Puolijohdepaneelit, jotka muuttavat auringon energian sähköksi, asennetaan yleensä yhtä tarkoitusta varten - kodinkoneiden toiminnan varmistamiseksi. Todelliset harrastajat eivät pysähdy siihen ja yrittävät sovittaa aurinkopaneelit talon lämmitykseen. Ehdotamme keskustella tästä ideasta, harkita mahdollisia lämmitysmenetelmiä aurinkosähköpaneeleilla. Vaihtoehtoisten voimalaitosten kannattavuudella ja muilla rahoituskysymyksillä ei ole järkeä, se on erillinen asia.
Kuinka aurinkovoimalaitos toimii
Emme aio viettää aikaa ja puhua kuinka puolijohdemoduulit tuottavat virtaa. Mutta jos haluat järjestää omakotitalon aurinkolämmityksen, sinun täytyy kuvitella aurinkosähkön periaate ja tietää kaikki vivahteet, jotka vaikuttavat sen voimaan.
Aurinkovoimalaitos (SES) koostuu seuraavista elementeistä (esitetty alla olevassa kaaviossa):
- yksi tai useampi paneeli, joka vastaanottaa säteilyä auringosta;
- ladattavat paristot (akut), jotka keräävät tuotetun sähkön;
- ohjain tarkkailee lataustasoa, ohjaa virran haluttuun piiriin;
- invertteri muuntaa aurinkopaneelien vakiojännitteen vaihtovirralle 220 V.
Mielenkiintoinen asia. Moduulien hinta on korkeintaan 30% kokonaisen laitesarjan hinnoista. Loput 70% on paristot, invertteriyksikkö ja ohjain. Lisävarusteet valitaan yhdelle käyttöjännitteelle 12, 24 tai 48 volttia.
Yksinkertaistamme järjestelmän algoritmia:
- Päivän aikana paristot tuottavat virtaa ohjaimen kautta.
- Elektroniikkayksikkö arvioi akun lataustason ja ohjaa sitten energian halutulle linjalle - lataamista varten tai kuluttajille (invertterille).
- Taajuusmuuttajayksikkö muuntaa tasavirran vaihtovirtaksi vakioparametreilla - 220 V / 50 Hz.
Ohjaimia on 2 tyyppiä - PWM ja MPPT. Ero näiden kahden välillä muodostuu tehoelementtien latausmenetelmästä ja jännitehäviöiden suuruudesta. MPPT-lohkot ovat moderneja ja taloudellisempia. Käytetään erilaisia paristoja: lyijyhappoa, geeliä ja niin edelleen.
Jos aiot käyttää useita moduuleja, ne on kytketty toisiinsa kolmella tavalla:
- Rinnakkaisliitäntäkaavio antaa sinun lisätä virtaa piirissä. Kaikkien akkujen "negatiiviset" koskettimet on kytketty yhdelle linjalle, "plus" -koskettimet toiselle. Lähtöjännite pysyy ennallaan.
- Sarjapiirin käyttö mahdollistaa lähtöjännitteen kasvattamisen. Ensimmäisen paneelin “miinus” -liitin kytkeytyy toisen “plus” -liitäntään ja niin edelleen.
- Yhdistettyä menetelmää käytetään, kun joudut muuttamaan molempia parametreja - virran voimakkuutta ja jännitettä. Useita moduuleja on kytketty sarjaan, sitten ryhmä on kytketty yhteiseen verkkoon rinnakkain muiden vastaavien ryhmien kanssa.
Kuinka paljon aurinkopaneeleita tarvitset talon lämmittämiseen
Vaikuttaa siltä, että kaikki on yksinkertaista. Noin 10 kW = 10 000 wattia lämpöenergiaa käytetään pienen 100 m 2: n maalaistalon lämmittämiseen. Tämä on 100 paneelia, joiden teho on 0,1 kW, tai 34 isoa moduulia, joiden teho on 300 wattia. Et voi laittaa niin paljon paristoja talon katolle, mutta asunnosta ei ole puhetta.
Viite. Yhden monikiteisen tekniikan avulla valmistetun aurinkokennon, jonka teho on 100 W, koko on noin 1020 x 700 mm tai 0,71 m². Samanlainen 300 W: n akku vie 1,68 m² (170 x 99 cm).
Teemme varauksen heti, tulos on virheellinen, koska siinä ei oteta huomioon aurinkoenergiajärjestelmien toiminnan ominaisuuksia:
- Aurinkosähkömoduuli tuottaa maksimitehon, kun säteet putoavat 90 ° kulmassa akun tasoon nähden.Jos et tee seurantalaitetta - seurantamekanismia, joka pyörii paneelia auringon liikkeen jälkeen, menetämme noin 40% energiasta. Toisaalta tällainen laite kuluttaa myös sähköä.
