Halvlederpaneler, der konverterer solens energi til elektricitet, installeres normalt til et formål - for at sikre, at husholdningsapparater fungerer. Disse entusiaster stopper ikke der og prøver at tilpasse solcellepaneler til opvarmning af huset. Vi foreslår at diskutere denne idé, overveje mulige metoder til opvarmning ved hjælp af solcellepaneler. Rentabiliteten af alternative kraftværker og andre økonomiske spørgsmål giver ikke mening, det er et separat emne.
Sådan fungerer et solkraftværk
Vi vil ikke tage dig tid og tale om, hvordan halvledermoduler genererer strøm. Men hvis du vil organisere solopvarmning af et privat hus, skal du forestille dig princippet om den solcellestation og kende alle de nuancer, der påvirker dens magt.
Solkraftværket (SES) består af følgende elementer (vist i nedenstående diagram):
- et eller flere paneler, der modtager stråling fra solen;
- genopladelige batterier (batterier), der akkumulerer den producerede elektricitet;
- controlleren overvåger ladningsniveauet, leder strømmen til det ønskede kredsløb;
- omformeren konverterer solcellepanelets konstante spænding til vekselstrøm 220 V
Et interessant punkt. Prisen på moduler er højst 30% af prisen for et komplet sæt udstyr. De resterende 70% er batterier, en inverterenhed og en controller. Tilbehør vælges til en driftsspænding på 12, 24 eller 48 volt.
Vi forenkler systemets algoritme:
- I dagtimerne genererer batterier strøm gennem controlleren.
- Den elektroniske enhed estimerer batteriets ladningsniveau og dirigerer derefter energien til den ønskede linje - til opladning eller til forbrugere (til inverteren).
- Omformerenheden konverterer jævnstrøm til vekselstrøm med standardparametre - 220 V / 50 Hz.
Der er 2 typer controllere - PWM og MPPT. Forskellen mellem de to består i metoden til at oplade effektelementer og størrelsen på spændingstab. MPPT-blokke er mere moderne og økonomiske. Forskellige batterier bruges: bly-syre, gel osv.
Hvis du planlægger at bruge flere moduler, forbindes de på tre måder:
- Et parallelt tilslutningsskema giver dig mulighed for at øge strømmen i kredsløbet. De "negative" kontakter på alle batterier er forbundet til en linje, "plus" kontakterne til den anden. Udgangsspændingen forbliver uændret.
- Brug af et seriekredsløb gør det muligt at øge udgangsspændingen. "Minus" -terminalen på det første panel forbinder til "plus" for det andet osv.
- Den kombinerede metode bruges, når du skal ændre begge parametre - strømstyrke og spænding. Flere moduler er forbundet i serie, derefter er en gruppe forbundet til et fælles netværk parallelt med andre lignende grupper.
Hvor meget solcellepaneler har du brug for for at varme et hus
Det ser ud til, at alt er enkelt. Cirka 10 kW = 10.000 watt termisk energi vil blive brugt til at opvarme et lille landsted på 100 m². Dette er 100 paneler på 0,1 kW eller 34 store moduler på 300 watt. Du kan ikke lægge så mange batterier på husets tag, men der er ikke tale om lejligheden.
Reference. Størrelsen på 1 fotovoltaisk celle med en effekt på 100 W, fremstillet ved polykrystallinsk teknologi, er ca. 1020 x 700 mm eller 0,71 m². Et lignende 300 W-batteri vil optage 1,68 m² (170 x 99 cm).
Vi foretager en reservation med det samme, det opnåede resultat er forkert, da det ikke tager højde for detaljerne ved drift af solenergisystemer:
- Det fotovoltaiske modul giver maksimal effekt, når strålerne falder i en vinkel på 90 ° til batteriets plan.Hvis du ikke laver en tracker - en sporingsmekanisme, der roterer panelet efter solens bevægelse, mister vi cirka 40% energi. På den anden side bruger en sådan enhed også elektricitet.
