לוחות מוליכים למחצה הממירים את אנרגיית השמש לחשמל מותקנים בדרך כלל למטרה אחת - כדי להבטיח את פעולת מכשירי הבית. חובבי אלה לא עוצרים שם ומנסים להתאים פאנלים סולאריים לחימום הבית. אנו ממליצים לדון ברעיון זה, שקלו שיטות אפשריות לחימום באמצעות לוחות פוטו-וולטאים. הרווחיות של תחנות כוח חלופיות וסוגיות פיננסיות אחרות לא הגיונית, זה נושא נפרד.
כיצד פועלת תחנת כוח סולארית
אנחנו לא מתכוונים להקדיש זמן ולדבר על איך מודולי מוליכים למחצה מייצרים זרם. אבל אם אתם רוצים לארגן חימום סולארי של בית פרטי, עליכם לדמיין את עקרון התחנה הפוטו-וולטאית ולדעת את כל הניואנסים המשפיעים על כוחו.
תחנת הכוח הסולארית (SES) מורכבת מהיסודות הבאים (המוצג בתרשים למטה):
- לוח אחד או יותר שמקבלים קרינה מהשמש;
- סוללות נטענות (סוללות) הצוברות את החשמל המיוצר;
- הבקר עוקב אחר רמת הטעינה, מכוון את הזרם למעגל הרצוי;
- המהפך ממיר את המתח הקבוע של לוחות סולאריים לזרם חילופין 220 וולט.
נקודה מעניינת. מחיר המודולים אינו עולה על 30% מעלות מערך הציוד השלם. 70% הנותרים הם סוללות, יחידת מהפך ובקר. אביזרים נבחרים למתח פעולה אחד של 12, 24 או 48 וולט.
אנו מפשטים את האלגוריתם של המערכת:
- בשעות אור היום הסוללות מפיקות זרם דרך הבקר.
- היחידה האלקטרונית מעריכה את רמת טעינת הסוללה, ואז מכוונת את האנרגיה לקו הרצוי - לטעינה או לצרכנים (למהפך).
- יחידת המהפך ממירה זרם ישר לזרם חילופי עם פרמטרים סטנדרטיים - 220 וולט / 50 הרץ.
ישנם שני סוגים של בקרים - PWM ו- MPPT. ההבדל בין השניים מורכב בשיטת טעינת אלמנטים כוח ועוצמת הפסדי המתח. בלוקים של MPPT הם מודרניים וחסכוניים יותר. משתמשים בסוללות שונות: עופרת חומצה, ג'ל וכן הלאה.
אם אתה מתכנן להשתמש במספר מודולים, הם קשורים זה לזה בשלושה דרכים:
- סכימה של חיבור מקביל מאפשרת לך להגדיל את הזרם במעגל. אנשי הקשר ה"שליליים "של כל הסוללות מחוברים לקו אחד, אנשי הקשר ה"פלוס" לשני. מתח היציאה נותר ללא שינוי.
- השימוש במעגל סדרתי מאפשר להגדיל את מתח היציאה. המסוף "מינוס" של הפאנל הראשון מתחבר ל"פלוס "של השני וכן הלאה.
- השיטה המשולבת משמשת כשצריך לשנות את שני הפרמטרים - חוזק זרם ומתח. מספר מודולים מחוברים בסדרה, ואז קבוצה מחוברת לרשת משותפת במקביל לקבוצות דומות אחרות.
כמה פאנלים סולאריים אתם צריכים כדי לחמם בית
נראה שהכל פשוט. כ 10 קילוואט = 10,000 וואט של אנרגיה תרמית ישמש לחימום קוטג 'כפרי קטן של 100 מ"ר. זהו 100 לוחות של 0.1 קילוואט או 34 מודולים גדולים של 300 וואט. אתה לא יכול לשים כל כך הרבה סוללות על גג הבית, אבל לא מדברים על הדירה.
התייחסות. גודלו של תא פוטו וולטאי אחד עם הספק של 100 וואט, המיוצר על ידי טכנולוגיה פול-קריסטלית, הוא בערך 1020 x 700 מ"מ או 0.71 מ"ר. סוללה דומה של 300 וואט תפוס 1.68 מ"ר (170 על 99 ס"מ).
אנו נערוך הזמנה מייד, התוצאה אינה נכונה, מכיוון שהיא אינה מתחשבת בתכונות להפעלת מערכות אנרגיה סולארית:
- המודול הפוטו-וולטאי מספק כוח מרבי כאשר הקרניים נופלות בזווית של 90 מעלות למישור הסוללה.אם אתה לא עושה גשש - מנגנון מעקב שמסובב את הפאנל לאחר תנועת השמש, אנו מאבדים כ 40% מהאנרגיה. מצד שני, מכשיר כזה גם צורך חשמל.
