Ηλιακή ενέργεια για το σπίτι

Πώς λειτουργεί η ηλιακή ενέργεια για το σπίτι. Συμβουλές για την επιλογή ενός κυκλώματος και εξαρτημάτων

Οι εναλλακτικές πηγές ηλεκτρικής ενέργειας ενδιαφέρονται όλο και περισσότερο για τους ιδιοκτήτες σπιτιού. Τους ελκύει το χαμηλό κόστος χρήσης της ηλιακής ενέργειας. Αλλά η μαζική εισαγωγή συσκευών που λειτουργούν από την ηλιακή ροή φωτός περιορίζεται από το υψηλό κόστος του εξοπλισμού και την πολυπλοκότητα της επιλογής και της εγκατάστασής του.

Στην πραγματικότητα, η συναρμολόγηση με τα δικά σας χέρια και η λειτουργία ενός ηλιακού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής εμπίπτει στην εξουσία ενός αρχηγού, ακόμη και ενός ανώτερου φοιτητή. Για να γίνει αυτό:

• εξοικειωθείτε με τις αρχές του κυκλώματος,

• καθορίζει τα καθήκοντα του εξοπλισμού,

• επιλέξτε τον καταλληλότερο εξοπλισμό του σταθμού,

• εκτελέστε μηχανική εγκατάσταση όλων των στοιχείων,

• συναρμολογήστε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα

• Ελέγξτε την απόδοση και λειτουργήστε καλά.

Πολλά πρακτικά πειράματα μας επιτρέπουν να προτείνουμε ένα καθολικό σχέδιο για την επίλυση των προβλημάτων ενός ηλιακού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής για το σπίτι.

Τυπικό σχέδιο οικιακής μονάδας παραγωγής ενέργειας με ηλιακή μπαταρία (κάντε κλικ στην εικόνα για μεγέθυνση):

Περιλαμβάνει:

• ηλιακή μονάδα με βάση μεμονωμένες κυψέλες φωτογραφιών,

• ελεγκτή

• μπαταρίες ηλεκτρικής ενέργειας,

• inverter.

Θα πρέπει να γίνει κατανοητό ότι σε έναν ηλιακό σταθμό, ο ρόλος των ηλιακών συλλεκτών δεν είναι σε άμεση παροχή ηλεκτρικού ρεύματος σε ηλεκτρικούς καταναλωτές (αν και σε ορισμένες περιπτώσεις αυτό δικαιολογείται: ρολόγια, αριθμομηχανές και παρόμοιες συσκευές), αλλά παρέχοντας φόρτιση για μπαταρίες που λειτουργούν στο κύκλωμα,

• να λαμβάνουν ηλεκτρική ενέργεια από τις ηλιακές μονάδες,

• συσσωρεύονται και μεταφέρονται στους καταναλωτές.

Το ζήτημα της δημιουργίας ενός οικιακού σταθμού πρέπει να αρχίσει με τον προσδιορισμό του φορτίου του. Για να γίνει αυτό, πρέπει να αναλύσουμε όλους τους καταναλωτές που θα εργάζονται από την ενέργεια του ήλιου. Διακρίνονται σε δύο κύριες κατηγορίες:

• συσκευές που λειτουργούν σε AC 220 V,

• ηλεκτρονικό και ηλεκτρονικό εξοπλισμό, που λειτουργούν από τάση συνεχούς ρεύματος 12 / 24V.

Οι ηλεκτροκινητήρες ψυγείων, πλυντηρίων ρούχων, ηλεκτρικών σκευών και άλλων συσκευών λειτουργούν μόνο από το δίκτυο ~ 220V / 50Hz. Θα πρέπει να συνδεθούν μέσω μιας συσκευής που σχηματίζει ημιτονοειδή αρμονικά με τα απαραίτητα χαρακτηριστικά από τη σταθερή ισχύ των μπαταριών. Αυτή η συσκευή ονομάζεται μετατροπέας.

Πώς λειτουργεί και πώς να το επιλέξετε για ορισμένα φορτία είναι το θέμα ενός ξεχωριστού άρθρου. Και τώρα είναι σημαντικό να καταλάβουμε ότι η ισχύς εξόδου του επιλεγμένου μετατροπέα πρέπει να εξασφαλίζει την αξιόπιστη λειτουργία όλων των συνδεδεμένων με αυτόν καταναλωτών και να έχει ακόμη και ένα μικρό περιθώριο.

