Pooljuhtpaneelid, mis muudavad päikese energia elektrienergiaks, paigaldatakse tavaliselt ühel eesmärgil - kodumasinate töö tagamiseks. Need entusiastid ei peatu sellega ja proovivad maja soojendamiseks päikesepaneele kohandada. Soovitame seda ideed arutada, kaaluda võimalikke kütteviise fotogalvaaniliste paneelide abil. Alternatiivsete elektrijaamade kasumlikkus ja muud finantsküsimused pole mõtet, see on omaette teema.
Kuidas päikeseelektrijaam töötab?
Me ei kavatse teie aega võtta ja rääkida sellest, kuidas pooljuhtmoodulid voolu genereerivad. Kuid kui soovite korraldada eramaja päikesekütet, peate ette kujutama fotoelektrijaama põhimõtet ja teadma kõiki nüansse, mis mõjutavad selle võimsust.
Päikeseelektrijaam (SES) koosneb järgmistest elementidest (näidatud alloleval joonisel):
- üks või mitu paneeli, mis saavad päikesekiirgust;
- laetavad akud (akud), mis koguvad toodetud elektrit;
- kontroller jälgib laadimistaset, suunab voolu soovitud ahelasse;
- inverter teisendab päikesepaneelide konstantse pinge vahelduvvooluks 220 V
Huvitav punkt. Moodulite hind ei ületa 30% kogu komplekti hinnast. Ülejäänud 70% on patareid, muundur ja kontroller. Lisaseadmed valitakse ühe tööpinge jaoks 12, 24 või 48 volti.
Lihtsustame süsteemi algoritmi:
- Valguse ajal tekitavad akud regulaatori kaudu voolu.
- Elektrooniline seade hindab aku laetuse taset, seejärel suunab energia soovitud liinile - laadimiseks või tarbijatele (inverterile).
- Inverteri seade muundab alalisvoolu vahelduvvooluks standardparameetritega - 220 V / 50 Hz.
Kontrollereid on 2 tüüpi - PWM ja MPPT. Nende kahe erinevus seisneb toiteelementide laadimismeetodis ja pingekadude suuruses. MPPT plokid on kaasaegsemad ja ökonoomsemad. Kasutatakse erinevaid patareisid: pliihapet, geeli jne.
Kui plaanite kasutada mitut moodulit, on need omavahel ühendatud kolmel viisil:
- Paralleelne ühendusskeem võimaldab teil vooluahelas suurendada. Kõigi akude "negatiivsed" kontaktid on ühendatud ühe joonega, "pluss" kontaktid teisega. Väljundpinge jääb muutumatuks.
- Jadavooluahela kasutamine võimaldab väljundpinget suurendada. Esimese paneeli „negatiivne“ klemm on ühendatud teise plussiga ja nii edasi.
- Kombineeritud meetodit kasutatakse siis, kui peate muutma mõlemat parameetrit - voolu tugevust ja pinget. Mitu moodulit on ühendatud järjestikku, seejärel ühendatakse rühm paralleelselt teiste sarnaste rühmadega ühisesse võrku.
Kui palju päikesepaneele maja kütmiseks vaja läheb
Näib, et kõik on lihtne. Ligikaudu 10 kW = 10 000 vatti soojusenergiat kulub väikese 100 m² maakodu soojendamiseks. See on 100 paneeli võimsusega 0,1 kW või 34 suurt moodulit võimsusega 300 vatti. Maja katusele ei saa nii palju patareisid panna, kuid korterist ei räägita.
Viide. Polükristalli abil toodetud fotogalvaanilise fotoelemendi suurus 100 W on umbes 1020 x 700 mm või 0,71 m². Sarnane 300 W aku võtab 1,68 m² (170 x 99 cm).
Teeme broneeringu kohe, tulemus on vale, kuna see ei võta arvesse päikeseenergia süsteemide töö iseärasusi:
- Fotogalvaaniline moodul annab maksimaalse võimsuse, kui kiired langevad aku tasapinna suhtes 90 ° nurga alla.Kui te ei tee jälitajat - jälgimismehhanismi, mis pöörleb paneeli pärast päikese liikumist, kaotame umbes 40% energiast. Teisest küljest tarbib selline seade ka elektrit.
