Azok a félvezető panelek, amelyek a nap energiáját villamos energiává alakítják, általában egy célra vannak felszerelve - a háztartási készülékek működésének biztosítása érdekében. Ezek a rajongók nem állnak meg itt, és megpróbálják a napelemeket a ház fűtésére adaptálni. Javasoljuk ennek az ötletnek a megvitatását, fontolóra veszi a fotovoltaikus panelek fűtésének lehetséges módjait. Az alternatív erőművek jövedelmezőségére és más pénzügyi kérdésekre nincs értelme, ez külön kérdés.
Hogyan működik egy naperőmű?
Nem fogjuk időt venni és beszélni arról, hogy a félvezető modulok miként generálják az áramot. De ha egy magánház napenergiáját szeretné megszervezni, el kell képzelnie a fotovoltaikus állomás elvét és ismernie kell az árnyalatokat, amelyek befolyásolják a ház energiáját.
A napenergia erőmű (SES) a következő elemekből áll (az alábbi ábra mutatja):
- egy vagy több panel, amely a nap sugárzását kapja;
- újratölthető akkumulátorok (akkumulátorok), amelyek felhalmozzák a generált villamos energiát;
- a vezérlő figyeli a töltöttséget, irányítja az áramot a kívánt áramkörre;
- az inverter a napelemek állandó feszültségét 220 V váltakozó áramúvá alakítja.
Érdekes pont. A modulok ára nem haladja meg a teljes berendezés költségének 30% -át. A fennmaradó 70% akkumulátorok, inverteres egység és vezérlő. A tartozékokat egy 12, 24 vagy 48 voltos üzemi feszültségre választják.
Egyszerűsítjük a rendszer algoritmusát:
- Nappali órákban az elemek áramot generálnak a vezérlőn keresztül.
- Az elektronikus egység megbecsüli az akkumulátor töltöttségi szintjét, majd az energiát a kívánt vonalra irányítja - töltéshez vagy a fogyasztókhoz (az inverterhez).
- Az inverter egység az egyenáramot váltakozó árammá alakítja normál paraméterekkel - 220 V / 50 Hz.
Kétféle vezérlő létezik: PWM és MPPT. A kettő közötti különbség a tápelemek töltésének módszerében és a feszültség veszteségek nagyságában rejlik. Az MPPT blokkok modernebb és gazdaságosabb. Különböző elemeket használnak: ólom-sav, gél és így tovább.
Ha több modul használatát tervezi, akkor 3 módon kapcsolódnak egymáshoz:
- A párhuzamos csatlakoztatási séma lehetővé teszi az áram növelését. Az összes elem "negatív" érintkezői az egyik vonalhoz, a "plusz" érintkezők a másikhoz vannak csatlakoztatva. A kimeneti feszültség változatlan marad.
- A soros áramkör használata lehetővé teszi a kimeneti feszültség növelését. Az első panel „mínusz” csatlakozója kapcsolódik a második „pluszához” és így tovább.
- A kombinált módszert akkor alkalmazzák, amikor mindkét paramétert meg kell változtatni - az áramszilárdságot és a feszültséget. Több modul sorba van kapcsolva, majd egy csoport csatlakozik egy közös hálózathoz párhuzamosan más hasonló csoportokkal.
Mennyi napelem szükséges a ház fűtéséhez
Úgy tűnik, hogy minden egyszerű. Körülbelül 10 kW = 10 000 watt hőenergia kerül felhasználásra egy 100 m²-es kicsi parasztház fűtésére. Ez a 0,1 kW teljesítményű 100 panel vagy 34 nagy teljesítményű, 300 W teljesítményű modul. Nem rakhat annyi akkumulátort a ház tetejére, de a lakásról nincs szó.
Referencia. A polikristályos technológiával előállított, 100 W teljesítményű fotovoltaikus elem mérete körülbelül 1020 x 700 mm vagy 0,71 m². Egy hasonló 300 W-os akkumulátor 1,68 m²-t (170 x 99 cm) foglal el.
Azonnal foglalást fogunk tenni, a kapott eredmény hibás, mivel nem veszi figyelembe a napenergia-rendszerek működésének sajátosságait:
- A fotovoltaikus modul maximális energiát biztosít, ha a sugarak az akkumulátor síkja felé 90 ° -kal esnek.Ha nem készít nyomkövetőt - olyan nyomkövető mechanizmust, amely a nap mozgása után elforgatja a panelt, az energia kb. 40% -át veszítjük el. Másrészt egy ilyen eszköz elektromos áramot is fogyaszt.
