Τροφοδοσία με ηλιακούς συλλέκτες: Συναρμολόγηση συστήματος DIY

Το περιεχόμενο του άρθρου



Το άρθρο εξετάζει την πρακτική εφαρμογή των ηλιακών συλλεκτών, περιγράφει λεπτομερώς τους κόμβους που είναι απαραίτητοι για μια αδιάλειπτη τροφοδοσία, ανεξάρτητη σύνδεση και ρύθμιση των ηλιακών συλλεκτών.

Παροχή ηλιακής ενέργειας

Εξοπλισμός συστήματος τροφοδοσίας: εύρος, χαρακτηριστικά

Στο προηγούμενο άρθρο, εξετάσαμε τους τύπους των ηλιακών συλλεκτών. Αλλά στα συστήματα παραγωγής ηλιακής ενέργειας, αυτά τα στοιχεία είναι μόνο πρωτεύοντες μετατροπείς. Για να δημιουργήσουμε μια πλήρη εγκατάσταση οικιακής ενέργειας, χρειαζόμαστε το ακόλουθο σύνολο εξοπλισμού:

  • ελεγκτής φόρτισης μπαταρίας
  • μπαταρία αποθήκευσης (κοινή τράπεζα αποθεμάτων)
  • μετατροπέας τάσης

Ελεγκτές φόρτισης μπαταρίας είναι δύο τύπων: ελεγκτές PWM (ελεγκτές PWM) και ελεγκτές OTMM (ελεγκτές MPPT).

Ο ελεγκτής PWM είναι μια απλούστερη και φθηνότερη συσκευή που ελέγχει τη φόρτιση της μπαταρίας. Η απόδοση ενός ελεγκτή PWM είναι συνήθως υψηλότερη από εκείνη ενός ελεγκτή OTMM λόγω του γεγονότος ότι στο αρχικό στάδιο φόρτισης συνδέει την μπαταρία σχεδόν απευθείας με την ηλιακή μπαταρία χωρίς να μετατρέπει την παραγόμενη τάση. Συνιστάται να χρησιμοποιούνται ελεγκτές OTMM με μονάδες με μη τυπική τάση εξόδου 28 V και υψηλότερη.

Ελεγκτής PWM

Η χρήση ελεγκτών OTMM θα δικαιολογείται οικονομικά σε συστήματα παραγωγής με ονομαστική ισχύ άνω των 400 W. Ένας άλλος λόγος για τη χρήση ενός τέτοιου ελεγκτή είναι ο σχεδιασμός ενός ηλιακού σταθμού για παραγωγή ενέργειας όλο το χρόνο. Στις νεφελώδεις χειμερινές μέρες, όταν φορτίζετε μπαταρίες, ο ελεγκτής OTMM θα δείξει την καλύτερη πλευρά του.

Μπαταρία στο ηλιακό σύστημα τροφοδοσίας παίζει το ρόλο ενός buffer που συσσωρεύει ηλεκτρική ενέργεια.

Ηλιακή μπαταρία

Σε αντίθεση με όλους τους άλλους εξοπλισμούς ηλιακών σταθμών, η μπαταρία είναι αναλώσιμο είδος. Επομένως, όσο περισσότερο λειτουργεί χωρίς αντικατάσταση, τόσο μικρότερη είναι η περίοδος αποπληρωμής των στοιχείων που αγοράσατε. Για να λειτουργεί η μπαταρία για μεγάλο χρονικό διάστημα, πρέπει να πλησιάσετε υπεύθυνα την επιλογή της. Οι κύριες παράμετροι της μπαταρίας που ενδιαφέρουν τον δυνητικό ιδιοκτήτη είναι:

  • τάση (Volt, V) – πωλούνται ηλιακές μπαταρίες 12, 24 και 48 V. Για μικρούς οικιακούς σταθμούς χωρητικότητας 200-300 W, οι μπαταρίες 12 V είναι αρκετά κατάλληλες.
  • ηλεκτρική χωρητικότητα (Ampere; hour, A? h) – χαρακτηρίζει την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να συσσωρευτεί. Συνεπώς, όσο μεγαλύτερη είναι αυτή η παράμετρος, τόσο περισσότερο μπορεί να λειτουργεί το ηλεκτρικό σύστημα σε αυτόνομη λειτουργία (σε συννεφιά και τη νύχτα).
  • επίπεδο αυτοεκφόρτισης (% της ονομαστικής χωρητικότητας) – όσο χαμηλότερη είναι αυτή η παράμετρος, τόσο καλύτερη είναι η μπαταρία.

