Ηλιακές μπαταρίες για τον κήπο και το σπίτι: τύποι, αρχές λειτουργίας και διαδικασία υπολογισμού ηλιακών συστημάτων

Η επιστήμη μας έδωσε μια εποχή που η τεχνολογία για τη χρήση της ηλιακής ενέργειας έγινε δημόσια διαθέσιμη.Κάθε ιδιοκτήτης έχει την ευκαιρία να αποκτήσει ηλιακούς συλλέκτες για το σπίτι του. Οι κάτοικοι του καλοκαιριού δεν υστερούν σε αυτό το θέμα. Συχνά βρίσκονται μακριά από κεντρικές πηγές βιώσιμης τροφοδοσίας.

Σας προτείνουμε να εξοικειωθείτε με τις πληροφορίες που παρουσιάζουν το σχεδιασμό, τις αρχές λειτουργίας και τον υπολογισμό των μονάδων εργασίας του ηλιακού συστήματος. Η εξοικείωση με τις πληροφορίες που προσφέρουμε θα σας φέρει πιο κοντά στην πραγματικότητα της παροχής του ιστοτόπου σας με φυσικό ηλεκτρισμό.

Για σαφή κατανόηση των παρεχόμενων δεδομένων, επισυνάπτονται λεπτομερή διαγράμματα, εικόνες, οδηγίες φωτογραφίας και βίντεο.

Σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας ηλιακής μπαταρίας

Μια φορά κι έναν καιρό, τα περίεργα μυαλά ανακάλυψαν για εμάς φυσικές ουσίες που παράγονται υπό την επίδραση σωματιδίων φωτός από τον ήλιο, φωτόνια, ηλεκτρική ενέργεια. Η διαδικασία ονομάστηκε φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Οι επιστήμονες έχουν μάθει να ελέγχουν μικροφυσικά φαινόμενα.

Με βάση τα υλικά ημιαγωγών, δημιούργησαν συμπαγείς ηλεκτρονικές συσκευές - φωτοκύτταρα.

Οι κατασκευαστές έχουν κατακτήσει την τεχνολογία του συνδυασμού μικροσκοπικών μετατροπέων σε αποδοτικούς ηλιακούς συλλέκτες. Η απόδοση των μονάδων ηλιακών πάνελ πυριτίου που παράγονται ευρέως από τη βιομηχανία είναι 18-22%.

Από την περιγραφή του διαγράμματος φαίνεται ξεκάθαρα: όλα τα εξαρτήματα του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής είναι εξίσου σημαντικά - η συντονισμένη λειτουργία του συστήματος εξαρτάται από την κατάλληλη επιλογή τους

Μια ηλιακή μπαταρία συναρμολογείται από μονάδες. Είναι το τελικό σημείο του ταξιδιού των φωτονίων από τον Ήλιο στη Γη. Από εδώ, αυτά τα συστατικά της φωτεινής ακτινοβολίας συνεχίζουν την πορεία τους μέσα στο ηλεκτρικό κύκλωμα ως σωματίδια συνεχούς ρεύματος.

Κατανέμονται μεταξύ των μπαταριών, ή μετατρέπονται σε φορτίσεις εναλλασσόμενου ηλεκτρικού ρεύματος με τάση 220 βολτ, το οποίο τροφοδοτεί κάθε είδους οικιακές τεχνικές συσκευές.

Η ηλιακή μπαταρία είναι ένα σύμπλεγμα συσκευών ημιαγωγών που συνδέονται σε σειρά - φωτοκύτταρα που μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.

Περισσότερες λεπτομέρειες για τις ιδιαιτερότητες της συσκευής και την αρχή λειτουργίας της ηλιακής μπαταρίας θα βρείτε σε άλλη δημοφιλές άρθρο το site μας.

Τύποι πλαισίων ηλιακών πάνελ

Οι ηλιακοί συλλέκτες-στοιχεία συναρμολογούνται από ηλιακές κυψέλες, αλλιώς γνωστοί ως φωτοηλεκτρικοί μετατροπείς. Τα FEP δύο τύπων έχουν βρει ευρεία χρήση.

Διαφέρουν ως προς τους τύπους ημιαγωγών πυριτίου που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τους, αυτοί είναι:

• Πολυκρυσταλλικό. Πρόκειται για ηλιακά κύτταρα που κατασκευάζονται από λιωμένο πυρίτιο μέσω μακροχρόνιας ψύξης. Η απλή μέθοδος παραγωγής καθιστά την τιμή προσιτή, αλλά η παραγωγικότητα της πολυκρυσταλλικής έκδοσης δεν ξεπερνά το 12%.
• Μονοκρυσταλλικό. Αυτά είναι στοιχεία που λαμβάνονται με την κοπή ενός τεχνητά αναπτυγμένου κρυστάλλου πυριτίου σε λεπτές γκοφρέτες. Η πιο παραγωγική και ακριβή επιλογή. Η μέση απόδοση είναι περίπου 17%, μπορείτε να βρείτε μονοκρυσταλλικά ηλιακά κύτταρα με υψηλότερη απόδοση.