- Auringonsäteilyn määrä 1 m²: tä kohti - insolaatio - riippuu asuinalueesta, korkeudesta ja varjostetusta alueesta. Nämä tekijät vaikuttavat suoraan akun suorituskykyyn.
- Ajan myötä moduulien puolijohdepinnoite huononee, minkä seurauksena noin 1% sähkövirrasta menee vuosittain.
- Jos aurinko kuumentaa valosähkökerroksen, myös paneelin suorituskyky heikkenee.
- Pieni osa energiasta menetetään vastaaviin laitteisiin - inverttereihin, ohjaimiin, akkuihin. Tämä on osien banaalinen lämmitys - muuntajat, mikropiirit ja muut elementit.
- Kun työpinta on likaantunut pölyltä tai lumen peitossa, syntyy lisähäviöitä.
- Huomaa, että aurinko lämpenee talvella tuotetun sähkön tulisi olla tarpeeksi talon lämmittämiseen ja akkujen lataamiseen yön yli.
Päätelmät. Kaikkien maiden ja alueiden kannalta sopivaa paristojen sähkötehon laskentaa ei ole olemassa. Mutta yli 10 kW ilmoitettu luku on kaksinkertaistettava (ainakin), jotta käytännössä saadaan kunnollinen tulos. Tarvitset 200 sadan watin paneelit, joiden pinta-ala on yli 140 m².
On luotettava tapa saada tarkkoja insoliaatiotietoja ja laskea aurinkopaneelien suorituskyky ottamalla yhteyttä paikalliseen asennusyritykseen. Tai tutkia itse alueen insolaatiokarttaa.
Ehdotamme mennä toiseen suuntaan - käyttää itsenäisten aurinkovoimalaitosten omistajien kokemuksia, lukea heidän arvostelujaan aihekohtaisilla foorumeilla. Löydä alueellasi asuvia käyttäjiä, jos haluat saada oikeita numeroita ilmaiseksi. Tässä muutama esimerkki:
- Autonominen aurinkoenergian syöttöjärjestelmä, joka sijaitsee Leningradin alueella, Venäjä. Asennettiin 6 paneelia, joiden molemmat olivat 0,22 kW (yhteensä 1,32 kW), ja huipputeho pilvottomassa talvipäivänä oli 1 157 wattia. Aiheesta keskustellaan kuuluisalla venäjänkielisellä foorumilla.
- Anapa, akun suorituskyky - 2,2 kW, numeroa ei ole ilmoitettu. Kesäaikana voimalaitos tuottaa noin 9 kW.
- Moskova, SES-teho 2,64 kW. Koko kesäkuun aikana laitos tuotti 304 kW energiaa.
Merkintä. Tästä osoitteesta löydät arvosteluja ja muuta hyödyllistä tietoa SES: n toiminnasta.
Huomaa: otimme huomioon vain aurinkoenergian lämmitykseen, veden lämmitykseen ja muihin kotitalouksien tarpeisiin. Kuinka laskea paristojen lukumäärä käytännössä, katso video:
Oikeat lämmitysmenetelmät
Kuten ymmärrät heidän edellä olevan, on melko vaikeaa (ja kallista) toteuttaa talon täysi sähkölämmitys aurinkopaneeleilla. Kaikki omistajat eivät päätä ostaa ja asentaa paneeleja 100–150 m²: n alueelle pienen talon tai mökin lämmittämiseksi. Joten sähkökattilan + vesijärjestelmän + lämmityspatterien kaavio katoaa.
Mutta ajatusta lämmityksestä aurinkomoduuleilla ei vieläkään voida kutsua utopiaksi. Luettelemme kodinomistajien käytännössä toteuttamat vaihtoehdot:
- paneelit ja invertter ilmastointilaitteet, joiden hyötysuhdekerroin on 3,5–4;
- akkujen kytkeminen suoraan sähkölämmittimiin ilman invertteria;
- täysimittaisen SES: n rakentaminen, sähkön myynti valtiolle, tuotot maksetaan perinteisen lämmityksen maksamiseksi.
Lisäys. Paneelien käytöstä lisälämmönlähteinä peruslämmitykseen ei ole järkevää keskustella - tämä on selvä ratkaisu.
Aloitetaan kolmannesta vaihtoehdosta, joka on mielenkiintoinen yrittäjille. Maissa, joissa valtio on vahvistanut ns. Vihreän tariffin, asunnonomistaja voi vastaanottaa sähköä uusiutuvista lähteistä ja antaa sen yhteiseen energiaverkkoon, mikä tuottaa voittoa.Toisin sanoen asunnonomistaja ostaa samat 200-300 aurinkopaneelia, mutta myy energiaa edulliseen hintaan eikä tuhlaa turhaan.