- Päikesekiirguse hulk 1 m² kohta - insolatsioon - sõltub elukoha piirkonnast, kõrgusest ja varjutatud piirkonnast. Need tegurid mõjutavad otseselt aku jõudlust.
- Aja jooksul halveneb moodulite pooljuhtkate, mille tagajärjel kaob igal aastal umbes 1% elektrienergiast.
- Kui fotoelektriline kiht on päikese käes ülekuumenenud, väheneb ka paneeli jõudlus.
- Väike osa energiast läheb kaduma seotud seadmetes - inverterites, kontrollerites, akudes. See on osade - trafode, mikrolülituste ja muude elementide - banaalne kuumutamine.
- Kui tööpind on saastunud tolmuga või kaetud lumega, tekivad täiendavad kaod.
- Pange tähele, et päike talvel soojendaks, peaks toodetud elektrist maja soojendamiseks ja akude laadimiseks öö jooksul piisama.
Järeldus. Kõigile riikidele ja piirkondadele sobivat akude elektrienergia universaalset arvutust ei eksisteeri. Kuid praktikas korraliku tulemuse saamiseks tuleb vähemalt 10 kW välja kuulutatud arv kahekordistada (vähemalt). Selle jaoks kulub 200 sada vatti paneele pindalaga üle 140 m².
On olemas usaldusväärne viis täpsete insolatsiooniandmete saamiseks ja päikesepaneelide jõudluse arvutamiseks, pöördudes kohaliku paigaldusettevõtte poole. Või uurige ise piirkonna insolatsioonikaarti.
Soovitame minna teist teed - kasutada päikeseenergiaga autonoomsete elektrijaamade omanike kogemusi, lugege nende ülevaateid temaatilistel foorumitel. Leidke oma piirkonnas elavaid kasutajaid, kui soovite tasuta saada pärisnumbreid. siin on mõned näidised:
- Päikeseenergia autonoomne süsteem, mis asub Venemaal Leningradi oblastis. Paigaldati 6 paneeli, igaüks 0,22 kW (kokku 1,32 kW), maksimaalne võimsus talvisel pilvitu päeval on 1177 vatti. Seda teemat arutatakse kuulsal venekeelsel foorumil.
- Anapa, aku jõudlus - 2,2 kW, kogust pole märgitud. Päevavalgustundidel genereerib elektrijaam umbes 9 kW.
- Moskva Ses võimsus 2,64 kW. Terve juuni jooksul tootis seade 304 kW energiat.
Märge. Sellel aadressil leiate ülevaateid ja muud kasulikku teavet SESi toimimise kohta.
Pange tähele: kütteks võtsime arvesse ainult päikeseenergiat, vee soojendamist ja muid majapidamisvajadusi. Kuidas patareide arvu praktikas arvutada, vaadake videot:
Reaalsed kütteviisid
Nagu nende eelnevast aru saate, on päikesepaneelidega maja täielik elektriküte üsna keeruline (ja kallis). Mitte iga omanik ei otsusta väikese maja või suvila soojendamiseks paneele 100-150 m² suurusele pinnale osta ja paigaldada. Niisiis kaob elektriboileri + veesüsteemi + kütteradiaatorite skeem.
Aga idee päikeseenergial moodulid ei saa ikka veel nimetatakse utoopia. Loetleme võimalused, mida majaomanikud praktikas rakendavad:
- paneelid ja inverter-kliimaseadmed, mille efektiivsuskoefitsient COP on 3,5–4;
- patareide ühendamine otse inverterita elektrikeristega;
- täieõigusliku SES-i ehitamine, elektrienergia müük riigile, laekunud tulu läheb traditsioonilise kütte tasumiseks.
Lisamine. Paneelide kasutamist lisakütteallikatena põhikütte jaoks pole mõtet arutada - see on ilmne lahendus.
Alustame kolmanda variandiga, mis on ettevõtjatele huvitav. Riikides, kus riik on kehtestanud nn rohelise tariifi, saab majaomanik taastuvatest energiaallikatest elektrit vastu võtta ja anda seda ühisesse energiavõrku, teenides sellega kasumit.See tähendab, et majaomanik hangib samad 200-300 päikesepaneeli, kuid müüb energiat soodsa hinnaga ega raiska palju asjata.