- A napsugárzás 1 m²-enkénti mennyisége - szigetelés - a lakóhely régiótól, a magasságtól és az árnyékolt területtől függ. Ezek a tényezők közvetlenül befolyásolják az akkumulátor teljesítményét.
- Az idő múlásával a modulok félvezető bevonása romlik, ennek eredményeként évente az elektromos energia kb. 1% -a veszít.
- Ha a fotoelektromos réteget a nap túlmelegedi, a panel teljesítménye is csökken.
- Az energia kis része elveszik a kapcsolódó berendezésekben - inverterekben, vezérlőkben, akkumulátorokban. Ez alkatrészek - transzformátorok, mikroáramkörök és egyéb elemek - banális melegítése.
- Ha a munkafelület porral szennyezett vagy hóval borított, további veszteségek merülnek fel.
- Vegye figyelembe, hogy télen a napfűtéshez a generált áramnak elegendőnek kell lennie a ház felmelegítéséhez és az akkumulátorok éjszakai töltéséhez.
Következtetés. Az akkumulátorok villamos teljesítményének egyetemes kiszámítása nem létezik minden országban és régióban. De a 10 kW feletti értéket meg kell duplázni (legalább), hogy a gyakorlatban tisztességes eredményt érjünk el. 200 száz wattos panelek igényelnek, amelyek területe több mint 140 m².
Megbízható módszer a pontos szigetelési adatok beszerzésére és a napelemek teljesítményének kiszámítására a helyi telepítő cégtől. Vagy tanulmányozza magát a terület insolációs térképét.
Javasoljuk a másik utat - felhasználva az autonóm napenergia-erőművek tulajdonosai tapasztalatait, és elolvasva véleményüket a tematikus fórumokon. Keressen ott a környéken élő felhasználókat, ha ingyen szeretne valós számokat szerezni. Íme néhány példa:
- A napenergia-ellátás autonóm rendszere, az oroszországi Leningrád régióban található. 6 darab 0,22 kW-os panelt (összesen 1,32 kW) telepítettek, és a csúcsteljesítmény egy felhőtlen téli napon 1177 watt volt. A témát a híres orosz nyelvű fórum tárgyalja.
- Anapa, akkumulátor teljesítménye - 2,2 kW, a számot nem tüntettük fel. Nappali órákban az erőmű kb. 9 kW teljesítményt generál.
- Moszkva, SES teljesítménye 2,64 kW. Június egészében a létesítmény 304 kW energiát generált.
Jegyzet. Ezen a címen áttekintéseket és egyéb hasznos információkat talál a SES működéséről.
Felhívjuk figyelmét, hogy a fűtéshez, a vízmelegítéshez és a háztartási szükségletekhez csak a napenergiát vettük figyelembe. Az akkumulátorok számának gyakorlati kiszámítása, lásd a videót:
Valódi fűtési módszerek
Amint megérti az előzőket, meglehetősen nehéz (és drága) megvalósítani egy ház teljes elektromos fűtését napelemekkel. Nem minden tulajdonos dönt úgy, hogy paneleket vásárol és telepít 100-150 m² területre egy kis ház vagy ház melegítése érdekében. Tehát az elektromos kazán + vízrendszer + fűtőtestek vázlata eltűnik.
De a napelemes modulokkal történő fűtés ötletét még mindig nem lehet utópiának hívni. Felsoroljuk a háztulajdonosok által a gyakorlatban megvalósított lehetőségeket:
- panelek és inverteres klímaberendezések, COP hatékonysági együttható 3,5–4;
- akkumulátorok közvetlen csatlakoztatása az elektromos fűtőberendezésekhez inverter nélkül;
- teljes értékű napenergia-erőmű építése, villamos energia eladása az államnak, a bevétel a hagyományos fűtés költségeinek fedezésére szolgál.
Kiegészítés. A panelek kiegészítő energiaforrásként történő felhasználása az alapvető fűtéshez nem értelme megvitatni - ez egy nyilvánvaló megoldás.
Kezdjük a harmadik lehetőséggel, amely érdekes a vállalkozók számára. Azokban az országokban, ahol az állam meghatározta az úgynevezett zöld tarifát, a háztulajdonos megújuló energiaforrásokból kaphat villamos energiát, és így profitot adhat a közös energiahálózathoz.Vagyis a háztulajdonos ugyanazokat a 200-300 napelemeket szerezte be, de jó áron értékesíti az energiát, és nem vesztegeti sokat hiába.