Esimerkiksi Ukrainassa vihreät tariffit ylittävät tavalliset kolme kertaa (kesäkuusta 2019 alkaen). On välttämätöntä kestää yksi ehto: SES: n minimiteho on 30 kW. Rakenna voimalaitos, toimita energiaa verkkoon ja ostat kolme kertaa halvemmalla.
Jäljelle jääviä 2 vaihtoehtoa tarkastellaan yksityiskohtaisemmin.
Ilmastointi
Menetelmä perustuu invertterijakojärjestelmien tehokkuuteen, jotka toimittavat talon sisälle neljä kertaa enemmän lämpöä kuin kulutettu energia. Kuinka toteuttaa tällainen lämmitys:
- Ensinnäkin maksimoimme rakennuksen lämpöhäviöt - eristämme seinät, lattiat ja katon, asennamme energiatehokkaita ikkunoita. Ihanteellinen lämmönkulutuksen osoitin 100 m²: n kodille.
- Ostamme 2 ilmastointilaitetta invertterikompressoreilla, jotka toimivat negatiivisessa kadun lämpötilassa. Yksiköiden kokonaistehokkuuden tulisi olla yhtä suuri kuin talon lämpöhäviö, tässä tapauksessa - 6 kW. Tällaisten “halkeamien” kulutus ei ylitä 2 kW.
- Asennamme aurinkovoimalaa, joka pystyy tarjoamaan ilmastoinnin ympäri vuorokauden.
- Lämmitykseen kylminä päivinä kannattaa asentaa mikä tahansa perinteinen lämmönlähde - kattila, puuhella.
Tämän osan lopussa oleva video vahvistaa kuvatun piirin olevan täysin toiminnassa. Yksi merkittävä miinus: negatiivisessa lämpötilassa ilmastointilaitteiden hyötysuhde laskee jyrkästi, et voi tehdä ilman kattilan apua. Lauhkeissa ja pohjoisissa ilmasto-olosuhteissa aurinkomoduulit yksin eivät selviä.
Merkintä. Useimmat invertterijakoiset järjestelmät voivat toimia pakkasissa -15 ° C: seen saakka. COP-hyötysuhde laskee 1,5–2: een (kaksinkertainen määrä lämpöä syntyy, kun sähköä kulutetaan).
Paikallisten lämmittimien käyttö
Puhumme järjestelmän kustannusten huomattavasta alennuksesta käytettäessä vaatimattomia kuluttajia - tavallisia tuulettimia. Vaihtosuuntaajan puuttuessa 12 voltin lämmittimet on kytkettävä aurinkomoduuleihin (voit ottaa auton tai tehdä sen itse).
Kuinka koota aurinkoenergiageneraattori:
- Asennamme tarvittavan määrän paristoja, joiden käyttöjännite on 12 volttia.
- Yhdistämme ne 2,5 mm² johdoilla alla olevan kaavion mukaisesti - ilman vaihtosuuntaajaa.
- Yhdistämme kuorman - 12 V: n pienitehoinen tuulettimen lämmitin
Videon alla asiantuntija kuvaa yksityiskohtaisesti kaikki tällaisen yhteyden vivahteet. Menetelmä soveltuu yksittäisten huoneiden lämmittämiseen tuulettimen lämmittimillä 1–1,5 kW. Koko talon lämmittäminen on vaikeampaa - joudut kokoamaan useita erillisiä piirejä aurinkopaneeleilla, jotta johtimien poikkileikkaus ei kasva.
Lopullinen johtopäätös
Yksityisen talon täysi lämmitys aurinkopaneeleilla on erittäin vaikeaa. Ainoa enemmän tai vähemmän realistinen skenaario on jaettujen järjestelmien tai vielä paremmin geotermisen lämpöpumpun käyttö, joka on vähän riippuvainen kadun lämpötilasta. Asennus kuluttaa vähän sähköä, joten se voi toimia kodin SES: stä.
Poistimme artikkelista erityisesti rahoituskysymykset, koska puhumme teknisistä kysymyksistä. Mutta sinun on ymmärrettävä, että aurinkoenergian laitteet - paristot, akut, invertterit ja ohjausyksiköt - maksavat paljon rahaa. Ongelman ratkaisemiseksi on oltava hyvin ansaittua harrastajaa.
Piiri, jossa tyhjiöjakotukit on kytketty epäsuoraan vedenlämmittimeen, on halvempaa. Mutta tällä vaihtoehdolla on omat vaikeutensa, esimerkiksi lämmön kerääntyminen ja kollektorin pysähtyminen lämmön aikana. Aurinkoenergian hyödyntämisen vaikealle tehtävälle ei ole helppoa ratkaisua.