Надія на енергетичну незалежність: можливість забезпечувати електроенергією свій дім без щомісячної плати за комунальні послуги та не постраждати від відключень електроенергії чи збоїв у комунальних послугах стає все більш звичним явищем. Рушійною силою цих зусиль є автономна-система сонячної енергії. Робота автономних-систем фізично чи іншим чином не залежить від енергетичної компанії, як-системи, пов’язані з мережею, натомість є повністю автономною-системою виробництва, зберігання та розподілу електроенергії. Сонячна-система автономної роботи є прикладом системи із «замкнутим циклом» і забезпечуватиме електроенергією будиночок у лісі, кемпер чи автофургон чи інші віддалені місця, які не мають доступу до електромережі.
Єдиний спосіб досягти повного відключення від постачальника енергії – це мати на своїй території незалежну сонячну енергосистему. Для цього недостатньо встановити лише пару сонячних батарей на даху; ви повинні спочатку вирішити, скільки електроенергії ви використовуєте, а потім розробити незалежну сонячну енергетичну систему, яка може забезпечити вас такою кількістю електроенергії. Сонячна енергетична система також має відповідати розмірам для ваших конкретних потреб у споживанні енергії, оскільки придбання занадто великої або занадто малої кількості сонячних електричних панелей призведе до марної витрати енергії, а також до частого розрядження батареї та майже повної відсутності прибутку від вашої установки. У цій статті представлено порівняння деяких найважливіших факторів, які слід враховувати при створенні сонячної енергетичної системи з низькими експлуатаційними витратами та надійною довгостроковою-ефективністю.
1. Основні компоненти: анатомія системи
Для того, щоб виконати обчислення точно, важливо, по-перше, розуміти функцію кожного з чотирьох компонентів, які складають автономну-систему (автономну-систему).
Сонячні панелі (фотоелектричні): Практично всі фотоелектричні системи складаються з сонячних панелей і їх різноманітних технологій. Елементи сонячної панелі, які перетворюють світло (сонячне випромінювання) в електрику (постійний струм постійного струму -), називаються фотоелектричними елементами, а процес, у якому вони перетворюють світло в електрику, називається фотоелектричним ефектом.
Контролер заряду постійного струму (регулювання):Електроенергія постійного струму надходить із сонячних панелей у цей пристрій, який використовується як шлюз. Основна відповідальність контролера заряду полягає в регулюванні напруги та сили струму, що надходить від ваших сонячних панелей, щоб ви не перезаряджали свої батареї, тим самим гарантуючи, що ваші батареї не будуть пошкоджені.
Для не-мережевих систем найкращим вибором контролера буде контролер відстеження максимальної потужності (MPPT) замість старішої моделі з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ), оскільки контролери MPPT відстежують максимальну точку потужності для фотоелектричних панелей, забезпечуючи набагато більшу ефективність, ніж контролери ШІМ, особливо в холодну або похмуру погоду.
Банк батареї (зберігання):Акумуляторна батарея вважається серцем автономної сонячної системи-. Оскільки 100% виробництва сонячної фотоелектричної енергії не відбувається вночі, тому необхідно мати щось, у якому можна було б зберігати всю надлишкову електроенергію, вироблену в години пікового виробництва електроенергії, для використання вночі, а також у похмурі/дощові дні.
Незважаючи на те, що залиті свинцево-кислотні-батареї дешевші за-початкову вартість; Літій-залізо-фосфатні (LiFePO₄) батареї стають новим галузевим стандартом типу акумуляторів для нових установок завдяки значно довшому терміну служби, більшій глибині розряду та-не потребують обслуговування.
Інвертор:Кількість енергії, що зберігається у ваших акумуляторах, є низькою напругою постійного струму. Однак для роботи більшості побутових приладів використовується напруга змінного струму (AC). Щоб перетворити низьку напругу постійного струму від ваших акумуляторів на придатну для використання напругу змінного струму (зазвичай або 120 вольт або 240 вольт) для інших ваших приладів (світильників, холодильників тощо), вам потрібно буде придбати інвертор.
Щоб працювати з чутливим обладнанням, вам знадобиться інвертор із чистою синусоїдальною хвилею, оскільки він забезпечує плавний вихід синусоїдальної хвилі (ідеально підходить для належної роботи чутливого електронного обладнання).