Például Ukrajnában a zöld tarifa meghaladja a szokásos háromszor (2019. június óta). 1 feltételt kell ellenállni: a SES minimális teljesítménye 30 kW. Építsen egy erőművet, szállítson energiát a hálózatra, és háromszor olcsóbban vásárol.
A fennmaradó 2 lehetőséget részletesebben megvizsgáljuk.
Légkondíciónálás
A módszer azon inverteres osztott rendszerek hatékonyságán alapul, amelyek négyszer több hőt szolgáltatnak a ház belsejébe, mint az elfogyasztott energia. Hogyan valósítsuk meg az ilyen fűtést:
- Mindenekelőtt maximalizáljuk az épület hőveszteségét - szigeteljük a falakat, a padlót és a tetőt, beépítjük az energiatakarékos ablakokat. Ideális hőfogyasztási mutató 100 m²-es házban - 6 kW.
- Megvásárolunk 2 inverteres kompresszorú klímaberendezést negatív utcai hőmérsékleten. Az egységek teljes teljesítményének meg kell egyeznie a ház hőveszteségével, esetünkben - 6 kW. Az ilyen „osztások” fogyasztás nem haladja meg a 2 kW-ot.
- Olyan napelemet telepítünk, amely éjjel-nappal képes légkondicionálást biztosítani.
- A leghidegebb napokon történő fűtéshez érdemes felszerelni bármilyen hagyományos hőforrást - kazánt, fatüzelőt.
A szakasz végén található videó megerősíti, hogy a leírt áramkör teljesen működőképes. Egy jelentős mínusz: negatív hőmérsékleten a légkondicionálók hatékonysága hirtelen csökken, kazán nélkül nem tud megtenni. Mérsékelt és északi éghajlaton a napmodulok önmagukban nem képesek megbirkózni.
Jegyzet. A legtöbb inverteres osztott rendszer -15 ° C-ig képes fagyban működni. A COP hatékonysága 1,5–2-re csökken (kétszer annyi hő keletkezik, mint az áramfogyasztás).
Helyi fűtőberendezések használata
Arról beszélünk, hogy a rendszer költségei jelentősen csökkennek, szerény fogyasztók - rendes ventilátor-melegítők - használata esetén. A frekvenciaváltó hiánya miatt a 12 V-os fűtőberendezéseket csatlakoztatni kell a szolármodulokhoz (autóval is elviheti, vagy megteheti).
Napenergia-generátor összeállítása:
- Telepítjük a szükséges számú akkumulátort 12 V üzemi feszültséggel.
- Összekapcsoljuk 2,5 mm²-es vezetékekkel az alábbi ábra szerint - inverter nélkül.
- Összekapcsoljuk a terhelést - egy 12 V-os kis teljesítményű ventilátor-melegítőt
Az alábbiakban a videóban a szakember részletesen leírja egy ilyen kapcsolat minden árnyalatait. A módszer alkalmas külön helyiségek fűtésére 1–1,5 kW ventilátoros melegítőkkel. Az egész ház melegítése nehezebb - több különálló áramkört kell összegyűjtenie napelemekkel, hogy ne növelje a vezetékek keresztmetszetét.
Záró következtetés
Nagyon nehéz egy magánház teljes melegítését napelemekkel végezni. Az egyetlen többé-kevésbé reális forgatókönyv a megosztott rendszerek használata, vagy még jobb, egy geotermikus hőszivattyú használata, amely kevéssé függ az utcai hőmérséklettől. A telepítés kevés energiát fogyaszt, tehát otthoni SES-ből képes működni.
Kifejezetten kizártuk a pénzügyi kérdéseket a cikkből, mivel technikai kérdésekről beszéltünk. De meg kell értenie, hogy a napenergia berendezései - elemek, elemek, inverterek és vezérlőegységek - nagyon sok pénzt fizetnek. A probléma sikeres megoldásához jól megkeresett rajongónak kell lennie.
Olcsóbb lesz egy kör, amelynek vákuumcsatornái közvetett vízmelegítőhöz vannak csatlakoztatva. Ennek az opciónak azonban vannak saját nehézségei, például a hő felhalmozódása és a kollektor stagnálása hő közben. A napenergia hasznosításának nehéz feladatára nincs egyszerű megoldás.