Надеждата да имате енергийна независимост: да можете да захранвате дома си без месечно плащане за комунални услуги и да не бъдете засегнати от прекъсвания на тока или прекъсвания на комуналните услуги, става все по-често срещано място. Движещата сила зад това усилие е системата за слънчева енергия извън-мрежата. Системите извън-мрежата не са физически или по друг начин зависими от енергийната компания за работа, както са свързаните с мрежата-системи, а вместо това са напълно самостоятелна-система за генериране, съхранение и разпределение на енергия. Изключена{7}}слънчева енергийна система е пример за система със „затворен цикъл“ и ще осигури захранване на хижа в гората, кемпер или каравана или други отдалечени места, които нямат достъп до електрическа мрежа.
Единственият начин да постигнете пълно прекъсване на връзката с доставчика на енергия е да имате независима слънчева енергийна система във вашия имот. Инсталирането само на няколко слънчеви клетки на вашия покрив не е достатъчно, за да направите това; първо трябва да решите колко електроенергия използвате и след това да проектирате независима слънчева енергийна система, която може да ви осигури това количество електроенергия. Слънчевата енергийна система също трябва да бъде подходящо оразмерена за вашите специфични енергийни нужди, тъй като закупуването на твърде много или твърде малко слънчеви електрически панели ще доведе до загуба на енергия, както и до често изтощаване на батерията и почти никакви приходи от вашата инсталация. Тази статия предоставя сравнение на някои от най-важните фактори, които трябва да имате предвид при създаването на слънчева енергийна система с ниски експлоатационни разходи и надеждна дългосрочна-производителност.
1. Основни компоненти: Анатомията на системата
За да извършвате прецизни изчисления, важно е първо да разберете функцията на всеки от четирите компонента, които изграждат автономна-мрежова (самостоятелна-система).
Слънчеви панели (фотоволтаични): На практика всички фотоволтаични системи се състоят от слънчеви панели и техните различни технологии. Клетките на слънчевия панел, които преобразуват светлината (слънчева радиация) в електричество (DC - постоянен ток), се наричат фотоволтаични клетки, а процесът, при който те преобразуват светлината в електричество, се нарича фотоволтаичен ефект.
DC заряден контролер (регулация):Постояннотоковото електричество протича от слънчевите панели в това устройство, което се използва като шлюз. Основната отговорност на контролера за зареждане е да регулира напрежението и количеството ток, идващ от вашите слънчеви панели, така че да не презаредите батериите си, като по този начин гарантирате, че батериите ви няма да бъдат повредени.
За системи извън{0}}мрежата предпочитаният избор на контролер ще бъде контролер за проследяване на максимална мощност (MPPT) пред по-стар модел с модулирана широчина на импулса (PWM), тъй като MPPT контролерите проследяват точката на максимална мощност за фотоволтаични панели, осигурявайки много по-голяма ефективност от контролерите с PWM, особено при студено или облачно време.
Банка батерии (съхранение):Банката за батерии се счита за сърцето на-слънчева система извън мрежата. Тъй като 100% от генерирането на слънчева фотоволтаична енергия не се случва през нощта, следователно е необходимо да има нещо, в което да се съхранява цялата излишна електрическа енергия, произведена по време на пиковите часове на производство на електроенергия, за използване през нощта, както и в облачни/дъждовни дни.
Въпреки че наводнените оловни{0}}киселинни батерии са по-евтини като-предварителна цена; Литиево-железно-фосфатните (LiFePO₄) батерии се превръщат в нов индустриален стандартен тип батерии за нови инсталации поради техния много по-дълъг живот, по-голяма дълбочина на разреждане и-безпроблемна работа.
Инвертор:Количеството енергия, съхранявано във вашите батерии, е ниско постоянно напрежение. Повечето домакински уреди обаче използват променлив ток (AC) за работа. За да преобразувате ниското постоянно напрежение от вашите батерии в използваемо променливотоково напрежение (обикновено 120 волта или 240 волта) за другите ви уреди (осветителни тела, хладилници и т.н.), ще трябва да закупите инвертор.
За да работите с чувствително оборудване, ще ви е необходим инвертор с чиста синусоида, тъй като той осигурява плавен изход на синусоида (идеален за правилното функциониране на чувствително електронно оборудване).
