Ηλιακοί συλλέκτες για το σπίτι: διαγράμματα εφαρμογής και σύνδεσης

Το περιεχόμενο του άρθρου



Η εναλλακτική ενέργεια γίνεται πιο προσιτή. Αυτό το άρθρο θα σας δώσει μια πλήρη κατανόηση της ηλιακής ενέργειας τοπικής κλίμακας, των τύπων ηλιακών κυψελών και πάνελ, των αρχών κατασκευής ηλιακών αγροκτημάτων και της οικονομικής σκοπιμότητας..

Ηλιακοί συλλέκτες για το σπίτι. Διαγράμματα εφαρμογής και σύνδεσης

Χαρακτηριστικά της ηλιακής ενέργειας στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη

Η εναλλακτική ενέργεια είναι πολύ ελκυστική για κατοίκους μεσαίου γεωγραφικού πλάτους. Ακόμα και στα βόρεια γεωγραφικά πλάτη, η μέση ετήσια ημερήσια δόση ακτινοβολίας είναι 2,3-2,6 kWh / m2. Όσο πιο κοντά στο νότο, τόσο υψηλότερος είναι αυτός ο δείκτης. Στο Γιακούτσκ, για παράδειγμα, η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι 2,96 και στο Καμπαρόφσκ – 3,69 kWh / m2. Οι δείκτες τον Δεκέμβριο κυμαίνονται από 7% έως 20% της μέσης ετήσιας αξίας και τον Ιούνιο και τον Ιούλιο διπλασιάζονται.

Ακολουθεί ένα παράδειγμα υπολογισμού της αποτελεσματικότητας των ηλιακών συλλεκτών για το Arkhangelsk, μια περιοχή με έναν από τους χαμηλότερους δείκτες έντασης ηλιακής ακτινοβολίας:

Ηλιακοί συλλέκτες για το σπίτι. Διαγράμματα εφαρμογής και σύνδεσης

Οπου:

  • Το Q είναι η μέση ετήσια ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας στην περιοχή (2,29 kWh / m2);
  • ΠΡΟΣ ΤΟμακριά από – συντελεστής απόκλισης της επιφάνειας του συλλέκτη από τη νότια κατεύθυνση (μέση τιμή: 1,05) ·
  • Πνομ – η ονομαστική ισχύς του ηλιακού συλλέκτη ·
  • ΠΡΟΣ ΤΟιδρώτας – συντελεστής απώλειας σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις (0,85-0,98) ·
  • Ερσ.σ.π. – την ένταση της ακτινοβολίας στην οποία δοκιμάστηκε το πάνελ (συνήθως 1000 kWh / m22).

Ηλιακοί συλλέκτες για το σπίτι. Διαγράμματα εφαρμογής και σύνδεσης

Οι τρεις τελευταίες παράμετροι αναφέρονται στο διαβατήριο των πλαισίων. Έτσι, εάν τα πάνελ KVAZAR με ονομαστική ισχύ 0,245 kW λειτουργούν στις συνθήκες του Arkhangelsk, και οι απώλειες στην ηλεκτρική εγκατάσταση δεν υπερβαίνουν το 7%, τότε ένα μπλοκ φωτοβολταϊκών κυψελών θα παράγει παραγωγή περίπου 550 Wh. Κατά συνέπεια, για ένα αντικείμενο με ονομαστική κατανάλωση 10 kWh, θα χρειαστούν περίπου 20 πάνελ..

Οικονομική σκοπιμότητα

Η περίοδος αποπληρωμής για τα ηλιακά πάνελ είναι εύκολο να υπολογιστεί. Πολλαπλασιάστε την ημερήσια ποσότητα ενέργειας που παράγεται ανά ημέρα με τον αριθμό των ημερών ανά έτος και με τη διάρκεια ζωής των πάνελ χωρίς υποβάθμιση – 30 έτη. Η ηλεκτρική εγκατάσταση που εξετάζεται παραπάνω είναι ικανή να παράγει κατά μέσο όρο 52 έως 100 kWh ανά ημέρα, ανάλογα με τη διάρκεια της ημέρας. Η μέση τιμή είναι περίπου 64 kWh. Έτσι, σε 30 χρόνια, ο σταθμός παραγωγής ενέργειας θεωρητικά θα παράγει 700 χιλιάδες kWh. Με τιμή ενός μέρους 3,87 ρούβλια. και το κόστος ενός πάνελ είναι περίπου 15.000 ρούβλια, το κόστος θα αποπληρωθεί σε 4-5 χρόνια. Αλλά η πραγματικότητα είναι πιο περήφανη.