Μετατροπέας τάσης σχεδιασμένο να μετατρέπει τη σταθερή τάση της μπαταρίας σε εναλλασσόμενη τάση του δικτύου 220 V που τροφοδοτεί το φορτίο του νοικοκυριού.

Παροχή ηλιακής ενέργειας

Υπάρχει ένα ευρύ φάσμα μετατροπέων στην αγορά με μια ποικιλία λειτουργιών. Μεταξύ των πιο σημαντικών παραμέτρων είναι οι ακόλουθες:

  • ισχύς μετατροπέα;
  • τάση πρωτεύοντος κυκλώματος (τάση της συνδεδεμένης μπαταρίας).
  • την παρουσία ενσωματωμένων προστατευτικών (έναντι υπερφόρτωσης, έναντι αναστροφής πολικότητας μπαταρίας, έναντι βραχυκυκλώματος στο φορτίο, έναντι υπερβολικής εκφόρτισης μπαταρίας) ·
  • ημιτονοειδής τάση εξόδου (κατ ‘αρχήν, εάν το συνδεδεμένο φορτίο περιέχει κινητήρες, για παράδειγμα, πλυντήρια, ψυγεία, αντλίες κυκλοφορίας, ανεμιστήρες κ.λπ.).

Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι ο υπερβολικός αριθμός λειτουργιών οδηγεί μόνο σε αύξηση του κόστους της συσκευής και σε επιπλοκές της διαμόρφωσης και της λειτουργίας της..

Διάγραμμα σύνδεσης για εξοπλισμό ηλιακού σταθμού

Η συναρμολόγηση ενός κυκλώματος ηλιακής ενέργειας είναι αρκετά απλή. Ακολουθεί μια ακολουθία συνδέσεων που απεικονίζονται από φωτογραφίες. Για τη συναρμολόγηση ενός απλού συστήματος, χρησιμοποιείται ένα ηλιακό πάνελ με πολυκρυσταλλικά στοιχεία, ένας ελεγκτής φόρτισης και μια μπαταρία. Ξεκινάμε τη συναρμολόγηση συνδέοντας το καλώδιο στο ηλιακό πάνελ.

Παροχή ηλιακής ενέργειας

Αυτό το βήμα δεν απαιτείται για τις μπαταρίες που συνοδεύουν το καλώδιο. Συνδέουμε την μπαταρία στους ακροδέκτες εξόδου του ελεγκτή. Επιπλέον, τα καλώδια που προέρχονται από τον πίνακα πρέπει να είναι συνδεδεμένα στους ακροδέκτες εισόδου του ελεγκτή φόρτισης.

Όλες οι συνδέσεις γίνονται σύμφωνα με την αρχή “+” έως “+” και “-” έως “-“. Παρέχουμε ισχύ από την μπαταρία στους ακροδέκτες εισόδου του μετατροπέα. Μετά την ενεργοποίηση του ελεγκτή φόρτισης και του μετατροπέα, μπορούμε να δούμε ότι η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από το ηλιακό πλαίσιο αρχίζει να φορτίζει την μπαταρία.

Παροχή ηλιακής ενέργειας

Προκειμένου να προσδιοριστεί η πολικότητα των ακροδεκτών της ηλιακής μπαταρίας, αρκεί η μέτρηση της τάσης στους ακροδέκτες με ένα πολύμετρο. Εάν υπάρχει ένα σύμβολο μείον δίπλα στις μετρήσεις τάσης, τότε η θέση του μαύρου καθετήρα αντιστοιχεί στο θετικό τερματικό (ελέγξτε τη σωστή σύνδεση των καθετήρων πριν από τη μέτρηση). Εάν δεν υπάρχει σύμβολο μείον, τότε η θέση του μαύρου καθετήρα αντιστοιχεί στον αρνητικό ακροδέκτη της μπαταρίας.