Τα πολυκρυσταλλικά ηλιακά κύτταρα έχουν επίπεδο τετράγωνο σχήμα με ανομοιόμορφη επιφάνεια. Οι μονοκρυσταλλικές ποικιλίες μοιάζουν με λεπτά τετράγωνα με ομοιόμορφη δομή επιφάνειας με κομμένες γωνίες (ψευδοτετράγωνα).

Έτσι μοιάζουν τα FEP - φωτοβολταϊκοί μετατροπείς: τα χαρακτηριστικά της ηλιακής μονάδας δεν εξαρτώνται από τον τύπο των στοιχείων που χρησιμοποιούνται - αυτό επηρεάζει μόνο το μέγεθος και την τιμή

Τα πάνελ της πρώτης έκδοσης με την ίδια ισχύ είναι μεγαλύτερα από τη δεύτερη λόγω χαμηλότερης απόδοσης (18% έναντι 22%). Αλλά, κατά μέσο όρο, είναι δέκα τοις εκατό φθηνότερα και έχουν μεγάλη ζήτηση.

Μπορείτε να μάθετε για τους κανόνες και τις αποχρώσεις της επιλογής ηλιακών συλλεκτών για την παροχή αυτόνομης ενέργειας θέρμανσης. διαβάστε εδώ.

Σχέδιο λειτουργίας παροχής ηλιακής ενέργειας

Όταν κοιτάζετε τα μυστηριώδη ονόματα των εξαρτημάτων που απαρτίζουν το σύστημα ηλιακής ενέργειας, η σκέψη έρχεται στην υπερ-τεχνική πολυπλοκότητα της συσκευής.

Στο μικροεπίπεδο της ζωής των φωτονίων αυτό είναι αλήθεια. Και οπτικά, το γενικό διάγραμμα του ηλεκτρικού κυκλώματος και η αρχή της λειτουργίας του φαίνονται πολύ απλά. Υπάρχουν μόνο τέσσερα βήματα από το ουράνιο σώμα μέχρι τη «λάμπα Ilyich».

Οι ηλιακές μονάδες είναι το πρώτο συστατικό ενός σταθμού παραγωγής ενέργειας. Πρόκειται για λεπτά ορθογώνια πάνελ συναρμολογημένα από έναν ορισμένο αριθμό τυπικών πλακών φωτοκυττάρων. Οι κατασκευαστές κατασκευάζουν πίνακες φωτογραφιών με ποικίλα πολλαπλάσια ηλεκτρικής ισχύος και τάσης των 12 βολτ.

Οι συσκευές με επίπεδο σχήμα βρίσκονται σε βολική τοποθεσία σε επιφάνειες ανοιχτές στις άμεσες ακτίνες. Τα αρθρωτά μπλοκ συνδυάζονται χρησιμοποιώντας αμοιβαίες συνδέσεις σε μια ηλιακή μπαταρία. Η αποστολή της μπαταρίας είναι να μετατρέπει τη λαμβανόμενη ηλιακή ενέργεια, παράγοντας συνεχές ρεύμα δεδομένης τιμής.

Συσκευές αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου - μπαταρίες για ηλιακούς συλλέκτες γνωστό σε όλους. Ο ρόλος τους στο σύστημα παροχής ηλιακής ενέργειας είναι παραδοσιακός. Όταν οι οικιακοί καταναλωτές συνδέονται σε ένα κεντρικό δίκτυο, οι συσκευές αποθήκευσης ενέργειας αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια.

Συσσωρεύουν επίσης το πλεόνασμα του εάν το ρεύμα της ηλιακής μονάδας επαρκεί για να παρέχει την ισχύ που καταναλώνουν οι ηλεκτρικές συσκευές.

Η μπαταρία παρέχει την απαιτούμενη ποσότητα ενέργειας στο κύκλωμα και διατηρεί σταθερή τάση μόλις η κατανάλωσή της αυξηθεί σε αυξημένη τιμή. Το ίδιο συμβαίνει, για παράδειγμα, τη νύχτα όταν τα πάνελ φωτογραφιών δεν λειτουργούν ή όταν ο καιρός είναι χαμηλής ηλιοφάνειας.

