Napelemek otthonra: alkalmazás- és csatlakozási rajzok

A cikk tartalma

• A napenergia jellemzői szélességi közepén
• Gazdasági megvalósíthatóság
• A napelemek fő típusai
• Napenergia komplex berendezés
• Háztartási alkalmazás

Az alternatív energia megfizethetőbbé válik. Ez a cikk teljes körű megértést nyújt a helyi szintű napenergia, a napelemek és panelek típusai, a napenergia-gazdaságok építésének alapelvei és a gazdasági megvalósíthatóság szempontjából..

A napenergia jellemzői szélességi közepén

Az alternatív energia nagyon vonzó a középső szélességű lakosok számára. Az északi szélességi fokon is az átlagos napi sugárzási dózis 2,3–2,6 kWh / m². Minél közelebb van délhez, annál magasabb ez a mutató. Például Jakutskban a napsugárzás intenzitása 2,96, Khabarovszkban – 3,69 kWh / m². A decemberi mutatók az éves átlagos érték 7% -át és 20% -át teszik ki, júniusban és júliusban pedig kétszeresére mutatnak.

Íme egy példa a napelemek hatékonyságának kiszámítására Arkhangelskban, egy olyan régióban, ahol a legalacsonyabb a napsugárzás intenzitása.

Ahol:

• Q a napsugárzás éves átlagos mennyisége a régióban (2,29 kWh / m²);
• NAK NEK_ki – a kollektor felületének déli iránytól való eltérési együtthatója (átlagérték: 1,05);
• P_nom – a napelem névleges teljesítménye;
• NAK NEK_izzad – veszteségi együttható az elektromos berendezésekben (0,85–0,98);
• Q_isp – a sugárzás intenzitása, amelyen a panelt tesztelték (általában 1000 kWh / m2)²).

Az utolsó három paramétert a panelek útlevélében tüntettük fel. Ha tehát 0,245 kW névleges teljesítményű KVAZAR panelek Arhangelski körülmények között működnek, és az elektromos berendezések vesztesége nem haladja meg a 7% -ot, akkor egy fotoelektromos elem blokkja körülbelül 550 Wh termelést eredményez. Ennek megfelelően egy 10 kWh névleges fogyasztású objektumhoz kb. 20 panelt kell használni..

Gazdasági megvalósíthatóság

A napelemek megtérülési ideje könnyen kiszámítható. Szorozzuk meg a napi naponta előállított energiamennyiséget az években megadott napok számával és a panelek élettartamával, anélkül, hogy csökkennénk – 30 év. A fent említett villamos berendezés átlagosan napi 52–100 kWh termelést képes előállítani, a nappali órák hosszától függően. Az átlagos érték körülbelül 64 kWh. Így az erőműnek 30 év alatt elméletileg 700 ezer kWh-t kell termelnie. 3,87 rubel egyrészes kamatlábbal. és egy panel költsége körülbelül 15 000 rubelt jelent, a költségek 4-5 év alatt megtérülnek. De a valóság inkább prózai.

A tény az, hogy a napsugárzás decemberi értéke körülbelül nagyságrenddel kevesebb, mint az éves átlag. Ezért az erőmű teljesen önálló működéséhez télen 7-8-szor több panelt igényel, mint nyáron. Ez jelentősen növeli a beruházást, de csökkenti a megtérülési időszakot. A „zöld tarifa” bevezetésének kilátásai elég biztatónak tűnnek, de ma is lehetőség van megállapodást megkötni a hálózatba történő villamosenergia-ellátásról, a nagykereskedelmi áron, amely háromszor alacsonyabb, mint a kiskereskedelmi tarifa. És még ez is elég ahhoz, hogy nyáron nyereségesen értékesítsük a termelt villamosenergia-többlet 7-8-szorosát.

A napelemek fő típusai

A napelemeknek két fő típusa van.

A szilárd szilikon napelemeket első generációs celláknak tekintik, és ezek a leggyakoribbak: a piac kb. 3/4-a. Kétféle típus létezik:

• a monokristályos (fekete) nagy hatékonyságú (0,2-0,24) és alacsony áron;
• a polikristályos (sötétkék) olcsóbban gyártható, de kevésbé hatékony (0,12–0,18), bár hatékonyságuk kevésbé csökken diffúz fény esetén.

A lágy napelemeket filmcelláknak nevezzük, vagy szilícium-porlasztásból, vagy többrétegű kompozíciókból készülnek. A szilíciumcellákat olcsóbban lehet gyártani, ám hatékonyságuk 2–3-szor alacsonyabb, mint a kristályos celláké. A szórt fényben (szürkületben, borús) azonban sokkal hatékonyabbak, mint a kristály.