- Mængden af solstråling pr. 1 m² - isolering - afhænger af bopælsregion, højde og skraveret område. Disse faktorer påvirker batteriets ydelse direkte.
- Over tid forringes halvlederbelægningen af modulerne, hvilket resulterer i, at cirka 1% af den elektriske strøm går tabt årligt.
- Hvis det fotoelektriske lag overopvarmes af solen, falder panelets ydelse også.
- En lille del af energien går tabt i tilhørende udstyr - invertere, controllere, batterier. Dette er en banal opvarmning af dele - transformere, mikrokredsløb og andre elementer.
- Når arbejdsoverfladen er forurenet med støv eller dækket med sne, opstår der yderligere tab.
- Bemærk, at solen skal varme om vinteren, den producerede elektricitet skal være nok til at varme huset og oplade batterierne natten over.
Konklusion. En universel beregning af den elektriske strøm fra batterier, der er egnet til alle lande og regioner, findes ikke. Men tallet, der er annonceret over 10 kW, skal fordobles (mindst) for at få et anstændigt resultat i praksis. Du har brug for 200 hundrede watt paneler, der dækker et areal på over 140 m².
Der er en pålidelig måde at få nøjagtige isoleringsdata og beregne ydeevnen for solpaneler ved at kontakte dit lokale installationsfirma. Eller studer selv insolationskortet over området.
Vi foreslår, at man går den anden vej - for at bruge oplevelsen fra ejere af solcelle autonome kraftværker, læse deres anmeldelser på tematiske fora. Find der brugere, der bor i dit område, hvis du ønsker at få reelle tal gratis. Her er nogle eksempler:
- Autonomt solenergiforsyning beliggende i Leningrad-regionen, Rusland. 6 paneler på 0,22 kW hver (i alt 1,32 kW) blev installeret, og spidseffekten på en skyfri vinterdag var 1.157 watt. Emnet diskuteres på det berømte russisk-sproglige forum.
- Anapa, batteriydelse - 2,2 kW, antallet er ikke angivet. I dagtimerne genererer kraftværket ca. 9 kW.
- Moskva, SES-effekt 2,64 kW. I løbet af hele juni genererede installationen 304 kW energi.
Bemærk. Du vil finde anmeldelser og andre nyttige data om driften af SES på denne adresse.
Bemærk: vi tog kun hensyn til solenergi til opvarmning, vandopvarmning og andre husholdningsbehov blev ikke taget i betragtning. Sådan beregnes antallet af batterier i praksis, se videoen:
Rigtige opvarmningsmetoder
Som du forstår det foregående, er det temmelig svært (og dyrt) at realisere fuld elektrisk opvarmning af et hus med solcellepaneler. Ikke enhver ejer beslutter at købe og installere paneler på et areal på 100-150 m² for at varme op et lille hus eller hytte. Så ordningen med den elektriske kedel + vandanlæg + varme radiatorer forsvinder.
Men ideen om opvarmning med solcellemoduler kan stadig ikke kaldes utopi. Vi liste over de muligheder, der gennemføres af husejere i praksis:
- paneler plus klimaanlæg med vekselretter med COP-effektivitetskoefficient 3,5–4;
- tilslutning af batterier direkte til elektriske opvarmere uden en inverter;
- opførelsen af et fuldt udstyret solkraftværk, salg af elektricitet til staten, provenuet går til at betale for traditionel opvarmning.
Addition. Brug af paneler som ekstra energikilder til grundvarme giver ikke mening at diskutere - dette er en åbenlyst løsning.
Lad os starte med den tredje mulighed, som er interessant for iværksættere. I lande, hvor staten har oprettet den såkaldte grønne takst, kan husejeren modtage elektricitet fra vedvarende energikilder og give den til det fælles energinetværk ved at tjene penge.Det vil sige, at husejeren erhverver de samme 200-300 solcellepaneler, men sælger energi til en god pris og spilder ikke meget forgæves.
