą wymagać naprawy.
• Bateria. W zależności od charakteru cyklu ładowania/rozładowania średnia żywotność tzw. „ogniw słonecznych” wynosi 4 lata.
• Ładowarki akumulatorów są zaprojektowane na co najmniej 10 lat.
• Falowniki zwykle działają co najmniej 10 lat.

Przykładowe dane do wyceny niektórych komponentów:

• Falownik - 0,50 USD/W
• Rama (ocynkowana) - 0,30 USD/W
• Kontrole - 0,50 USD/W
• Kabel - 0,70 USD/m²
• Lokalne akumulatory stacjonarne - 100 USD/kWh
• Moduły fotowoltaiczne - 5 USD /W

Zobacz inne artykuły Sekcja Alternatywne źródła energii.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Mech jest niezbędny dla planety 14.05.2023 Bardziej przypominający zielony dywan niż las czy pastwisko, skromny mech ma niesamowitą moc bycia tak małą rośliną. W nowym badaniu naukowcy odkryli, jak ważna jest ta różnorodna grupa małych roślin dla ekosystemów na całym świecie. Korzystając z próbek mchu z ponad 9,4 miejsc w ośmiu różnych ekosystemach, naukowcy z University of New South Wales w Australii obliczyli, że populacje rośliny obejmują oszałamiające XNUMX miliona kilometrów kwadratowych w badanych typach środowiska. Można to porównać do rozmiarów Chin czy Kanady. Przodkowie wszystkich współczesnych żywych roślin, te starożytne organizmy mają bardziej uproszczoną budowę niż ich bardziej współcześni potomkowie, z gałązkami wypełnionymi drobnymi listkami, zwykle o grubości tylko jednej komórki. Ale to nie czyni ich mniej potężnymi. Mech nie ma kanalizacji, którą ma normalna roślina zwana ksylemem i łykiem, przez którą przepływa woda. Ale mech przeżywa, zbierając wodę z atmosfery. A niektóre mchy, takie jak te występujące w suchych regionach Australii, zwijają się, gdy wysychają, ale nie umierają — żyją w stanie zawieszenia na zawsze. Naukowcy wyjęli mech z worka po 100 latach, spryskali go wodą i obserwowali, jak budzi się do życia. Ich komórki nie rozkładają się, jak u zwykłych roślin. Naukowcy porównali gleby z mchem i bez mchu na każdym z badanych obszarów i stwierdzili większy ruch składników odżywczych w glebie z mchem, zwiększając obieg wszystkiego, od azotu i fosforu po materię organiczną. Mech działa również jako rezerwuar składników odżywczych, w tym węgla, który obecnie zawiera około 6,43 miliarda ton tego ważnego, ale problematycznego pierwiastka z naszej przesyconej atmosfery. Eksperci odkryli, że mchy wydają się ukrywać potencjalne patogeny. Testy wykazały mniej potencjalnych patogenów roślin w glebie, w której żył mech, a geny niezwykle odporne na antybiotyki były mniej powszechne w mikrobiomach siedlisk mchów w porównaniu z obszarami nieuprawnymi. Zwiększenie zawartości węgla w glebie pod mchem może zmniejszyć konkurencję mikroorganizmów i ich potrzebę wytwarzania genów opornych na antybiotyki. Płytkie sploty korzeni mchów pomagają utrzymać glebę razem, zapewniając stabilną powierzchnię dla stałego wzrostu roślin, co skutkuje bardziej złożonymi ekosystemami. Mech pomaga w utrzymaniu mikroklimatu powierzchni. Wysokie zagęszczenie mchów splątanych i darniowych, takich jak Sphagnum, Hylocomium i Ptilium, w największym stopniu przyczynia się do różnorodności biologicznej gleby i ekosystemów, zwłaszcza na obszarach, gdzie drzewa nie rosną jak pustynie i tundra. A po dużych zakłóceniach, takich jak erupcje wulkanów, mech jest jednym z pierwszych organizmów, które wracają po sinicach i algach.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Przewód elektryczny DNA

▪ Słuchawki bezprzewodowe Audio-Technica QuietPoint ATH-ANC700BT

▪ Smartfon Lumigon T2 HD Premium

▪ Karta graficzna GIGABYTE GeForce GTX 1650 D6 Eagle OC

▪ Na Urana pada deszcz diamentów

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Sprzęt spawalniczy. Wybór artykułów

▪ artykuł Kości zostały rzucone. Popularne wyrażenie

▪ Dlaczego błyskawice i grzmoty grzmią przy złej pogodzie? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Bellflower. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Proste sondy, przystawki, mierniki. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ Artykuł Dziwna kostka. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024