Egyes típusú kompozit filmek hatékonysága körülbelül 0,2, és sokkal többet fizetnek, mint a szilárd elemek. Napelemeken történő alkalmazásuk nagyon megkérdőjelezhető: a filmpanelek hajlamosabbak az idővel történő lebomlásra. Fő alkalmazási területük az alacsony energiafelhasználású mobil erőművek.

A hibrid panelek a fotocellán kívül tartalmaznak egy kollektort is – a víz melegítéséhez használt kapilláriscsövek rendszerét. Előnyeik nemcsak a helymegtakarítás és a melegvíz-ellátás lehetősége. A vízhűtés miatt a napelemek kevésbé veszítik teljesítményüket hevítéskor.

Asztal. A gyártók áttekintése

Modell	SSI Solar LS-235	SOLBAT MCK-150	Canadian Solar CS5A-210M	Chinaland CHN300-72P
Ország	Svájc	Oroszország	Kanada	Kína
Egy típus	Polycrystal	Monocrystal	Monocrystal	Polycrystal
Teljesítmény 1000 kWh / m-nél2, W	235	150	210	300
Az elemek száma	60	72	72	72
Feszültség: terhelés nélkül / terhelés alatt, V	36,9 / 29,8	18/12	45,5 / 37,9	36,7 / 43,6
Áram: terhelés alatt / rövidzárlat, A	7.88 / 8.4	8.33 / 8.58	5.54 / 5.92	8,17 / 8,71
Súly, kg	tizenkilenc	12	15.3	24
Méretek, mm	1650x1010x42	667x1467x38	1595x801x40	1950x990x45
Ár, dörzsölje.	13900	10.000	14500	18150

Napenergia komplex berendezés

Az akkumulátorok működés közben akár 40 V-os egyenáramot generálnak, és háztartási célokra történő felhasználáshoz számos átalakításra van szükség. A következő berendezések felelősek érte:

1. Akkumulátor Lehetővé teszi a generált energia felhasználását éjjel és alacsony intenzitású órákban. Hélium elemeket használnak 12, 24 vagy 48 V névleges feszültséggel.
2. A töltésvezérlők optimális akkumulátor-élettartamot tartanak fenn, és a szükséges energiát átadják a fogyasztóknak. Az elemek és akkumulátorok paramétereinek kiválasztásához a szükséges felszerelést kiválasztják.
3. A feszültségváltó DC-t váltakozó áramúvá alakítja és számos további funkcióval rendelkezik. Először: a frekvenciaváltó állítja be a feszültségforrás prioritását, és ha hiányzik az energia, „keveri” a másikból származó energiát. A hibrid inverterek lehetővé teszik a többletgeneráció továbbítását a városi hálózatba.

1 – 12 V napelemek; 2 – 24 V napelemek; 3 – töltővezérlő; 4 – akkumulátor 12 V; 5 – világítás 12 V; 6 – inverter; 7 – „intelligens otthon” automatizálása; 8 – akkumulátor blokk 24 V; 9 – vészgenerátor; 10 – 220 V fő fõ fogyasztók

Háztartási alkalmazás

A napelemek bármilyen célra felhasználhatók: a beérkező energia kompenzálásától és az egyes vezetékek ellátásától az energiarendszer teljes autonómiájáig, beleértve a fűtést és a melegvízellátást is. Az utóbbi esetben fontos szerepet játszik az energiatakarékos technológiák – rekuperátorok és hőszivattyúk – széles körű alkalmazása..

Vegyes használat esetén a napenergia invertert használ. Ebben az esetben az energiát akár különálló vezetékek vagy rendszerek üzemeltetésére, akár a városi villamos energia részleges kompenzálására lehet irányítani. A hatékony energiaellátási rendszer klasszikus példája a hőszivattyú, amelyet egy kis napelemes erőmű működtet, akkumulátorral.

1 – városi hálózat 220 V; 2 – 12 V napelemek; 3 – 12 V-os világítás; 4 – inverter; 5 – töltővezérlő; 6 – 220 V fõbb fogyasztók; 7 – akkumulátor

A paneleket hagyományosan az épületek tetejére telepítik, és egyes építészeti megoldásokban a tetőfedést teljesen lecserélik. Ebben az esetben a paneleket a déli oldalra kell irányítani oly módon, hogy a sík sugárzása merőleges legyen.