Το σύστημα παροχής ενέργειας για ένα σπίτι που χρησιμοποιεί ηλιακούς συλλέκτες διαφέρει από τις επιλογές με συλλέκτες ως προς την ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας σε μια μπαταρία

Ο ελεγκτής είναι ένας ηλεκτρονικός ενδιάμεσος μεταξύ της ηλιακής μονάδας και των μπαταριών.Ο ρόλος του είναι να ρυθμίζει το επίπεδο φόρτισης των μπαταριών. Η συσκευή δεν τους επιτρέπει να βράσουν λόγω υπερφόρτισης ή πτώσης του ηλεκτρικού δυναμικού κάτω από ένα ορισμένο κανόνα που είναι απαραίτητο για τη σταθερή λειτουργία ολόκληρου του ηλιακού συστήματος.

Αντιστρέφοντας, έτσι ακούγεται κυριολεκτικά ο όρος ηλιακός μετατροπέας. Ναι, στην πραγματικότητα, αυτή η μονάδα εκτελεί μια λειτουργία που κάποτε φαινόταν φανταστική στους ηλεκτρολόγους μηχανικούς.

Μετατρέπει το συνεχές ρεύμα της ηλιακής μονάδας και των μπαταριών σε εναλλασσόμενο ρεύμα με διαφορά δυναμικού 220 βολτ. Αυτή είναι η τάση λειτουργίας για τη συντριπτική πλειοψηφία των οικιακών ηλεκτρικών συσκευών.

Η ροή της ηλιακής ενέργειας είναι ανάλογη με τη θέση του φωτιστικού: κατά την εγκατάσταση μονάδων, θα ήταν καλό να προβλέπεται ρύθμιση της γωνίας κλίσης ανάλογα με την εποχή του χρόνου

Φορτίο αιχμής και μέση ημερήσια κατανάλωση ενέργειας

Η ευχαρίστηση να έχετε τον δικό σας ηλιακό σταθμό εξακολουθεί να αξίζει πολλά. Το πρώτο βήμα στην πορεία προς την αξιοποίηση της ισχύος της ηλιακής ενέργειας είναι ο προσδιορισμός του βέλτιστου φορτίου αιχμής σε κιλοβάτ και της ορθολογικής μέσης ημερήσιας κατανάλωσης ενέργειας σε κιλοβατώρες για ένα νοικοκυριό ή εξοχική κατοικία.

Το φορτίο αιχμής δημιουργείται από την ανάγκη ενεργοποίησης πολλών ηλεκτρικών συσκευών ταυτόχρονα και καθορίζεται από τη μέγιστη συνολική ισχύ τους, λαμβάνοντας υπόψη τα υπερεκτιμημένα χαρακτηριστικά εκκίνησης ορισμένων από αυτές.

Ο υπολογισμός της μέγιστης κατανάλωσης ενέργειας σάς επιτρέπει να προσδιορίσετε ποιες ηλεκτρικές συσκευές χρειάζονται ταυτόχρονη λειτουργία και ποιες δεν είναι τόσο ζωτικής σημασίας. Τα χαρακτηριστικά ισχύος των εξαρτημάτων του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής, δηλαδή το συνολικό κόστος της συσκευής, υπόκεινται σε αυτόν τον δείκτη.

Η ημερήσια κατανάλωση ενέργειας μιας ηλεκτρικής συσκευής μετριέται από το γινόμενο της μεμονωμένης ισχύος της και του χρόνου που δούλευε από το δίκτυο (κατανάλωσε ηλεκτρική ενέργεια) κατά τη διάρκεια της ημέρας. Η συνολική μέση ημερήσια κατανάλωση ενέργειας υπολογίζεται ως το άθροισμα της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνει κάθε καταναλωτής σε μια ημερήσια περίοδο.

Η επακόλουθη ανάλυση και βελτιστοποίηση των ληφθέντων δεδομένων σχετικά με τα φορτία και την κατανάλωση ενέργειας θα εξασφαλίσει την απαραίτητη διαμόρφωση και την επακόλουθη λειτουργία του συστήματος ηλιακής ενέργειας με ελάχιστο κόστος

Το αποτέλεσμα της κατανάλωσης ενέργειας βοηθά στην ορθολογική προσέγγιση της κατανάλωσης ηλιακής ηλεκτρικής ενέργειας. Το αποτέλεσμα των υπολογισμών είναι σημαντικό για τον περαιτέρω υπολογισμό της χωρητικότητας της μπαταρίας. Η τιμή της μπαταρίας, ένα σημαντικό στοιχείο του συστήματος, εξαρτάται ακόμη περισσότερο από αυτή την παράμετρο.

Η διαδικασία για τον υπολογισμό των ενεργειακών δεικτών

Η διαδικασία των υπολογισμών ξεκινά κυριολεκτικά με ένα οριζόντια τοποθετημένο, τετράγωνο, ξεδιπλωμένο φύλλο σημειωματάριου. Με ελαφριές γραμμές μολυβιού, λαμβάνεται μια φόρμα με τριάντα στήλες από το φύλλο και γραμμές ανάλογα με τον αριθμό των οικιακών ηλεκτρικών συσκευών.