2. Критичний перший крок: аналіз навантаження
Ви не можете вибрати будь-який компонент, поки не дізнаєтеся, скільки енергії ви фактично використовуєте. Цей процес називається аналізом навантаження або енергоаудитом.
Щоб визначити, скільки ват споживає ваш офіс або дім щодня (щоб виконати цей розрахунок), вам потрібно знати кілька частин інформації про будь-який прилад, який ви використовуєте. Зокрема, вам потрібно знати, скільки електроенергії споживає кожен із ваших приладів у розрахунку на-ват, скільки часу пристрої працюють щодня та скільки ватів споживають ваші прилади на годину. Ще одна причина, чому автономні системи-не виправдовують очікувань користувачів, полягає в тому, що небагато систем були правильно підібрані відповідно до пікового використання.
3. Розмір акумуляторної батареї: фактор автономності
Знаючи щоденне споживання, ви можете збільшити розмір акумулятора. Ключове питання тут – «Дні автономії». Це означає, скільки днів ви хочете, щоб ваша система працювала без впливу сонця (тобто під час снігової бурі або тривалого хмарного періоду).
Більшість-розробників автономних систем рекомендують мінімум 2{2}}3 дні автономної роботи для своїх автономних систем. Крім того, важливо уникати надмірного розряду акумуляторів, щоб продовжити термін їх служби. Для літієвих батарей можна використовувати 80-90%, але це потрібно враховувати при розрахунку ємності.
4. Розмір сонячної батареї: перезарядка банку
Сонячна батарея має бути достатньо потужною, щоб заряджати акумуляторну батарею, одночасно живлячи щоденні навантаження. Основною змінною тут є пік сонячних годин. Це не те саме, що загальна тривалість світлового дня; це кількість годин на день, коли інтенсивність сонячного світла в середньому становить 1000 Вт на квадратний метр.
Місцезнаходження в Арізоні може мати 6 годин пік сонячного світла, тоді як місце в Сіетлі може мати лише 3 години. Щоб визначити розмір вашої сонячної батареї, розділіть щоденне споживання на години пік сонця у вашому місці.
5. Інвертор і напруга системи
Вам також потрібно буде вибрати інвертор, який зможе витримати «стрибки» напруги або максимальне навантаження. Незважаючи на те, що ваше звичайне використання може бути низьким, водяний насос або двигун холодильника можуть споживати в 3-5 разів більше, ніж звичайне споживання, коли спочатку ввімкнено. Інвертор, який не може витримати цей сплеск, спрацює.
Необхідно визначити напругу системи 12 В, 24 В або 48 В. Менші системи (наприклад, фургони чи невеликі кабіни) зазвичай використовують 12 В, тому в будинках зазвичай потрібні системи 24 В або 48 В через збільшену відстань між батареями та приладами. Системи з вищою напругою є вигідними, оскільки потрібна менш дорога та тонша мідна проводка, а втрати потужності менші на відстані.
6. Розташування, ефективність і адаптивність
Нарешті, технічні характеристики — не єдиний фактор. Фізичне розташування ваших панелей має вирішальне значення. У північній півкулі панелі в ідеалі мають бути спрямовані на південь під кутом нахилу, який дорівнює вашій широті, щоб максимально збільшити експозицію.
Крім того, нещодавні наукові дослідження підкреслюють необхідність «факторів адаптації» в-немережевому проектуванні, особливо в регіонах, що розвиваються. Такі фактори, як спроможність користувача платити за технічне обслуговування, структурна цілісність даху і навіть можливість переміщення системи є життєво важливими міркуваннями, які часто не враховуються в рамках стандартних розмірів.
Висновок
Враховуйте загальні потреби в енергії та кількість сонячних панелей, які ви можете розмістити на доступній даху чи земельній ділянці. Єдиним іншим фактором є вибір між панелями Mono та Poly. Це довгий і звивистий шлях, усіяний наукою та математикою. Проте автономна-мережева сонячна пригода досягає кульмінації в самодостатності – величезній винагороді. Окрім значного порогу знань для точного прогнозування навантажень системи та мінімізації втрат електроенергії, необхідна здатність визначати розмір акумуляторних батарей для досягнення автономного стану. Здатність узгодити сонячні батареї з місцевими сонячними годинами та вибрати відповідні інвертори також є необхідною умовою для побудови систем, які виробляють чисту електроенергію та працюють у тихій самоті протягом наступних років. Будь то система DIY або професійна система, знання цих принципів змусить сонце працювати на вас.