- כמות קרינת השמש לכל 1 מ"ר - מדרום - תלויה באזור המגורים, הגובה והשטח המוצל. גורמים אלה משפיעים ישירות על ביצועי הסוללה.
- עם הזמן ציפוי המוליכים למחצה של המודולים משפיל, כתוצאה מכך, כ -1% מהכוח החשמלי הולך לאיבוד מדי שנה.
- אם השכבה הפוטואלקטרית מחוממת יתר על ידי השמש, גם ביצועי הלוח פוחתים.
- חלק קטן מהאנרגיה הולך לאיבוד בציוד קשור - ממירים, בקרים, סוללות. מדובר בחימום בנאלי של חלקים - שנאים, מעגלי מיקרו, ואלמנטים אחרים.
- כאשר משטח העבודה מזוהם באבק או מכוסה בשלג, מתרחשים הפסדים נוספים.
- שימו לב שכדי שהשמש תתחמם בחורף, החשמל הנוצר אמור להספיק בכדי לחמם את הבית ולהטעין את הסוללות למשך הלילה.
סיכום. חישוב אוניברסלי של הכוח החשמלי של סוללות המתאימות לכל המדינות והאזורים אינו קיים. אבל את הנתון שהוכרז מעל 10 קילוואט צריך להכפיל (לפחות) כדי להשיג תוצאה הגונה בפועל. תזדקק ל -200 מאות וואט לוחות המשתרעים על שטח של מעל 140 מ"ר.
יש דרך אמינה לקבל נתוני בידוד מדויקים ולחשב את הביצועים של פאנלים סולאריים על ידי פנייה לחברת ההתקנה המקומית. או למד בעצמך את מפת החידוד של האזור.
אנו ממליצים ללכת בדרך אחרת - להשתמש בחוויה של בעלי תחנות כוח אוטונומיות סולאריות, קרא את הביקורות שלהם בפורומים נושאיים. מצא שם משתמשים הגרים באזורך אם ברצונך להשיג מספרים אמיתיים בחינם. הנה כמה דוגמאות:
- מערכת אוטונומית של אספקת אנרגיה סולארית, הממוקמת באזור לנינגרד, רוסיה. הותקנו 6 פאנלים של 0.22 קילוואט כל אחד (בסך הכל 1.32 קילוואט), עוצמת השיא ביום נטול עננים בחורף היא 1,157 וואט. הנושא נדון בפורום המפורסם בשפה הרוסית.
- אנאפה, ביצועי סוללה - 2.2 קילוואט, המספר אינו מצוין. בשעות האור היום מפיקה תחנת הכוח כ -9 קילוואט.
- מוסקבה, כוח SES 2.64 קילוואט. במהלך כל יוני, הניבה ההתקנה אנרגיה של 304 קילוואט.
פתק. תוכלו למצוא ביקורות ונתונים שימושיים אחרים על פעולת ה- SES בכתובת זו.
שימו לב: לא לקחנו בחשבון רק אנרגיה סולארית לחימום, חימום מים וצרכים ביתיים אחרים. כיצד לחשב את מספר הסוללות בפועל, ראו את הסרטון:
שיטות חימום אמיתיות
כפי שאתה מבין את האמור לעיל, די קשה (ויקר) לממש חימום חשמלי מלא של בית עם פאנלים סולאריים. לא כל בעלים יחליט לקנות ולהתקין לוחות בשטח של 100-150 מ"ר כדי לחמם בית או קוטג 'קטן. אז התוכנית של הדוד החשמלי + מערכת מים + רדיאטורי חימום נעלמת.
אבל עדיין לא ניתן לכנות את הרעיון של חימום באמצעות מודולים סולאריים אוטופיה. אנו מפרטים את האפשרויות המיושמות על ידי בעלי בתים בפועל:
- לוחות בתוספת מזגני מהפך עם מקדם COP של יעילות 3.5–4;
- חיבור סוללות ישירות לתנורי חשמל ללא מהפך;
- בניית SES מן המניין, מכירת חשמל למדינה, התמורה הולכת לשלם עבור חימום מסורתי.
חיבור. השימוש בפאנלים כמקורות אנרגיה נוספים לחימום בסיסי אינו הגיוני לדון - זהו פיתרון ברור.
נתחיל עם האפשרות השלישית, שהיא מעניינת עבור יזמים. במדינות בהן קבעה המדינה את התעריף הירוק שנקרא, בעל הבית יכול לקבל חשמל ממקורות מתחדשים ולתת אותו לרשת האנרגיה המשותפת, ולהרוויח.כלומר, בעל הבית רוכש את אותם 200-300 פאנלים סולאריים, אך מוכר אנרגיה במחיר טוב ולא מבזבז הרבה לשווא.