Προετοιμασία για Αριθμητικούς Υπολογισμούς

Η πρώτη στήλη είναι παραδοσιακή - ένας σειριακός αριθμός. Η δεύτερη στήλη είναι το όνομα της ηλεκτρικής συσκευής. Το τρίτο είναι η ατομική του κατανάλωση ενέργειας.

Οι στήλες τέσσερις έως είκοσι επτά είναι οι ώρες της ημέρας από τις 00 έως τις 24. Σε αυτές εισάγονται μέσω οριζόντιας κλασματικής γραμμής:

• στον αριθμητή – ο χρόνος λειτουργίας της συσκευής κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης ώρας σε δεκαδική μορφή (0,0).
• ο παρονομαστής είναι και πάλι η ατομική του κατανάλωση ενέργειας (αυτή η επανάληψη χρειάζεται για τον υπολογισμό των ωριαίων φορτίων).

Η εικοστή όγδοη στήλη είναι ο συνολικός χρόνος που λειτουργεί η οικιακή συσκευή κατά τη διάρκεια της ημέρας.Στο εικοστό ένατο - η προσωπική κατανάλωση ενέργειας της συσκευής καταγράφεται ως αποτέλεσμα του πολλαπλασιασμού της μεμονωμένης κατανάλωσης ενέργειας με τον χρόνο λειτουργίας σε μια ημερήσια περίοδο.

Η σύνταξη λεπτομερών προδιαγραφών καταναλωτή, λαμβάνοντας υπόψη τα ωριαία φορτία, θα βοηθήσει στη διατήρηση περισσότερων από τις συνήθεις συσκευές, χάρη στην ορθολογική χρήση τους

Η τριακοστή στήλη είναι επίσης τυπική - σημ. Θα είναι χρήσιμο για ενδιάμεσους υπολογισμούς.

Κατάρτιση προδιαγραφών καταναλωτή

Το επόμενο στάδιο των υπολογισμών είναι η μετατροπή της φόρμας του σημειωματάριου σε προδιαγραφή για οικιακούς καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας. Η πρώτη στήλη είναι ξεκάθαρη. Εδώ εισάγονται οι αύξοντες αριθμοί των γραμμών.

Η δεύτερη στήλη περιέχει τα ονόματα των καταναλωτών ενέργειας. Συνιστάται να αρχίσετε να γεμίζετε το διάδρομο με ηλεκτρικές συσκευές. Τα παρακάτω περιγράφουν άλλα δωμάτια αριστερόστροφα ή δεξιόστροφα (όπως σας βολεύει).

Αν υπάρχει δεύτερος (κ.λπ.) όροφος, η διαδικασία είναι η ίδια: από τις σκάλες - τριγύρω. Ταυτόχρονα, δεν πρέπει να ξεχνάμε τις συσκευές στα κλιμακοστάσια και τον φωτισμό του δρόμου.

Είναι καλύτερα να συμπληρώσετε την τρίτη στήλη υποδεικνύοντας την ισχύ απέναντι από το όνομα κάθε ηλεκτρικής συσκευής μαζί με τη δεύτερη.

Οι στήλες τέσσερα έως είκοσι επτά αντιστοιχούν σε κάθε ώρα της ημέρας. Για ευκολία, μπορείτε να τα σχεδιάσετε αμέσως με οριζόντιες γραμμές στη μέση των γραμμών. Τα ανώτερα μισά των γραμμών που προκύπτουν είναι σαν αριθμητές, τα κάτω είναι παρονομαστές.

Αυτές οι στήλες συμπληρώνονται σε σειρά. Οι αριθμητές μορφοποιούνται επιλεκτικά ως χρονικά διαστήματα σε δεκαδική μορφή (0,0), αντανακλώντας τον χρόνο λειτουργίας μιας δεδομένης ηλεκτρικής συσκευής σε μια συγκεκριμένη ωριαία περίοδο. Παράλληλα, όπου εισάγονται οι αριθμητές, οι παρονομαστές εισάγονται με την ένδειξη της ισχύος της συσκευής, που λαμβάνεται από την τρίτη στήλη.

Αφού συμπληρωθούν όλες οι στήλες των ωρών, προχωρήστε στον υπολογισμό του ατομικού ημερήσιου χρόνου εργασίας των ηλεκτρικών συσκευών, κινούμενοι γραμμή προς γραμμή. Τα αποτελέσματα καταγράφονται στα αντίστοιχα κελιά της εικοστής όγδοης στήλης.