Παροχή ηλιακής ενέργειας

Εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών και βοηθητικού ηλεκτρικού εξοπλισμού

Η εγκατάσταση του ηλεκτρικού εξοπλισμού του ηλιακού σταθμού γίνεται με χάλκινο σύρμα. Η διατομή του χαλκού σύρματος για έναν πίνακα πρέπει να επιλεγεί τουλάχιστον 2,5 mm2. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η κανονική πυκνότητα ρεύματος σε έναν αγωγό χαλκού είναι 5 αμπέρ ανά 1 mm2. Δηλαδή, με τομή 2,5 mm2 το επιτρεπόμενο ρεύμα θα είναι 12,5 A.

Σε αυτήν την περίπτωση, το ρεύμα βραχυκυκλώματος του πίνακα RZMP-130-T με ισχύ 145 W είναι μόνο 8,5 A. Όταν συνδυάζετε διάφορα πάνελ με παράλληλη σύνδεση, η διατομή του κοινού καλωδίου εξόδου πρέπει να επιλέγεται με βάση το μέγιστο συνολικό ρεύμα όλων των πάνελ σύμφωνα με την παραπάνω ιδέα (5 A ανά 1 mm2).

Υπάρχει μια ποικιλία ηλιακών καλωδίων προς πώληση. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό τους είναι ότι η εξωτερική μόνωση του καλωδίου έχει υποστεί ειδική επεξεργασία και έχει αυξημένη αντίσταση στην υπεριώδη ακτινοβολία. Δεν είναι απαραίτητο να αγοράσετε τέτοια καλώδια. Τα ηλιακά πάνελ μπορούν να συνδεθούν με ένα καλώδιο με συνηθισμένη μόνωση από PVC, αλλά να το τοποθετήσετε σε ένα κυματοειδές χιτώνιο, το οποίο έχει σχεδιαστεί για τοποθέτηση εξωτερικών καλωδίων. Αυτή η επιλογή θα κοστίσει 30-40% λιγότερο.

Ο ελεγκτής φόρτισης μπαταρίας και ο μετατροπέας πρέπει να τοποθετούνται σε στεγνό δωμάτιο με θερμοκρασία δωματίου, όπως ντουλάπα ή διάδρομο. Δεν είναι πρακτικό να τοποθετείτε αυτόν τον εξοπλισμό σε εξωτερικούς χώρους, καθώς τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα του εξοπλισμού δεν πρέπει να εκτίθενται σε σημαντικές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και της υγρασίας. Η ίδια η μπαταρία μπορεί να τοποθετηθεί μαζί με τα ηλεκτρονικά.

Παροχή ηλιακής ενέργειας

Εάν αποφασίσετε να χρησιμοποιήσετε όξινες ή αλκαλικές μπαταρίες, θα πρέπει να τις τοποθετήσετε σε καλά αεριζόμενο μη κατοικημένο χώρο, καθώς απελευθερώνουν ατμούς ηλεκτρολυτών που είναι επιβλαβείς για την υγεία. Επιπλέον, δεν πρέπει να υπάρχουν πηγές κινδύνου σπινθήρα και πυρκαγιάς στο δωμάτιο με μπαταρίες, καθώς το οξυγόνο και το υδρογόνο που απελευθερώνονται σε χώρους με χαμηλό αερισμό μπορούν να σχηματίσουν εκρηκτικό μείγμα..

