Güneş enerjisini elektriğe dönüştüren yarı iletken paneller genellikle bir amaç için kurulur - ev aletlerinin çalışmasını sağlamak için. Bu meraklılar orada durmuyor ve evi ısıtmak için güneş panellerini uyarlamaya çalışıyorlar. Bu fikri tartışmanızı öneririz, fotovoltaik paneller kullanarak olası ısıtma yöntemlerini düşünün. Alternatif enerji santrallerinin ve diğer finansal konuların karlılığı mantıklı değil, ayrı bir konudur.
Bir güneş enerjisi santrali nasıl çalışır
Zaman ayırmayacağız ve yarı iletken modüllerin nasıl akım ürettiği hakkında konuşmayacağız. Ancak özel bir evin güneş enerjisini ısıtmak istiyorsanız, fotovoltaik istasyon prensibini hayal etmeniz ve gücünü etkileyen tüm nüansları bilmeniz gerekir.
Güneş enerjisi santrali (SES) aşağıdaki elemanlardan oluşur (aşağıdaki şemada gösterilmiştir):
- güneşten radyasyon alan bir veya daha fazla panel;
- üretilen elektriği biriktiren şarj edilebilir piller (piller);
- kontrolör şarj seviyesini izler, akımı istenen devreye yönlendirir;
- inverter, güneş panellerinin sabit voltajını 220 V alternatif akıma dönüştürür.
İlginç bir nokta. Modüllerin fiyatı, komple bir ekipman setinin maliyetinin% 30'undan fazla değildir. Kalan% 70'lik kısım piller, bir invertör ünitesi ve bir kontrolördür. Aksesuarlar 12, 24 veya 48 voltluk bir çalışma gerilimi için seçilir.
Sistemin algoritmasını basitleştiriyoruz:
- Gündüz saatlerinde piller denetleyici üzerinden akım üretir.
- Elektronik ünite akü şarj seviyesini tahmin eder, ardından enerjiyi şarj için veya tüketicilere (eviriciye) istenen hatta yönlendirir.
- Evirici ünitesi, 220 V / 50 Hz standart parametrelerle doğru akımı alternatif akıma dönüştürür.
2 tip kontrolör vardır - PWM ve MPPT. İkisi arasındaki fark, güç elemanlarını şarj etme yönteminden ve voltaj kayıplarının büyüklüğünden oluşur. MPPT blokları daha modern ve ekonomiktir. Farklı piller kullanılır: kurşun-asit, jel vb.
Birkaç modül kullanmayı planlıyorsanız, bunlar 3 yolla birbirine bağlanır:
- Paralel bağlantı şeması, devredeki akımı artırmanıza izin verir. Tüm pillerin "negatif" kontakları bir hatta, "artı" kontakları diğerine bağlıdır. Çıkış gerilimi değişmeden kalır.
- Seri bir devre kullanılması çıkış voltajını artırmayı mümkün kılar. İlk panelin “eksi” terminali ikincinin “artı” sına bağlanır vb.
- Kombine yöntem, her iki parametreyi de değiştirmeniz gerektiğinde kullanılır - akım gücü ve voltaj. Birkaç modül seri olarak bağlanır, daha sonra bir grup diğer benzer gruplara paralel olarak ortak bir ağa bağlanır.
Bir evi ısıtmak için ne kadar güneş paneline ihtiyacınız var?
Her şeyin basit olduğu anlaşılıyor. 100 m²'lik küçük bir kır evini ısıtmak için yaklaşık 10 kW = 10.000 watt termal enerji kullanılacaktır. Bu, 0.1 kW'lık 100 panel veya 300 watt'lık 34 büyük modüldür. Evin çatısına çok fazla pil koyamazsınız, ancak daire hakkında konuşma yok.
Referans. Polikristalin teknolojisi ile üretilen 100 W gücünde 1 fotovoltaik hücrenin boyutu, yaklaşık 1020 x 700 mm veya 0.71 m²'dir. Benzer 300 W'lık bir batarya 170 x 99 cm (1.68 m²) kaplar.
Hemen rezervasyon yapacağız, elde edilen sonuç yanlıştır, çünkü güneş enerjisi sistemlerinin işletim özelliklerini dikkate almaz:
- Fotoelektrik modül, ışınlar pilin düzlemine 90 ° açıyla düştüğünde maksimum güç sağlar.Bir izleyici yapmazsanız - güneşin hareketinden sonra paneli döndüren bir izleme mekanizması, enerjinin yaklaşık% 40'ını kaybederiz. Öte yandan, böyle bir cihaz da elektrik tüketir.