Στην περίπτωση που η ηλιακή μονάδα παίζει βοηθητικό ρόλο, ώστε το σύστημα να μην λειτουργεί σε αδράνεια, μέρος του φορτίου μπορεί να συνδεθεί σε αυτήν για σταθερή ισχύ

Με βάση την ισχύ και τις ώρες εργασίας, υπολογίζεται διαδοχικά η ημερήσια κατανάλωση ενέργειας όλων των καταναλωτών. Σημειώνεται στα κελιά της εικοστής ένατης στήλης.

Όταν συμπληρωθούν όλες οι σειρές και οι στήλες της προδιαγραφής, υπολογίζονται τα σύνολα. Προσθέτοντας τα γραφήματα ισχύος από τους παρονομαστές των στηλών της ώρας, προκύπτουν τα φορτία κάθε ώρας. Αθροίζοντας την ατομική ημερήσια κατανάλωση ενέργειας της εικοστής ένατης στήλης από πάνω προς τα κάτω, βρίσκεται ο συνολικός ημερήσιος μέσος όρος.

Ο υπολογισμός δεν περιλαμβάνει την ίδια κατανάλωση του μελλοντικού συστήματος. Αυτός ο παράγοντας λαμβάνεται υπόψη από τον βοηθητικό συντελεστή στους επόμενους τελικούς υπολογισμούς.

Ανάλυση και βελτιστοποίηση των ληφθέντων δεδομένων

Εάν η ισχύς από μια ηλιακή μονάδα παραγωγής ενέργειας σχεδιάζεται ως εφεδρική, τα δεδομένα για την ωριαία κατανάλωση ενέργειας και τη συνολική μέση ημερήσια κατανάλωση ενέργειας συμβάλλουν στην ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης ακριβής ηλιακής ηλεκτρικής ενέργειας.

Αυτό επιτυγχάνεται με τον αποκλεισμό των ενεργοβόρων καταναλωτών από τη χρήση έως ότου αποκατασταθεί η κεντρική παροχή ρεύματος, ειδικά κατά τις ώρες αιχμής.

Εάν το ηλιακό σύστημα σχεδιάζεται ως πηγή σταθερής τροφοδοσίας, τότε εμφανίζονται τα αποτελέσματα των ωριαίων φορτίων.Είναι σημαντικό να κατανέμεται η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας με τέτοιο τρόπο ώστε να εξαλειφθούν τα πολύ κυρίαρχα υψηλά και πολύ χαμηλά χαμηλά.

Η εξάλειψη των φορτίων αιχμής, η εξομάλυνση των μέγιστων φορτίων και η εξάλειψη απότομων μειώσεων στην κατανάλωση ενέργειας με την πάροδο του χρόνου καθιστούν δυνατή την επιλογή των πιο οικονομικών επιλογών για τα εξαρτήματα του ηλιακού συστήματος και τη διασφάλιση σταθερής, και κυρίως, απρόσκοπτης μακροχρόνιας λειτουργίας του ηλιακού σταθμού.

Το γράφημα θα αποκαλύψει την ανομοιομορφία της κατανάλωσης ενέργειας: καθήκον μας είναι να μετατοπίσουμε τα μέγιστα στον χρόνο της μεγαλύτερης ηλιακής δραστηριότητας και να μειώσουμε τη συνολική ημερήσια κατανάλωση, ειδικά τη νύχτα.

Το παρουσιαζόμενο σχέδιο δείχνει τη μετατροπή ενός παράλογου χρονοδιαγράμματος που λήφθηκε με βάση μια προδιαγραφή σε βέλτιστο. Ο ημερήσιος ρυθμός κατανάλωσης μειώθηκε από 18 σε 12 kW/h, το μέσο ημερήσιο ωριαίο φορτίο από 750 σε 500 W.

Η ίδια αρχή βελτιστοποίησης είναι χρήσιμη όταν χρησιμοποιείται η επιλογή ηλιακής ενέργειας ως εφεδρική. Ίσως δεν αξίζει να ξοδέψετε πολλά χρήματα για την αύξηση της ισχύος των ηλιακών μονάδων και των μπαταριών για λόγους προσωρινής ταλαιπωρίας.

Επιλογή εξαρτημάτων ηλιακής εγκατάστασης

Για να απλοποιήσουμε τους υπολογισμούς, θα εξετάσουμε την έκδοση της χρήσης ηλιακής μπαταρίας ως κύρια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας για τον κήπο. Ο καταναλωτής θα είναι μια υπό όρους εξοχική κατοικία στην περιοχή Ryazan, όπου διαμένουν μόνιμα από τον Μάρτιο έως τον Σεπτέμβριο.

Πρακτικοί υπολογισμοί που βασίζονται στα δεδομένα από το ορθολογικό χρονοδιάγραμμα ωριαίας κατανάλωσης ενέργειας που δημοσιεύτηκε παραπάνω θα δώσουν σαφήνεια στο σκεπτικό:

• Συνολική μέση ημερήσια κατανάλωση ενέργειας = 12.000 watt/ώρα.
• Μέση κατανάλωση φορτίου = 500 watt.
• Μέγιστο φορτίο 1200 watt.
• Μέγιστο φορτίο 1200 x 1,25 = 1500 watt (+25%).