Näiteks Ukrainas ületab roheline tariif tavapärast 3 korda (2019. aasta juuni seisuga). On vaja vastu pidada 1 tingimusele: SESi minimaalne võimsus on 30 kW. Ehitage elektrijaam, tarnige võrku energiat ja te ostate kolm korda odavamalt.
Ülejäänud 2 võimalust kaalutakse üksikasjalikumalt.
Konditsioneer
Meetod põhineb muundurisplit-süsteemide efektiivsusel, mis tarnivad maja sisemusse neli korda rohkem soojust kui kulutatud energia. Kuidas sellist kuumutamist realiseerida:
- Esiteks maksimeerime hoone soojuskadu - soojustame seinad, põrandad ja katuse, paigaldame energiasäästlikud aknad. Ideaalne soojuse tarbimise indikaator 100 m² kodu jaoks - 6 kW.
- Ostame 2 inverterkompressoriga kliimaseadmet, mis töötavad negatiivsel tänavatemperatuuril. Seadmete kogu jõudlus peaks olema võrdne maja soojuskaoga, meie puhul - 6 kW. Selliste lõhede tarbimine ei ületa 2 kW.
- Paigaldame päikesejaama, mis suudab ööpäevaringselt kliimaseadmeid pakkuda.
- Kütmiseks kõige külmematel päevadel tasub paigaldada mis tahes traditsiooniline soojusallikas - boiler, puupliit.
Selle jaotise lõpus olev video kinnitab, et kirjeldatud vooluring töötab täielikult. Üks oluline miinus: negatiivse temperatuuri korral väheneb kliimaseadmete efektiivsus järsult, ilma katla abita ei saa te hakkama. Parasvöötmes ja põhjamaises kliimas ei saa päikesemoodulid üksi hakkama.
Märge. Enamik muunduri split-süsteeme võib toimida külma korral kuni -15 ° C. COP kasutegur langeb 1,5–2-ni (elektrienergia tarbimisel tekib kaks korda rohkem soojust).
Kohalike kütteseadmete kasutamine
Me räägime süsteemi kulude märkimisväärsest vähendamisest, kui kasutate tagasihoidlikke tarbijaid - tavalisi ventilaatorkütteseadmeid. Inverteri puudumise tõttu tuleb päikesemoodulitega ühendada 12-voldised kütteseadmed (võite võtta auto või teha seda ise).
Päikeseenergia generaatori kokkupanek:
- Paigaldame vajaliku arvu akusid, mille tööpinge on 12 volti.
- Me ühendame need 2,5 mm² juhtmetega vastavalt allolevale skeemile - ilma inverterita.
- Me ühendame koorma - väikese võimsusega ventilaatori kütteseade 12 V.
Allpool toodud videos kirjeldab spetsialist üksikasjalikult kõiki sellise ühenduse nüansse. Meetod sobib üksikute ruumide soojendamiseks 1–1,5 kW ventilaatorküttekehadega. Terve maja kuumutamine on keerulisem - selleks, et juhtmete ristlõike mitte suurendada, peate koguma mitu eraldi ahelat päikesepaneelidega.
Lõppjäreldus
Päikesepaneelidega eramaja täielik kütmine on väga keeruline. Ainus enam-vähem realistlik stsenaarium on split-süsteemide või veel parem - maasoojuspumba kasutamine, mis sõltub tänava temperatuurist vähe. Paigaldus tarbib vähe elektrit, nii et see töötab kodusest SES-ist.
Finantsküsimused jätsime artiklist välja spetsiaalselt, kuna me rääkisime tehnilistest probleemidest. Kuid peate mõistma, et päikeseenergia seadmed - akud, akud, muundurid ja juhtseadmed - maksavad palju raha. Probleemi edukaks lahendamiseks peate olema hästi teenitud entusiast.
Kaudse boileriga ühendatud vaakumkollektoritega vooluring on odavam. Kuid sellel valikul on oma raskused, näiteks soojuse kuhjumine ja kollektori paigalseisamine kuumuse ajal. Päikeseenergia kasutamise keerukale ülesandele pole lihtsat lahendust.