Προκειμένου να εξοικονομηθεί, η εναλλακτική λειτουργία των καταναλωτών εναλλασσόμενου ρεύματος είναι αρκετά αποδεκτή. Συμφωνείτε ότι μερικές φορές δεν είναι απαραίτητο να ενεργοποιήσετε την ηλεκτρική σκούπα για να θερμάνετε το νερό ενώ το πλυντήριο λειτουργεί. Είναι καλό να περιμένετε έως ότου ολοκληρωθεί η πλύση και στη συνέχεια να κάνετε μια ηλεκτρική σκούπα. Αυτό θα μειώσει σημαντικά το φορτίο του μετατροπέα.

Η μετάβαση στη χρήση ενός σταθμού ηλιακής ενέργειας στο σπίτι πρέπει να συνδυαστεί με την αντικατάσταση των συσκευών δικτύου φωτισμού. Δεν έχει νόημα να ξοδεύουμε την ενέργεια του μετατροπέα κατά τη θέρμανση των νημάτων λαμπτήρων πυρακτώσεως. Πρέπει να εγκαταλειφθούν αμέσως ή, σε ακραίες περιπτώσεις, να στραφούν σε λαμπτήρες εξοικονόμησης ενέργειας που λειτουργούν με τάση = 24 / 12V.

Αυτό θα σας εξοικονομήσει από την σπατάλη ενέργειας επειδή, όπως και το υπόλοιπο του ηλεκτρονικού εξοπλισμού και του ηλεκτρονικού εξοπλισμού, μπορεί να τροφοδοτηθεί απευθείας από τη σταθερή τάση των μπαταριών αποθήκευσης.

Δείτε τι συμβαίνει: το ηλεκτρονικό κύκλωμα, για παράδειγμα, ενός φορητού υπολογιστή τροφοδοτείται από ισχύ μπαταρίας = 12V.

Για να το επαναφορτίσετε, χρησιμοποιείται τροφοδοτικό, το οποίο μετατρέπει εναλλασσόμενη τάση ~ 220V / 50Hz σε τιμή = 19V.

12 βολτ είναι αρκετό για αυτό το φορητό υπολογιστή. Επιπλέον, είναι γενικά δυνατή η αφαίρεση της μπαταρίας από αυτήν και η τροφοδοσία απευθείας από τις μπαταρίες (μπαταρία). Με αυτή τη μέθοδο, δημιουργείται περίπου το 40% της εξοικονόμησης ενέργειας σε σύγκριση με τη μέθοδο της διπλής μετατροπής από έναν μετατροπέα και έπειτα από μια μονάδα τροφοδοσίας.

Γιατί να φορτώσετε επιπλέον τον δημιουργημένο σχεδιασμό με περιττές συσκευές, χωρίς νόημα να θερμάνετε τον περιβάλλοντα αέρα με σύνθετες ηλεκτρονικές συσκευές; Το σχέδιο ισχύος κάθε βοηθού νοικοκυριού πρέπει να είναι καλά μελετημένο και με παρόμοιο τρόπο να απλοποιηθεί η τροφοδοσία του. Αυτό θα απαιτήσει πολύ μικρό κόστος:

• κομμάτια σύρματος

• τυπικών προσαρμογέων.

Στο τέλος αυτής της εργασίας, δεν θα είναι δύσκολο να υπολογίσετε την απαιτούμενη ισχύ εξόδου του μετατροπέα και από αυτό είναι ήδη δυνατό να επιλέξετε το κατάλληλο μοντέλο για αγορά.

Τώρα ήρθε η ώρα να αποφασίσετε για τις μπαταρίες αποθήκευσης για τον οικιακό ηλιακό σας σταθμό. Οι κανόνες της επιλογής τους και τα κύρια χαρακτηριστικά τους δεν εξετάζονται εδώ - αυτό είναι ένα ογκώδες ξεχωριστό θέμα, το οποίο θα συζητηθεί λεπτομερώς σε άλλο άρθρο.

Και τώρα θα επικεντρωθούμε στο γεγονός ότι αυτές οι μπαταρίες θα πρέπει να τροφοδοτούν αξιόπιστα και τις δύο ομάδες καταναλωτών, τις οποίες εξετάσαμε σύντομα. Και εδώ θα πρέπει να παρατηρήσετε τη σειρά λειτουργίας των συσκευών και να έχετε κάποιο αποθεματικό.

Αφού αποφασίσετε για την εργασία των μπαταριών (χωρητικότητα και συνολική τάση εξόδου), μπορείτε να επιλέξετε τις ηλιακές μονάδες. Η σύγχρονη παραγωγή τους παράγει μια μεγάλη ποικιλία με διαφορετικές μεθόδους κατασκευής. Έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά και δυνατότητες.