Οι τιμές θα απαιτηθούν για τον υπολογισμό της συνολικής χωρητικότητας των ηλιακών συσκευών και άλλων παραμέτρων λειτουργίας.

Προσδιορισμός της τάσης λειτουργίας του ηλιακού συστήματος

Η εσωτερική τάση λειτουργίας οποιουδήποτε ηλιακού συστήματος βασίζεται σε πολλαπλάσιο των 12 βολτ, που είναι η πιο κοινή βαθμολογία μπαταρίας. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα εξαρτήματα των ηλιακών σταθμών: ηλιακές μονάδες, ελεγκτές, μετατροπείς παράγονται για δημοφιλείς τάσεις 12, 24, 48 βολτ.

Μια υψηλότερη τάση επιτρέπει τη χρήση καλωδίων τροφοδοσίας μικρότερης διατομής - και αυτό σημαίνει αυξημένη αξιοπιστία επαφής. Από την άλλη πλευρά, οι αποτυχημένες μπαταρίες 12 V μπορούν να αντικατασταθούν μία κάθε φορά.

Σε ένα δίκτυο 24 volt, λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιαιτερότητες της λειτουργίας των μπαταριών, θα πρέπει να τις αντικαταστήσετε μόνο σε ζευγάρια. Ένα δίκτυο 48 V απαιτεί αλλαγή και των τεσσάρων μπαταριών ενός κλάδου. Επιπλέον, στα 48 βολτ υπάρχει ήδη κίνδυνος ηλεκτροπληξίας.

Με την ίδια χωρητικότητα και περίπου την ίδια τιμή, θα πρέπει να αγοράσετε μπαταρίες με το υψηλότερο επιτρεπόμενο βάθος εκφόρτισης και υψηλότερο μέγιστο ρεύμα

Η κύρια επιλογή της ονομαστικής τιμής της εσωτερικής διαφοράς δυναμικού του συστήματος σχετίζεται με τα χαρακτηριστικά ισχύος των μετατροπέων που παράγονται από τη σύγχρονη βιομηχανία και θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη το μέγεθος του φορτίου αιχμής:

• από 3 έως 6 kW – 48 βολτ,
• από 1,5 έως 3 kW - ίσο με 24 ή 48 V,
• έως 1,5 kW – 12, 24, 48V.

Επιλέγοντας μεταξύ της αξιοπιστίας της καλωδίωσης και της ταλαιπωρίας της αντικατάστασης των μπαταριών, για το παράδειγμά μας θα επικεντρωθούμε στην αξιοπιστία. Στη συνέχεια, θα ξεκινήσουμε από την τάση λειτουργίας του υπολογισμένου συστήματος, 24 βολτ.

Εξοπλισμός της μπαταρίας με ηλιακές μονάδες

Ο τύπος για τον υπολογισμό της ισχύος που απαιτείται από μια ηλιακή μπαταρία μοιάζει με αυτό:

Рcm = (1000 * Esut) / (k * Sin),

Οπου:

• Rcm = ηλιακή ισχύς μπαταρίας = συνολική ισχύς ηλιακών μονάδων (πάνελ, W),
• 1000 = αποδεκτή φωτοβολταϊκή ευαισθησία (kW/m²)
• Esut = ημερήσια απαίτηση κατανάλωσης ενέργειας (kWh, στο παράδειγμά μας = 18),
• k = εποχιακός συντελεστής λαμβάνοντας υπόψη όλες τις απώλειες (καλοκαίρι = 0,7, χειμώνας = 0,5),
• Syn = πινακοποιημένη τιμή ηλιοφάνειας (ροή ηλιακής ακτινοβολίας) στη βέλτιστη κλίση των πάνελ (kW*h/m²).

Μπορείτε να μάθετε την τιμή της ηλιοφάνειας από την περιφερειακή σας μετεωρολογική υπηρεσία.

Η βέλτιστη γωνία κλίσης των ηλιακών συλλεκτών είναι ίση με το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής:

• την άνοιξη και το φθινόπωρο,
• συν 15 μοίρες - το χειμώνα,
• μείον 15 βαθμοί - το καλοκαίρι.

Η περιοχή Ryazan που εξετάζεται στο παράδειγμά μας βρίσκεται στο γεωγραφικό πλάτος 55.

