Факторы настройки для автономной солнечной системы

Надежда на энергетическую независимость: возможность обеспечить свой дом электроэнергией без ежемесячной оплаты коммунальных услуг и не зависеть от отключений электроэнергии или сбоев в коммунальных услугах становится все более распространенным явлением. Движущей силой этих усилий является автономная-солнечная энергосистема. Автономные-системы физически или иным образом не зависят от энергетической компании в работе, как системы,-связанные с сетью, а представляют собой полностью автономную-систему производства, хранения и распределения электроэнергии. Автономная солнечная энергосистема-является примером системы с «замкнутым контуром» и обеспечивает питание хижины в лесу, кемпера или дома на колесах или других удаленных мест, не имеющих доступа к электросети.

Единственный способ добиться полного отключения от поставщика энергии – это иметь на своей территории независимую солнечную энергетическую систему. Для этого недостаточно установить всего пару солнечных батарей на крыше; сначала вы должны решить, сколько электроэнергии вы используете, а затем спроектировать независимую солнечную энергосистему, которая сможет обеспечить вас этим количеством электроэнергии. Солнечная энергетическая система также должна быть подходящего размера для ваших конкретных потребностей в потреблении энергии, поскольку покупка слишком большого или слишком малого количества солнечных электрических панелей приведет к напрасной трате энергии, а также к частому разряду батарей и практически к полному отсутствию дохода от вашей установки. В этой статье представлено сравнение некоторых наиболее важных факторов, которые следует учитывать при создании солнечной энергосистемы с низкими эксплуатационными расходами и надежной долгосрочной-работой.

Для точного выполнения расчетов важно, во-первых, понять функцию каждого из четырех компонентов, составляющих автономную-сетевую (автономную-систему).

Солнечные панели (фотоэлектрические). Практически все фотоэлектрические системы состоят из солнечных панелей и различных технологий на их основе. Элементы солнечной панели, которые преобразуют свет (солнечное излучение) в электричество (постоянный ток -), называются фотоэлектрическими элементами, а процесс, в котором они преобразуют свет в электричество, называется фотоэлектрическим эффектом.

Контроллер заряда постоянного тока (регулирование):Электричество постоянного тока поступает от солнечных панелей в это устройство, которое используется в качестве шлюза. Основная обязанность контроллера заряда — регулировать напряжение и силу тока, поступающего от ваших солнечных панелей, чтобы вы не перезаряжали батареи и тем самым не допустили их повреждения.

Для автономных систем-предпочтительным выбором контроллера будет контроллер с отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT), а не более старая модель с широтно-импульсной модуляцией (PWM), поскольку контроллеры MPPT отслеживают точку максимальной мощности для фотоэлектрических панелей, обеспечивая гораздо большую эффективность, чем контроллеры с ШИМ, особенно в холодных или пасмурных погодных условиях.

Батарейный блок (Хранение):Батарейный блок считается сердцем автономной-солнечной системы. Поскольку 100% выработки солнечной фотоэлектрической энергии не происходит ночью, поэтому необходимо иметь что-то, где можно хранить всю избыточную электроэнергию, производимую в часы пиковой выработки электроэнергии, для использования в ночное время, а также в пасмурные/дождливые дни.

Хотя залитые свинцово-кислотные-аккумуляторы дешевле-с точки зрения первоначальной стоимости; Литий-железо-фосфатные батареи (LiFePO₄) становятся новым отраслевым стандартом для новых установок благодаря гораздо более длительному сроку службы, большей глубине разряда и-необслуживаемости.

Инвертор:Количество энергии, хранимой в ваших батареях, соответствует низкому напряжению постоянного тока. Однако большинство бытовых приборов используют для работы напряжение переменного тока (AC). Чтобы преобразовать низкое напряжение постоянного тока от ваших батарей в полезное переменное напряжение (обычно 120 или 240 В) для других ваших приборов (светильников, холодильников и т. д.), вам необходимо приобрести инвертор.

Для работы чувствительного оборудования вам понадобится инвертор с чистой синусоидой, поскольку он обеспечивает плавный выходной синусоидальный сигнал (идеально подходит для правильной работы чувствительного электронного оборудования).

Вы не можете выбрать какой-либо компонент, пока не узнаете, сколько энергии вы фактически используете. Этот процесс называется анализом нагрузки или энергоаудитом.

Чтобы определить, сколько ватт ежедневно потребляет ваш офис или дом (чтобы выполнить этот расчет), вам необходимо знать несколько сведений о любом приборе, который вы используете. В частности, вам необходимо знать, сколько электроэнергии потребляет каждое из ваших устройств на-ватт, как долго устройства работают каждый день и сколько ватт потребляют ваши устройства в час. Еще одна причина, по которой автономные системы не оправдывают ожиданий пользователей, заключается в том, что лишь немногие системы правильно подобраны с учетом пиковой нагрузки.

Зная ваше ежедневное потребление, вы можете определить размер аккумуляторной батареи. Ключевой вопрос здесь – «Дни автономии». Это означает, сколько дней вы хотите, чтобы ваша система работала без воздействия солнца (т. е. во время снежной бури или продолжительного облачного периода).

Большинство разработчиков автономных-систем рекомендуют автономность своих автономных систем в течение как минимум 2-3 дней. Кроме того, крайне важно избегать чрезмерной разрядки аккумуляторов, чтобы продлить срок их службы. Для литиевых батарей допустимо использовать 80–90%, но это необходимо учитывать при расчете емкости.

Вам также необходимо будет выбрать инвертор, способный справиться с «скачком» мощности или максимальной нагрузкой. Даже если ваше обычное использование может быть низким, водяной насос или двигатель холодильника могут использовать в 3–5 раз больше обычного потребления при первоначальном включении. Инвертор, который не может выдержать этот скачок напряжения, отключится.

Необходимо определить напряжение системы 12 В, 24 В или 48 В. Меньшие системы (например, фургоны или небольшие кабины), как правило, используют напряжение 12 В, поэтому в домах обычно требуются системы на 24 В или 48 В из-за увеличенного расстояния между батареями и приборами. Преимущества систем с более высоким напряжением заключаются в том, что требуется менее дорогая и более тонкая медная проводка, а потери мощности на расстоянии меньше.

Наконец, технические характеристики — не единственные факторы. Физическое расположение ваших панелей имеет решающее значение. В северном полушарии панели в идеале должны быть обращены на юг под углом наклона, равным вашей широте, чтобы максимизировать экспозицию.

Кроме того, недавние научные исследования подчеркивают необходимость использования «факторов адаптации» при проектировании автономных сетей, особенно в развивающихся регионах. Такие факторы, как способность пользователя платить за техническое обслуживание, структурная целостность крыши и даже возможность перемещать систему, являются жизненно важными факторами, которые часто упускаются из виду в рамках стандартных расчетов.

Учитывайте общие потребности в энергии и количество солнечных панелей, которые вы можете разместить на имеющейся крыше или земельном участке. Единственное, что нужно учитывать, — это выбор между панелями Mono и Poly. Это долгий и извилистый путь, полный науки и математики. Тем не менее, автономное солнечное приключение завершается самодостаточностью, что является огромной наградой. Помимо значительного порога знаний для точного прогнозирования нагрузки на систему и минимизации потерь мощности, необходимым условием является способность выбирать аккумуляторные батареи для достижения автономного состояния. Способность адаптировать солнечные батареи к местному солнечному времени и выбирать подходящие инверторы также является необходимым условием для создания систем, которые производят чистую энергию и работают в тихом одиночестве в течение многих последующих лет. Будь то система DIY или профессиональная система, знание этих принципов заставит солнце работать на вас.