- 1 m² başına güneş radyasyonu miktarı - güneşlenme - ikamet bölgesine, rakım ve gölgeli alana bağlıdır. Bu faktörler pil performansını doğrudan etkiler.
- Zamanla, modüllerin yarı iletken kaplaması bozulur, bunun sonucunda elektrik gücünün yaklaşık% 1'i yıllık olarak kaybedilir.
- Fotoelektrik tabaka güneş tarafından aşırı ısınırsa, panelin performansı da düşer.
- Enerjinin küçük bir kısmı ilgili ekipmanlarda - invertörler, kontrolörler, piller - kaybolur. Bu, parçaların banal bir ısınmasıdır - transformatörler, mikro devreler ve diğer elementler.
- Çalışma yüzeyi tozla kirlendiğinde veya karla kaplandığında, ek kayıplar meydana gelir.
- Güneşin kışın ısınması için üretilen elektriğin evi ısıtmak ve pilleri gece boyunca şarj etmek için yeterli olması gerektiğini unutmayın.
Sonuç. Tüm ülkeler ve bölgeler için uygun pillerin elektrik gücünün evrensel bir hesaplaması yoktur. Ancak uygulamada iyi bir sonuç elde etmek için 10 kW'ın üzerinde açıklanan rakam iki katına çıkmalıdır (en azından). 140 m²'den fazla bir alanı kapsayan 200 yüz watt panele ihtiyacınız olacak.
Yerel kurulum şirketinizle iletişime geçerek doğru güneşlenme verileri almanın ve güneş panellerinin performansını hesaplamanın güvenilir bir yolu vardır. Veya bölgenin güneşlenme haritasını kendiniz inceleyin.
Diğer yoldan gitmenizi öneririz - güneş otonom santral sahiplerinin deneyimlerini kullanmak, tematik forumlardaki yorumlarını okuyun. Ücretsiz olarak gerçek sayılar almak istiyorsanız, bölgenizde yaşayan kullanıcıları bulun. İşte bazı örnekler:
- Leningrad bölgesinde, Rusya'da bulunan otonom güneş enerjisi kaynağı sistemi. Her biri 0.22 kW'lık 6 panel (toplam 1.32 kW) kuruldu, bulutsuz bir kıştaki tepe gücü 1.157 watt. Konu ünlü Rus dili forumunda tartışıldı.
- Anapa, pil performansı - 2.2 kW, sayı gösterilmiyor. Gün ışığında, santral yaklaşık 9 kW güç üretir.
- Moskova, SES gücü 2.64 kW. Haziran ayı boyunca, tesis 304 kW enerji üretti.
Not. Bu adreste SES'in çalışmasıyla ilgili incelemeleri ve diğer faydalı verileri bulacaksınız.
Lütfen dikkat: sadece ısıtma, su ısıtma ve diğer ev ihtiyaçları için güneş enerjisini dikkate almadık. Pratikte pillerin sayısı nasıl hesaplanır, videoya bakın:
Gerçek ısıtma yöntemleri
Yukarıdakileri anladığınız gibi, bir evin güneş panelleri ile tam elektrikli ısıtmasını gerçekleştirmek oldukça zordur (ve pahalıdır). Her sahip, küçük bir evi veya evi ısıtmak için 100-150 m²'lik bir alana panel satın almaya ve kurmaya karar vermeyecektir. Böylece, elektrikli kazan + su sistemi + ısıtma radyatörlerinin şeması kaybolur.
Ancak güneş modülleri ile ısıtma fikri hala ütopya olarak adlandırılamaz. Uygulamada ev sahipleri tarafından uygulanan seçenekleri listeliyoruz:
- paneller ve COP verimlilik katsayısı 3,5-4 olan inverter klimalar;
- aküleri invertör olmadan doğrudan elektrikli ısıtıcılara bağlamak;
- tam teşekküllü bir SES inşası, devlete elektrik satışı, gelirler geleneksel ısıtma için ödeme yapmaya gider.
İlave. Panellerin temel ısıtma için ek enerji kaynakları olarak kullanılması tartışmak mantıklı değildir - bu bariz bir çözümdür.
Girişimciler için ilginç olan üçüncü seçenekle başlayalım. Devletin sözde yeşil tarife kurduğu ülkelerde, ev sahibi yenilenebilir kaynaklardan elektrik alabilir ve kar elde ederek ortak enerji ağına verebilir.Yani, ev sahibi aynı 200-300 güneş panelini edinir, ancak iyi bir fiyata enerji satar ve boşuna çok fazla harcamaz.