Η υψηλότερη ισχύς των ηλιακών συλλεκτών επιτυγχάνεται με τη χρήση συστημάτων παρακολούθησης, εποχιακές αλλαγές στη γωνία κλίσης των πάνελ και τη χρήση μικτών διακοσμητικών μονάδων

Για το χρονικό διάστημα από τον Μάρτιο έως τον Σεπτέμβριο, η καλύτερη μη ρυθμιζόμενη κλίση του ηλιακού πάνελ είναι ίση με μια θερινή γωνία 40⁰ ως προς την επιφάνεια της γης. Με αυτήν την εγκατάσταση μονάδων, η μέση ημερήσια ηλιακή ακτινοβολία του Ryazan κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου είναι 4,73. Όλοι οι αριθμοί είναι εκεί, ας κάνουμε τον υπολογισμό:

Rcm = 1000 * 12 / (0,7 * 4,73) ≈ 3.600 watt.

Αν λάβουμε ως βάση για την ηλιακή μπαταρία μονάδες 100 watt, τότε θα χρειαστούμε 36 από αυτές. Θα ζυγίζουν 300 κιλά και θα καταλαμβάνουν μια περιοχή διαστάσεων περίπου 5 x 5 m.

Επιτόπια ελεγμένα διαγράμματα καλωδίωσης και επιλογές σύνδεσης ηλιακού πάνελ δίνονται εδώ.

Διάταξη μονάδας ισχύος μπαταρίας

Όταν επιλέγετε μπαταρίες, πρέπει να καθοδηγηθείτε από τις ακόλουθες αρχές:

1. Οι κανονικές μπαταρίες αυτοκινήτου ΔΕΝ είναι κατάλληλες για αυτό το σκοπό. Οι μπαταρίες των ηλιακών σταθμών φέρουν την ένδειξη «SOLAR».
2. Θα πρέπει να αγοράζετε μόνο μπαταρίες που είναι πανομοιότυπες από κάθε άποψη, κατά προτίμηση από την ίδια εργοστασιακή παρτίδα.
3. Το δωμάτιο όπου βρίσκεται η μπαταρία πρέπει να είναι ζεστό. Η βέλτιστη θερμοκρασία όταν οι μπαταρίες παράγουν πλήρη ισχύ = 25⁰C. Όταν πέσει στους -5⁰C, η χωρητικότητα της μπαταρίας μειώνεται κατά 50%.

Εάν πάρετε μια αντιπροσωπευτική μπαταρία 12 βολτ με χωρητικότητα 100 αμπέρ/ώρα για υπολογισμό, είναι εύκολο να υπολογίσετε ότι μπορεί να παρέχει ενέργεια σε καταναλωτές συνολικής ισχύος 1200 watt για μια ολόκληρη ώρα. Αλλά αυτό συμβαίνει με πλήρη αποφόρτιση, η οποία είναι εξαιρετικά ανεπιθύμητη.

Για μεγάλη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, ΔΕΝ συνιστάται η μείωση της φόρτισής τους κάτω από το 70%. Οριακό ποσοστό = 50%. Λαμβάνοντας τον αριθμό 60% ως «χρυσό μέσο», βασίζουμε τους επόμενους υπολογισμούς στο απόθεμα ενέργειας 720 Wh για κάθε 100 Ah του χωρητικού στοιχείου της μπαταρίας (1200 Wh x 60%).

Ίσως η αγορά μιας μπαταρίας χωρητικότητας 200 Ah να κοστίσει λιγότερο από την αγορά δύο μπαταριών 100 Ah και ο αριθμός των συνδέσεων επαφής της μπαταρίας θα μειωθεί

Αρχικά, οι μπαταρίες πρέπει να τοποθετούνται 100% φορτισμένες από σταθερή πηγή ρεύματος. Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες πρέπει να καλύπτουν πλήρως τα φορτία στο σκοτάδι. Εάν είστε άτυχοι με τον καιρό, διατηρήστε τις απαιτούμενες παραμέτρους συστήματος κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Είναι σημαντικό να ληφθεί υπόψη ότι η υπερβολική ποσότητα μπαταριών θα οδηγήσει σε συνεχή υποφόρτισή τους. Αυτό θα μειώσει σημαντικά τη διάρκεια ζωής. Η πιο ορθολογική λύση φαίνεται να είναι ο εξοπλισμός της μονάδας με μπαταρίες με ενεργειακό απόθεμα ικανό να καλύψει μία ημερήσια κατανάλωση ενέργειας.

Για να μάθετε την απαιτούμενη συνολική χωρητικότητα της μπαταρίας, διαιρέστε τη συνολική ημερήσια κατανάλωση ενέργειας των 12000 Wh με 720 Wh και πολλαπλασιάστε με 100 A*h:

12.000 / 720 * 100 = 2500 A*h ≈ 1600 A*h

Συνολικά, για το παράδειγμά μας θα χρειαστούμε 16 μπαταρίες χωρητικότητας 100 ή 8 των 200 Ah, συνδεδεμένες σε σειρά-παράλληλα.