לדוגמה, באוקראינה התעריף הירוק עולה על 3 פעמים הרגילות (החל מיוני 2019). יש צורך לעמוד בתנאי 1: הקיבולת המינימלית של SES היא 30 קילוואט. בנה תחנת כוח, ספק אנרגיה לרשת ואתה קונה פי שלושה יותר זול.
שתי האפשרויות הנותרות ייחשבו ביתר פירוט.
מזגן
השיטה מבוססת על יעילותן של מערכות מפוצלות מהפכים המספקות חום פי ארבע יותר אל פנים הבית מאשר האנרגיה הנצרכת. כיצד לממש חימום כזה:
- ראשית, אנו ממקסמים את אובדן החום של הבניין - אנו מבודדים את הקירות, הרצפות והגג, מתקינים חלונות חסכוניים באנרגיה. מחוון צריכת חום אידיאלי לבית של 100 מ"ר - 6 קילוואט.
- אנו רוכשים שני מזגנים עם מדחסי מהפך הפועלים בטמפרטורת רחוב שלילית. הביצועים הכוללים של היחידות צריכים להיות שווים לאובדן החום של הבית, במקרה שלנו - 6 קילוואט. צריכת "פיצולים" כאלה לא תעלה על 2 קילוואט.
- אנו מתקינים תחנה סולארית המסוגלת לספק מיזוג אוויר מסביב לשעון.
- לחימום בימים הקרים ביותר, כדאי להתקין כל מקור חום מסורתי - דוד, תנור עצים.
הסרטון בסוף פרק זה מאשר כי המעגל המתואר פעיל לחלוטין. מינוס אחד משמעותי: בטמפרטורה שלילית היעילות של המזגנים פוחתת בצורה חדה, אתה לא יכול להסתדר ללא דוד. באקלים ממוזג וצפוני, מודולים סולאריים בלבד אינם מסוגלים להתמודד.
פתק. רוב המערכות המפוצלות מהפך יכולות לתפקד בכפור עד -15 מעלות צלזיוס. יעילות COP מצטמצמת ל- 1.5–2 (נוצר פי שניים חום מכפי שנצרך חשמל).
שימוש בתנורי חימום מקומיים
אנו מדברים על הפחתה משמעותית בעלות המערכת במקרה של שימוש בצרכנים יומרות - מחממי מאוורר רגילים. בגלל היעדר מהפך, תצטרך לחבר תנורי 12 וולט למודולים הסולאריים (אתה יכול לקחת מכונית או לעשות זאת בעצמך).
כיצד להרכיב גנרטור אנרגיה סולארית:
- אנו מתקינים את מספר הסוללות הנדרש עם מתח פעולה של 12 וולט.
- אנו מחברים אותם עם חוטי 2.5 מ"מ² בהתאם לתרשים למטה - ללא מהפך.
- אנו מחברים את העומס - דוד מאוורר בעל עוצמה נמוכה של 12 וולט.
להלן בסרטון, המומחה מתאר בפירוט את כל הניואנסים של קשר כזה. השיטה מתאימה לחימום חדרים בודדים עם מחממי מאווררים 1–1.5 קילוואט. קשה יותר לחמם את כל הבית - אתה צריך להרכיב כמה מעגלים נפרדים עם פאנלים סולאריים כדי לא להגדיל את חתך הרוחב של החוטים.
מסקנה סופית
לבצע חימום מלא של בית פרטי עם פאנלים סולאריים קשה מאוד. התרחיש המציאותי יותר או פחות הוא השימוש במערכות מפוצלות, או יותר טוב, משאבת חום גיאותרמית, מעט תלויה בטמפרטורת הרחוב. ההתקנה צורכת מעט חשמל, כך שהיא יכולה לעבוד מבית SES ביתי.
הסרנו באופן ספציפי סוגיות כספיות מהמאמר מכיוון שדיברנו על סוגיות טכניות. אבל עליכם להבין כי ציוד של אנרגיה סולארית - סוללות, סוללות, ממירים ויחידות בקרה - עולה הרבה כסף. כדי לפתור את הבעיה בהצלחה, אתה צריך להיות חובב שכר היטב.
מעגל עם סעיפי וואקום המחוברים לחימום מים עקיף יהיה זול יותר. אך לאפשרות זו יש קשיים משלה, למשל, הצטברות חום וקיפאון של האספן במהלך החום. אין פיתרון קל למשימה הקשה של רתימת אנרגיה סולארית.