Cálculo de uma usina de energia solar para o lar

A questão da geração de eletricidade por métodos alternativos é bastante relevante em nosso tempo. Uma das opções para fornecer eletricidade à casa é a instalação de uma estação de energia solar. Essa opção pode ser usada como uma fonte alternativa adicional de eletricidade ou como principal, se houver uma tarefa de fornecimento de energia em casa na ausência da capacidade de conectar-se a redes elétricas, por exemplo, devido à distância.

A primeira etapa da implementação dessa idéia é o cálculo do futuro estação de energia solar. Neste artigo, apresentamos recomendações que ajudarão a calcular corretamente a energia necessária para uma futura estação de energia solar e avaliar corretamente a possibilidade de implementar essa idéia, dependendo de vários fatores.

Dados de origem

Antes de tudo, é necessário determinar quais tarefas uma futura usina deve cumprir. A questão mais importante é a disponibilidade da fonte de alimentação centralizada e sua confiabilidade.

Primeira opção

A casa está conectada a redes elétricas, mas a fonte de alimentação não é confiável e há um problema de falta de energia frequente. Nesse caso, é necessário determinar quais tarefas uma usina de energia solar doméstica deve executar.

Se a falta de energia for curta, a tarefa de uma fonte alternativa de eletricidade é fornecer energia aos aparelhos elétricos mais importantes.

É necessário analisar quais aparelhos elétricos serão usados ​​durante o período de falta de energia e registrar sua energia e o tempo de operação para cálculos adicionais.

Segunda opção

Os mesmos dados iniciais que na primeira versão, mas as interrupções na fonte de alimentação são longas e é necessário implementar uma fonte de backup da fonte de alimentação, fornecendo todos os eletrodomésticos necessários que são operados diariamente em casa. Também registramos a potência e a duração dos aparelhos elétricos.

Terceira opção

A casa não possui conexão a redes elétricas e não há possibilidade de conexão por um motivo ou outro. Nesse caso, a estação de energia solar atuará como a principal fonte de eletricidade da casa.

Se a questão do suprimento de energia em casa estiver sendo resolvida pela primeira vez, é necessário pensar em quais aparelhos elétricos ela planeja operar na casa e escolher sua energia, guiada pelo princípio da economia, ou seja, escolher a potência mínima, uma vez que o custo de uma usina solar depende diretamente de sua energia.

A implementação da ideia de uma usina de energia solar é bastante dispendiosa, portanto, você precisa abordar com muita responsabilidade a questão do cálculo de cargas futuras e considerar todas as opções possíveis.

Cálculo de cargas de aparelhos elétricos

Ao calcular as cargas de aparelhos elétricos, é necessário considerar separadamente cada um deles, analisando todas as nuances possíveis de sua operação.

É imediatamente necessário eliminar todos os aparelhos elétricos cujas funções podem ser implementadas de outra maneira, sem o uso de eletricidade.

Listamos aparelhos elétricos que são impraticáveis ​​para alimentar a partir de uma estação de energia solar e a substituição alternativa correspondente:

• forno elétrico, chaleira elétrica, aquecedor elétrico. Se um forno elétrico for usado para cozinhar em casa, em caso de falta de energia, você poderá construir um forno de combustível sólido, onde poderá cozinhar alimentos, aquecer água e também usá-lo para aquecer a casa. Como opção de backup, você pode comprar um fogão a gás com um cilindro;

• aquecedor de água elétrico.Uma alternativa é um aquecedor solar de água ou a implementação de aquecimento de água de um forno; - bomba de água de poço. Em caso de falta de energia, deve ser fornecida a possibilidade de entrada manual de água do poço. Se não houver conexão com a rede elétrica para facilitar a operação diária, você pode incluir a bomba na lista de cargas que serão alimentadas pela futura usina;

• grãos, um moinho e outros dispositivos utilizados nas tarefas domésticas. Nesse caso, os dispositivos manuais podem ser preferidos.

Separadamente, deve-se dizer sobre a iluminação da casa. Se houver uma fonte de alimentação centralizada para o uso diário, qualquer tipo de lâmpada é selecionado com base nas preferências pessoais. E para a fonte de alimentação autônoma, é necessário dar preferência aos tipos mais econômicos de lâmpadas do sortimento disponível - ou seja, LED. É necessário escolher o número ideal de lâmpadas e sua potência para fornecer o nível de iluminação desejado em um determinado local.

A casa tem aparelhos e dispositivos elétricos que têm grande potência, mas raramente são usados. É impraticável levar em consideração a energia desses aparelhos elétricos ao projetar uma usina de energia solar, uma vez que o custo da usina aumentará significativamente, mas basicamente essa energia não será usada. Tais dispositivos incluem uma máquina de solda, uma ferramenta eletrificada (rebarbadora, martelo rotativo, máquinas de processamento, etc.).