Παρακαλώ σημειώστε ότι οι ηλιακές μονάδες:

• σύμφωνα με την τάση εξόδου πρέπει να αντιστοιχεί σε μπαταρίες αποθήκευσης,

• διαθέτουν ισχύ ικανή να παράσχει ένα ονομαστικό ρεύμα φόρτισης στις μπαταρίες που λειτουργούν υπό συνθήκες μεσαίου φωτισμού.

Υπάρχει μια άλλη συσκευή σε αυτό το κύκλωμα: τον ελεγκτή. Εργάζεται ως διαμεσολαβητής μεταξύ ηλιακών συλλεκτών και συσσωρευτών, ρυθμίζοντας τη διαδικασία φόρτισης.

Εξετάστε ένα απλοποιημένο διάγραμμα καλωδίωσης για έναν σταθμό ηλιακής ενέργειας που λειτουργεί χωρίς ελεγκτές. Αυτό γίνεται για να έχετε μια σαφή κατανόηση του σκοπού του.

Ένα απλοποιημένο διάγραμμα ενός σταθμού ηλεκτροπαραγωγής με ηλιακή μπαταρία (κάντε κλικ στην εικόνα για μεγέθυνση):

Σε αυτό το κύκλωμα, ο ελεγκτής αφαιρείται και μια κανονική δίοδος λειτουργεί αντ 'αυτού. Γιατί το κάνατε αυτό;

Το μόνο καθήκον του ελεγκτή είναι να επαναφορτίσει τις μπαταρίες αποθήκευσης έως 14-14,5 V. Το κάνει με διαφορετικούς τρόπους και λειτουργεί περιοδικά:

• με αυξημένη ηλιακή δραστηριότητα,

• έλλειψη κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας (οι μπαταρίες δεν τροφοδοτούν τίποτα - δεν χρειάζονται φόρτιση),

• η χαμηλή χωρητικότητα της μπαταρίας όταν δεν μπορούν να αντεπεξέλθουν στο φορτίο και μέρος της ενέργειας στους καταναλωτές προέρχεται από ηλιακές μονάδες.

Η πλήρης φόρτιση της μπαταρίας πραγματοποιείται από τον ελεγκτή MRPT, ο οποίος σαρώνει το σημείο με τη μέγιστη ισχύ επιστροφής της ηλιακής μπαταρίας (βλ. Πώς οργανώνονται και λειτουργούν οι ηλιακοί συλλέκτες;) Αυτό είναι το πιο αξιόπιστο, αλλά ακριβό σχέδιο. Άλλα μοντέλα, ειδικά οι εξελίξεις On / Off, μπορούν να αντικατασταθούν με μια δίοδο ισχύος.

Δεν θα επιτρέψει τη ροή των μπαταριών από τις μπαταρίες στην ηλιακή μπαταρία στο σκοτάδι, αποτρέποντας την απόρριψή τους. Με αυτή τη μέθοδο, δεν συνιστάται να αφήνετε για μεγάλο χρονικό διάστημα το φωτοβολταϊκό σταθμό χωρίς φορτίο: οι μπαταρίες θα επαναφορτίζονται χωρίς περιορισμούς και θα πρέπει να διασφαλίσουμε την ισορροπία μεταξύ κατανάλωσης ενέργειας και κατανάλωσης ενέργειας. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατόν να εξαιρείται μέρος της ηλιακής μπαταρίας από την εργασία ή να αλλάζετε επιπλέον ένα σταθερό φορτίο: αερισμός, θέρμανση, λάμπες ...

Η χρήση μιας διόδου με απόρριψη του ελεγκτή μειώνει το κόστος του κυκλώματος, αλλά απαιτεί προσεκτικότερη παρακολούθηση και χειροκίνητη προσαρμογή της εργασίας.

Εν κατακλείδι, δώστε προσοχή στο πιο σημαντικό πράγμα στη δημιουργία του σχεδιασμού: όλα τα στοιχεία του σπιτιού συστήματος ηλιακής ενέργειας λειτουργούν σε ένα σύνθετο και επομένως πρέπει να είναι καλά επιλεγμένα και ισορροπημένα μεταξύ τους και των καταναλωτών.

Τα παρακάτω άρθρα θα συζητήσουν τη συσκευή και την αρχή λειτουργίας των ελεγκτών, των μετατροπέων και των μπαταριών για οικιακές εγκαταστάσεις παραγωγής ηλιακής ενέργειας.

Δείτε επίσης: Ηλιακές μπαταρίες: πώς να μαζέψετε, να λειτουργήσετε και να αποκαταστήσετε τις πλάκες (αποθειόνημα)