For eksempel overstiger den grønne told i Ukraine den sædvanlige 3 gange (fra juni 2019). Det er nødvendigt at modstå 1 betingelse: den mindste kapacitet på SES er 30 kW. Byg et kraftværk, leverer energi til nettet, og du køber tre gange billigere.
De resterende 2 indstillinger overvejes mere detaljeret.
Aircondition
Metoden er baseret på effektiviteten af inverter split systemer, der leverer fire gange mere varme til indersiden af huset end energiforbruget. Sådan realiseres sådan opvarmning:
- Først og fremmest maksimerer vi bygningens varmetab - vi isolerer vægge, gulve og tag, installerer energibesparende vinduer. En ideel indikator for varmeforbrug til et hus på 100 m² - 6 kW.
- Vi køber 2 klimaanlæg med inverterkompressorer, der arbejder ved negativ gatetemperatur. Enhedernes samlede ydelse skal være lig med varmetabet i huset, i vores tilfælde - 6 kW. Forbruget af sådanne "opdelinger" vil ikke overstige 2 kW.
- Vi installerer en solstation der er i stand til at levere klimaanlæg døgnet rundt.
- Til opvarmning på de koldeste dage er det værd at installere enhver traditionel varmekilde - en kedel, en brændeovn.
Videoen i slutningen af dette afsnit bekræfter, at det beskrevne kredsløb er fuldt funktionsdygtigt. Et markant minus: ved en negativ temperatur falder klimaanlæggets effektivitet kraftigt, du kan ikke undvære hjælp fra en kedel. I tempereret og nordligt klima kan solmoduler alene ikke klare.
Bemærk. De fleste invertersplitssystemer kan fungere i frost ned til -15 ° C. COP-effektiviteten reduceres til 1,5–2 (dobbelt så meget varme genereres, når der bruges elektricitet).
Brug af lokale varmeapparater
Vi taler om en betydelig reduktion i systemomkostningerne i tilfælde af brug af uhøjtidelige forbrugere - almindelige ventilatorvarmere. På grund af manglen på en inverter skal 12-volt varmeapparater tilsluttes solcellemodulerne (du kan tage en bil eller gøre det selv).
Sådan samles en solenergi-generator:
- Vi installerer det krævede antal batterier med en driftsspænding på 12 volt.
- Vi forbinder dem med 2,5 mm² ledninger i henhold til nedenstående diagram - uden en inverter.
- Vi forbinder belastningen - en laveffekt ventilatorvarmer på 12 V.
Nedenfor i videoen beskriver specialisten detaljeret alle nuancerne i en sådan forbindelse. Metoden er velegnet til opvarmning af individuelle rum med ventilatoropvarmere 1–1,5 kW. Det er vanskeligere at varme hele huset - du skal samle flere separate kredsløb med solcellepaneler, for ikke at øge ledningens tværsnit.
Endelig konklusion
At lave fuld opvarmning af et privat hus med solcellepaneler er meget vanskeligt. Det eneste mere eller mindre realistiske scenarie er brugen af opdelte systemer, eller bedre, en geotermisk varmepumpe, der er lidt afhængig af gatetemperatur. Installationen bruger lidt strøm, så den kan fungere fra et SES-hjem.
Vi udelukkede specifikt økonomiske problemer fra artiklen, da vi talte om tekniske problemer. Men du er nødt til at forstå, at udstyret til solenergi - batterier, batterier, invertere og kontrolenheder - koster en masse penge. For at kunne løse problemet skal du være en velfortjent entusiast.
Et kredsløb med vakuummanifolds tilsluttet en indirekte vandvarmer vil være billigere. Men denne mulighed har sine egne vanskeligheder, for eksempel akkumulering af varme og stagnation af opsamleren under varmen. Der er ingen let løsning på den vanskelige opgave at udnytte solenergi.