Το ηλιακό πάνελ μπορεί να εγκατασταθεί με δύο τρόπους:

  • Η σταθερή εγκατάσταση περιλαμβάνει τη σταθερή τοποθέτηση των πάνελ στην οροφή του σπιτιού ή σε ένα βραχίονα που συνδέεται με έναν τοίχο ή θεμέλιο. Σε αυτήν την περίπτωση, τα πάνελ πρέπει να κατευθύνονται προς το νότο, η οριζόντια κλίση των πλαισίων πρέπει να είναι γωνία ίση με το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής συν 15 °. Το γεωγραφικό πλάτος της τοποθεσίας σας μπορεί να προσδιοριστεί, για παράδειγμα, από τις αναγνώσεις ενός πλοηγού GPS ή στην υπηρεσία Χαρτών Google.
  • Η κινητή εγκατάσταση των πάνελ γίνεται σε ένα εγκάρσιο, το οποίο μπορεί να περιστρέφεται αζιμουθιακά (προς την κατεύθυνση του ήλιου κατά μήκος του ορίζοντα) και το ζενίθ, γέρνοντας τα πάνελ έτσι ώστε οι ακτίνες του ήλιου να πέφτουν πάνω τους κάθετα. Ένα τέτοιο σύστημα εγκατάστασης επιτρέπει την αύξηση της αποτελεσματικότητας των χρησιμοποιημένων ηλιακών συλλεκτών, αλλά απαιτεί επιπλέον απτά οικονομικά κόστη για την κατασκευή των εγκάρσιων, κινητήριων κινητήρων και του συστήματος για τον έλεγχό τους..

Παροχή ηλιακής ενέργειας

Τρόποι βελτίωσης της αποτελεσματικότητας του αυτόνομου τροφοδοτικού

Για να βελτιώσετε την αποδοτικότητα ενός ηλιακού σταθμού, μπορείτε να ακολουθήσετε δύο τρόπους: να αυξήσετε την ποσότητα παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας από τη μία πλευρά και να μειώσετε την κατανάλωσή της από την άλλη. Οι τρόποι αύξησης της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας μπορούν να είναι οι εξής:

  • εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών σε κινητό εγκάρσιο ή σε μηχανισμό ελέγχου κλίσης zenith (μισό μέτρο, αλλά επίσης αρκετά αποτελεσματικό, κυρίως για μονοκρυσταλλικά πάνελ).
  • χρήση μπαταριών υψηλής ποιότητας με χαμηλό ποσοστό αυτοεκφόρτισης και μεγάλη διάρκεια ζωής χωρίς σημαντική μείωση της χωρητικότητας.
  • τακτική συντήρηση του συστήματος: καθαρισμός των πάνελ από σκόνη και χιόνι, συντήρηση αποσπώμενων και ακροδεκτών συνδέσεων με σκοπό τη μείωση της αντίστασης επαφής και, κατά συνέπεια, απώλειες ισχύος.

Από την πλευρά του φορτίου, η ενεργειακή απόδοση μπορεί να αυξηθεί ως εξής:

  • εκχώρηση κυκλώματος τροφοδοσίας χαμηλής τάσης απευθείας από την μπαταρία, για παράδειγμα, για τη σύνδεση φωτισμού LED. Αυτό θα αποφύγει τη διπλή μετατροπή ενέργειας στον μετατροπέα.
  • απενεργοποίηση του μετατροπέα όταν το φορτίο αποσυνδέεται στην έξοδο του, καθώς ο μετατροπέας, ο οποίος είναι αδρανής, εξακολουθεί να καταναλώνει μικρή ποσότητα ενέργειας.
  • εγκατάσταση μαζί με φωτισμό αισθητήρων κίνησης με χρονοδιακόπτη για τον αποκλεισμό της ενοχλητικής κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας λόγω του γεγονότος ότι απλά ξέχασαν να σβήσουν τη λάμπα στο διάδρομο.
Βαθμολογήστε το άρθρο
( No ratings yet )
Κοινοποίηση σε φίλους
Συμβουλές για οποιοδήποτε θέμα από ειδικούς
Πρόσθεσε ένα σχόλιο

Κάνοντας κλικ στο κουμπί "Υποβολή σχολίου", αποδέχομαι την επεξεργασία προσωπικών δεδομένων και αποδέχομαι την πολιτική απορρήτου