Na ausência de uma fonte de alimentação centralizada para a operação desses aparelhos elétricos, é aconselhável comprar gerador a diesel (gasolina). A presença de um gerador na casa oferece a vantagem de que, se os painéis solares não carregarem a bateria, você poderá repor a falta de carga ligando o gerador.

Para maior eficiência, confiabilidade e capacidade de carga, é mais aconselhável implementar a fonte de alimentação autônoma em casa usando duas fontes alternativas - painéis solares e geradores eólicos.

Mais sobre o tema:Geradores eólicos ou painéis solares, qual é o melhor para escolher?  

A presença de geradores eólicos permite aumentar a capacidade total de fornecimento de energia autônoma e, possivelmente, todos os aparelhos elétricos, inclusive os de alta potência, podem ser operados sem a necessidade de um gerador. De qualquer forma, é necessário considerar a opção de combinar duas fontes alternativas de eletricidade, sem dar preferência a apenas uma das opções.

Para um exemplo detalhado do cálculo do consumo total de eletricidade e da seleção de equipamentos para uma estação de energia solar doméstica, consulte os artigos de Boris Tsupilo:

Um exemplo de cálculo de painéis solares para uma casa

Seleção do inversor e cálculo da bateria

Inversor: onda senoidal ou onda senoidal modificada?

Como escolher um controlador de carregamento solar

Diagrama de conexão solar

Instalação, conexão de painéis solares e sua instalação no telhado

Cálculo da potência necessária de uma usina

O segundo parâmetro importante é a capacidade de carga da usina, ou seja, a quantidade máxima de energia que uma usina solar pode produzir.

Ao calcular as cargas de aparelhos elétricos, é necessário analisar quais aparelhos elétricos funcionarão ao mesmo tempo e qual a potência máxima necessária para alimentá-los com cargas de pico. Nesse caso, é aconselhável considerar a operação de aparelhos elétricos para que não haja mudanças repentinas nas cargas.

Também é necessário levar em consideração os recursos da operação de alguns aparelhos elétricos. Por exemplo, é necessário levar em consideração as correntes de partida do compressor do refrigerador e os motores de vários aparelhos elétricos.

O limite da produção de energia por uma usina limita inversor - um dispositivo que converte uma bateria de corrente contínua em corrente alternada de 220 V.

Ao calcular a potência do inversor, deve-se considerar também as características da bateria, que acumula a eletricidade gerada pelos painéis solares. Nesse caso, estamos falando das correntes máximas de descarga permitidas da bateria.

Para proteger o inversor da central de energia solar contra sobrecorrentes, em particular sobrecargas, é usado disjuntor. Para controlar e limitar as cargas, você pode usar o relé de prioridade de carga. Os eletrodomésticos são divididos em vários grupos de acordo com o grau de importância (prioridade), um limite de carga é definido.

Durante a operação de aparelhos elétricos, o relé de prioridade de carga monitorará o valor da carga em tempo real e, se o limite definido for excedido, desconectará parte da carga com menor prioridade, impedindo o disjuntor de disparar e, consequentemente, desenergizando os aparelhos elétricos mais importantes.

Cálculo da potência dos painéis solares

Uma usina de energia solar produz energia elétrica apenas durante o dia, se houver saída de luz suficiente. Os painéis solares devem ter tanta energia que possam acumular nas baterias uma quantidade de energia elétrica que forneça energia a todos os eletrodomésticos durante o dia.

Existem livros de referência sobre o nível de radiação solar e insolação solar para cada região - geralmente esses dados são fornecidos pelos realizadores de painéis solares. O nível de radiação solar mostra a quantidade aproximada de eletricidade gerada pelos painéis solares em diferentes épocas do ano. O índice de insolação solar permite levar em consideração possíveis agravamentos das condições climáticas e obter um valor mais preciso da energia gerada pelas células solares.

Observe que os dados de referência são indicativos e nem sempre correspondem às características reais dos painéis solares.

Ao construir uma estação de energia solar doméstica, é necessário prever a possibilidade de aumentar sua capacidade no futuro, conectando painéis solares e baterias adicionais para acumular a eletricidade gerada.

Como mencionado acima, é necessário analisar a relevância do uso de outra fonte alternativa de eletricidade, a fim de garantir um suprimento adequado de energia autônoma em casa, levando em consideração todos os fatores possíveis.

Com base na potência dos painéis solares, selecione o controladorpor meio do qual a eletricidade gerada é transferida para a bateria.

Um critério muito importante é a disponibilidade de fundos para a implementação de uma fonte autônoma de fornecimento de energia em casa. Portanto, ao escolher certos elementos, você precisa ajustar sua escolha com base no seu orçamento.