Örneğin, Ukrayna'da yeşil tarife her zamanki 3 saati aşıyor (Haziran 2019 itibariyle). 1 koşula dayanmak gerekir: SES'in minimum kapasitesi 30 kW'dır. Bir enerji santrali inşa edin, şebekeye enerji sağlayın ve üç kat daha ucuza satın alın.
Kalan 2 seçenek daha ayrıntılı olarak ele alınacaktır.
Klima
Yöntem, evin içine tüketilen enerjiden dört kat daha fazla ısı veren invertör ayrık sistemlerinin verimliliğine dayanmaktadır. Bu tür bir ısıtma nasıl gerçekleştirilir:
- Her şeyden önce, binanın ısı kaybını en üst düzeye çıkarıyoruz - duvarları, zeminleri ve çatıyı yalıtıyor, enerji tasarruflu pencereler kuruyoruz. 100 m² - 6 kW ev için ideal bir ısı tüketimi göstergesi.
- Negatif sokak sıcaklığında çalışan inverter kompresörlü 2 klima satın alıyoruz. Ünitelerin toplam performansı, evin ısı kaybına eşit olmalıdır, bizim durumumuzda - 6 kW. Bu tür “bölünmelerin” tüketimi 2 kW'ı aşmayacaktır.
- 24 saat klima sağlayabilecek bir güneş istasyonu kuruyoruz.
- En soğuk günlerde ısıtma için, herhangi bir geleneksel ısı kaynağını (bir kazan, odun sobası) kurmaya değer.
Bu bölümün sonundaki video, açıklanan devrenin tamamen çalışır durumda olduğunu teyit eder. Önemli bir eksi: negatif bir sıcaklıkta, klimaların verimliliği keskin bir şekilde azalır, bir kazan yardımı olmadan yapamazsınız. Ilıman ve kuzey iklimlerinde, güneş modülleri tek başına baş edemez.
Not. Çoğu inverter split sistemi -15 ° C'ye kadar olan donlarda çalışabilir. COP verimliliği 1,5–2'ye düşürülür (elektrik tüketildiğinde iki kat daha fazla ısı üretilir).
Yerel ısıtıcıların kullanımı
Sıradan fanlı ısıtıcılar gibi iddiasız tüketicilerin kullanılması durumunda sistemin maliyetinde önemli bir düşüşten bahsediyoruz. Bir invertör eksikliği nedeniyle, 12 voltluk ısıtıcıların güneş modüllerine bağlanması gerekecektir (bir araba alabilir veya kendiniz yapabilirsiniz).
Bir güneş enerjisi jeneratörü nasıl monte edilir:
- Çalışma voltajı 12 volt olan gerekli sayıda pil takıyoruz.
- Onları aşağıdaki şemaya göre 2,5 mm² kablolarla - invertör olmadan bağlarız.
- Yükü bağlarız - 12 V'luk düşük güçlü bir fan ısıtıcı.
Aşağıda videoda uzman, böyle bir bağlantının tüm nüanslarını ayrıntılı olarak açıklamaktadır. Yöntem, 1–1,5 kW fan ısıtıcılı bireysel odaları ısıtmak için uygundur. Tüm evi ısıtmak daha zordur - tellerin kesitini arttırmamak için güneş panelleri ile birkaç ayrı devre toplamanız gerekir.
Final sonucu
Güneş panelleri ile özel bir evin tam ısıtılması çok zordur. Tek veya daha az gerçekçi senaryo, bölünmüş sistemlerin veya daha iyisi, sokak sıcaklığına çok az bağımlı olan bir jeotermal ısı pompası kullanılmasıdır. Kurulum az elektrik tüketir, bu nedenle evdeki SES'den çalışabilir.
Teknik konulardan bahsettiğimiz için mali sorunları özellikle makaleden hariç tuttuk. Ancak, güneş enerjisi ekipmanının - piller, piller, invertörler ve kontrol üniteleri - çok paraya mal olduğunu anlamalısınız. Sorunu başarılı bir şekilde çözmek için, iyi kazanılmış bir meraklı olmanız gerekir.
Dolaylı bir su ısıtıcısına bağlı vakum manifoldlarına sahip bir devre daha ucuz olacaktır. Ancak bu seçeneğin kendi zorlukları vardır, örneğin ısı birikimi ve ısı sırasında toplayıcının durması. Güneş enerjisinden yararlanmanın zor görevine kolay bir çözüm yoktur.