Επιλέγοντας ένα καλό χειριστήριο

Αρμόδια επιλογή ελεγκτής φόρτισης μπαταρίας (AKB) είναι μια πολύ συγκεκριμένη εργασία. Οι παράμετροι εισόδου του πρέπει να αντιστοιχούν στις επιλεγμένες ηλιακές μονάδες και η τάση εξόδου πρέπει να αντιστοιχεί στην εσωτερική διαφορά δυναμικού του ηλιακού συστήματος (στο παράδειγμά μας, 24 βολτ).

Ένας καλός ελεγκτής πρέπει να παρέχει:

1. Φόρτιση μπαταρίας πολλαπλών σταδίων, που πολλαπλασιάζει την αποτελεσματική διάρκεια ζωής τους.
2. Αυτόματη αμοιβαία σύνδεση-αποσύνδεση μπαταρίας, μπαταρίας και ηλιακής μπαταρίας σε συσχετισμό με φόρτιση-εκφόρτιση.
3. Επανασύνδεση του φορτίου από την μπαταρία στην ηλιακή μπαταρία και αντίστροφα.

Αυτή η μικρή μονάδα είναι ένα πολύ σημαντικό στοιχείο.

Εάν ορισμένοι καταναλωτές (για παράδειγμα, ο φωτισμός) αλλάξουν σε απευθείας παροχή ρεύματος 12 βολτ από τον ελεγκτή, θα χρειαστεί ένας λιγότερο ισχυρός μετατροπέας, πράγμα που σημαίνει φθηνότερο

Η σωστή επιλογή ελεγκτή καθορίζει την απρόσκοπτη λειτουργία μιας ακριβής μπαταρίας και την ισορροπία ολόκληρου του συστήματος.

Επιλογή του καλύτερου μετατροπέα

Ο μετατροπέας επιλέγεται με τέτοια ισχύ που μπορεί να παρέχει μακροπρόθεσμο φορτίο αιχμής. Η τάση εισόδου του πρέπει να αντιστοιχεί στην εσωτερική διαφορά δυναμικού του ηλιακού συστήματος.

Για την καλύτερη επιλογή επιλογής, συνιστάται να δώσετε προσοχή στις ακόλουθες παραμέτρους:

1. Μορφή και συχνότητα του παρεχόμενου εναλλασσόμενου ρεύματος. Όσο πιο κοντά σε ένα ημιτονοειδές 50 hertz, τόσο το καλύτερο.
2. Αποδοτικότητα συσκευής. Όσο υψηλότερο είναι το 90%, τόσο πιο υπέροχο.
3. Ίδια κατανάλωση της συσκευής. Πρέπει να είναι ανάλογη με τη συνολική κατανάλωση ενέργειας του συστήματος. Ιδανικά - έως 1%.
4. Η ικανότητα ενός κόμβου να αντέχει βραχυπρόθεσμες διπλές υπερφορτώσεις.

Η πιο εξαιρετική σχεδίαση είναι ένας μετατροπέας με ενσωματωμένη λειτουργία ελεγκτή.

Συναρμολόγηση οικιακού ηλιακού συστήματος

Σας κάναμε μια επιλογή φωτογραφιών που δείχνει ξεκάθαρα τη διαδικασία συναρμολόγησης ενός οικιακού ηλιακού συστήματος από εργοστασιακές μονάδες:

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Βίντεο #1. Φτιάξτο μόνος σου επίδειξη εγκατάστασης ηλιακών συλλεκτών στην οροφή ενός σπιτιού:

Βίντεο #2. Επιλογή μπαταριών για ηλιακό σύστημα, τύποι, διαφορές:

Βίντεο #3. Εξοχικό ηλιακό εργοστάσιο για όσους κάνουν τα πάντα μόνοι τους:

Οι θεωρούμενες βήμα προς βήμα πρακτικές μέθοδοι υπολογισμού, η βασική αρχή της αποτελεσματικής λειτουργίας μιας σύγχρονης μπαταρίας ηλιακών πάνελ ως μέρος ενός αυτόνομου ηλιακού σταθμού στο σπίτι θα βοηθήσει τους ιδιοκτήτες τόσο μιας μεγάλης κατοικίας σε μια πυκνοκατοικημένη περιοχή όσο και μιας εξοχικής κατοικίας στην ερημιά για να αποκτήσουν ενεργειακή κυριαρχία.

Θα θέλατε να μοιραστείτε την προσωπική σας εμπειρία που αποκτήσατε κατά την κατασκευή ενός μίνι ηλιακού συστήματος ή απλώς μπαταριών; Έχετε ερωτήσεις που θα θέλατε να απαντηθούν ή έχετε διαπιστώσει ελλείψεις στο κείμενο; Αφήστε τα σχόλια στο παρακάτω μπλοκ.