Ηλιακοί συλλέκτες για το σπίτι. Διαγράμματα εφαρμογής και σύνδεσης

Το γεγονός είναι ότι οι τιμές της ηλιακής ακτινοβολίας του Δεκεμβρίου είναι μικρότερες από τη μέση ετήσια κατά τάξη μεγέθους. Επομένως, η πλήρως αυτόνομη λειτουργία του σταθμού παραγωγής ενέργειας το χειμώνα απαιτεί 7-8 φορές περισσότερα πάνελ από ό, τι το καλοκαίρι. Αυτό αυξάνει σημαντικά την επένδυση, αλλά μειώνει την περίοδο αποπληρωμής. Η προοπτική εισαγωγής ενός «πράσινου τιμολογίου» φαίνεται αρκετά ενθαρρυντική, αλλά ακόμη και σήμερα είναι δυνατόν να συναφθεί συμφωνία για την προμήθεια ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο σε τιμή χονδρικής που είναι τρεις φορές χαμηλότερη από την τιμή λιανικής. Και ακόμη και αυτό αρκεί για να πουλήσει κερδοφόρα 7-8 φορές το πλεόνασμα της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας το καλοκαίρι.

Οι κύριοι τύποι ηλιακών συλλεκτών

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι ηλιακών συλλεκτών.

Τα ηλιακά κύτταρα στερεού πυριτίου θεωρούνται τα κύτταρα πρώτης γενιάς και είναι τα πιο συνηθισμένα: περίπου τα 3/4 της αγοράς. Υπάρχουν δύο τύποι από αυτούς:

  • το μονοκρυσταλλικό (μαύρο) έχει υψηλή απόδοση (0,2-0,24) και χαμηλή τιμή.
  • η πολυκρυσταλλική (σκούρο μπλε) είναι φθηνότερη στην κατασκευή, αλλά λιγότερο αποτελεσματική (0,12-0,18), αν και η απόδοσή τους μειώνεται λιγότερο με διάχυτο φως.

Ηλιακοί συλλέκτες για το σπίτι. Διαγράμματα εφαρμογής και σύνδεσης

Τα μαλακά φωτοκύτταρα ονομάζονται κύτταρα φιλμ και κατασκευάζονται είτε από ψεκασμό πυριτίου είτε από σύνθεση πολλών στρώσεων. Τα κύτταρα πυριτίου είναι φθηνότερα στην παραγωγή, αλλά η αποτελεσματικότητά τους είναι 2-3 φορές χαμηλότερη από τα κρυσταλλικά. Ωστόσο, σε διάχυτο φως (λυκόφως, συννεφιά) είναι πιο αποτελεσματικά από το κρύσταλλο.

Ηλιακοί συλλέκτες για το σπίτι. Διαγράμματα εφαρμογής και σύνδεσης

Ορισμένοι τύποι σύνθετων ταινιών έχουν απόδοση περίπου 0,2 και κοστίζουν πολύ περισσότερο από τα στερεά στοιχεία. Η χρήση τους σε ηλιακούς σταθμούς είναι εξαιρετικά αμφισβητήσιμη: τα πάνελ μεμβράνης είναι πιο ευαίσθητα στην υποβάθμιση με την πάροδο του χρόνου. Ο κύριος τομέας εφαρμογής τους είναι οι κινητές μονάδες παραγωγής ενέργειας με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας.

Τα υβριδικά πάνελ περιλαμβάνουν, εκτός από τη μονάδα φωτοκυττάρων, έναν συλλέκτη – ένα σύστημα τριχοειδών σωλήνων για θέρμανση νερού. Το πλεονέκτημά τους δεν είναι μόνο η εξοικονόμηση χώρου και η δυνατότητα παροχής ζεστού νερού. Λόγω της ψύξης νερού, τα ηλιακά κύτταρα χάνουν λιγότερες επιδόσεις όταν θερμαίνονται.

Τραπέζι. Επισκόπηση κατασκευαστών

Μοντέλο SSI Solar LS-235 SOLBAT MCK-150 Canadian Solar CS5A-210M Chinaland CHN300-72P
Χώρα Ελβετία Ρωσία Καναδάς Κίνα
Ενα είδος Πολυκρύσταλλος Μονοκρύσταλλος Μονοκρύσταλλος Πολυκρύσταλλος
Ισχύς στα 1000 kWh / m2, Δ 235 150 210 300
Αριθμός στοιχείων 60 72 72 72
Τάση: χωρίς φορτίο / υπό φορτίο, V 36.9 / 29.8 18/12 45.5 / 37.9 36.7 / 43.6
Ρεύμα: υπό φορτίο / βραχυκύκλωμα, Α 7.88 / 8.4 8.33 / 8.58 5.54 / 5.92 8.17 / 8.71
Βάρος, kg δεκαεννέα 12 15.3 24
Διαστάσεις, mm 1650x1010x42 667x1467x38 1595x801x40 1950x990x45
Τιμή, τρίψτε. 13.900 10.000 14.500 18150

Εξοπλισμός ηλιακής ενέργειας

Οι μπαταρίες παράγουν συνεχές ρεύμα έως και 40 V κατά τη λειτουργία. Για να το χρησιμοποιήσετε για οικιακούς σκοπούς, απαιτείται ένας αριθμός μετασχηματισμών. Ο παρακάτω εξοπλισμός είναι υπεύθυνος για αυτό:

  1. Μπαταρία. Σας επιτρέπει να χρησιμοποιείτε την παραγόμενη ενέργεια τη νύχτα και σε ώρες χαμηλής έντασης. Χρησιμοποιούνται μπαταρίες ηλίου με ονομαστική τάση 12, 24 ή 48 V.
  2. Οι ελεγκτές φόρτισης διατηρούν τη βέλτιστη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και μεταφέρουν την απαιτούμενη ισχύ στους καταναλωτές. Ο απαραίτητος εξοπλισμός επιλέγεται για τις παραμέτρους των μπαταριών και των συσσωρευτών.
  3. Ο μετατροπέας τάσης μετατρέπει DC σε AC και έχει πολλές πρόσθετες λειτουργίες. Κατ ‘αρχάς, ο μετατροπέας καθορίζει την προτεραιότητα της πηγής τάσης και εάν υπάρχει έλλειψη ισχύος, “αναμιγνύει” την ισχύ από άλλη. Οι υβριδικοί μετατροπείς καθιστούν επίσης δυνατή τη μεταφορά πλεονάζουσας ενέργειας στο δίκτυο της πόλης.

Ηλιακοί συλλέκτες για το σπίτι. Διαγράμματα εφαρμογής και σύνδεσης 1 – ηλιακά πάνελ 12 V; 2 – ηλιακά πάνελ 24 V 3 – ελεγκτής φόρτισης. 4 – μπαταρία 12 V; 5 – φωτισμός 12 V; 6 – μετατροπέας 7 – αυτοματισμός “έξυπνου σπιτιού”. 8 – μπλοκ μπαταρίας 24 V; 9 – γεννήτρια έκτακτης ανάγκης 10 – κύριοι καταναλωτές 220 V

Οικιακή εφαρμογή

Οι ηλιακοί συλλέκτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για απολύτως οποιοδήποτε σκοπό: από την αντιστάθμιση της ληφθείσας ενέργειας και την παροχή μεμονωμένων γραμμών έως την πλήρη αυτονομία του συστήματος ισχύος, συμπεριλαμβανομένης της παροχής θέρμανσης και ζεστού νερού. Στην τελευταία περίπτωση, ένας σημαντικός ρόλος διαδραματίζεται από τη μεγάλης κλίμακας εφαρμογή τεχνολογιών εξοικονόμησης ενέργειας – ανακτητές και αντλίες θερμότητας..

Σε μικτή χρήση, η ηλιακή ενέργεια χρησιμοποιεί μετατροπείς. Σε αυτήν την περίπτωση, η ισχύς μπορεί να κατευθύνεται είτε στη λειτουργία μεμονωμένων γραμμών ή συστημάτων, είτε να αντισταθμίζει εν μέρει τη χρήση ηλεκτρικού ρεύματος πόλης. Ένα κλασικό παράδειγμα ενός αποτελεσματικού συστήματος ισχύος είναι μια αντλία θερμότητας που τροφοδοτείται από μια μικρή μονάδα ηλιακής ενέργειας με συστοιχία μπαταριών.

Ηλιακοί συλλέκτες για το σπίτι. Διαγράμματα εφαρμογής και σύνδεσης 1 – δίκτυο πόλης 220 V; 2 – ηλιακά πάνελ 12 V; 3 – 12V φωτισμός. 4 – μετατροπέας 5 – ελεγκτής φόρτισης. 6 – κύριοι καταναλωτές 220 V 7 – μπαταρία

Παραδοσιακά, τα πάνελ είναι εγκατεστημένα στις στέγες των κτιρίων, και σε ορισμένες αρχιτεκτονικές λύσεις αντικαθιστούν πλήρως το κάλυμμα της οροφής. Σε αυτήν την περίπτωση, τα πάνελ πρέπει να είναι προσανατολισμένα προς τη νότια πλευρά έτσι ώστε η συχνότητα των ακτίνων στο επίπεδο να είναι κάθετη.

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