2. Критичната първа стъпка: Анализ на натоварването
Не можете да изберете нито един компонент, докато не разберете колко мощност всъщност използвате. Този процес се нарича анализ на натоварването или енергиен одит.
За да определите колко вата консумира вашият офис или дом на дневна база (за да извършите това изчисление), трябва да знаете няколко части от информацията за всеки уред, който използвате. По-конкретно, трябва да знаете колко електричество се използва от всеки от вашите уреди на-ват, колко време работят устройствата всеки ден и колко вата се консумират на час от вашите уреди. Друга причина, поради която системите извън мрежата-не успяват да отговорят на очакванията на потребителите е, че малко системи са оразмерени правилно въз основа на пикова употреба.
3. Оразмеряване на батерията: Факторът на автономността
Като знаете ежедневната си консумация, можете да оразмерите батерията. Ключовият въпрос тук е „Дни на автономия“. Това се отнася до това колко дни искате вашата система да работи без никакво въздействие от слънцето (т.е. по време на снежна буря или продължителен облачен период).
Повечето-проектанти на системи извън мрежата препоръчват минимум 2-3 дни автономност за своите системи извън мрежата. Освен това е изключително важно да се избягва прекомерното разреждане на батериите, за да се удължи живота им. При литиеви батерии може да е приемливо да използвате 80-90%, но това трябва да се вземе предвид при изчисляването на капацитета ви.
4. Оразмеряване на слънчевия масив: презареждане на банката
Соларният масив трябва да е достатъчно мощен, за да презареди батерията, като същевременно захранва ежедневните ви товари. Основната променлива тук е пиковите слънчеви часове. Това не е същото като общата дневна светлина; това е броят часове на ден, когато интензивността на слънчевата светлина е средно 1000 вата на квадратен метър.
Място в Аризона може да получи 6 пикови слънчеви часа, докато местоположение в Сиатъл може да получи само 3. За да определите размера на вашия слънчев масив, разделете дневната си консумация на пиковите слънчеви часове на вашето местоположение.
5. Инверторът и системното напрежение
Вие също ще трябва да изберете инвертор, който може да се справи с "пренапрежението" на мощността или максималното натоварване. Въпреки че нормалната ви употреба може да е ниска, водната помпа или двигателят на хладилника могат да използват 3 до 5 пъти нормалната си консумация, когато са включени първоначално. Инвертор, който не може да поддържа това пренапрежение, ще се изключи.
Трябва да се определи системното напрежение 12V, 24V или 48V. По-малките системи (напр. микробуси или малки кабини) са склонни да използват 12V, така че 24V или 48V системи обикновено са необходими в домовете поради увеличеното разстояние между батериите и уредите. Системите с по-високо напрежение са изгодни, тъй като е необходимо по-евтино и по-тънко медно окабеляване, а загубата на мощност е по-малка на разстояние.
6. Местоположение, ефективност и адаптивност
И накрая, техническите характеристики не са единствените фактори. Физическото местоположение на вашите панели е от решаващо значение. В северното полукълбо панелите в идеалния случай трябва да са обърнати на юг под ъгъл на наклон, равен на вашата географска ширина, за да се увеличи експозицията.
Освен това, скорошни академични изследвания подчертават необходимостта от „фактори на адаптивност“ в дизайна извън-мрежата, особено в развиващите се райони. Фактори като способността на потребителя да плаща за поддръжка, структурната цялост на покрива и дори възможността за преместване на системата са жизненоважни съображения, които често се пренебрегват в рамките на стандартните размери.
Заключение
Помислете за общите енергийни изисквания и броя на слънчевите панели, които можете да разположите на наличния покрив или земя. Единственото друго съображение е изборът между Mono и Poly панели. Това е дълъг и криволичещ път, осеян с наука и математика. И все пак извън{3}}слънчевото приключение кулминира в самодостатъчност – голяма награда. Освен значителния праг на знания за точно прогнозиране на натоварването на системата и минимизиране на загубите на мощност, способността за оразмеряване на акумулаторни батерии за постигане на автономно състояние е необходима. Способността да се съпоставят слънчевите масиви с местните слънчеви часове и да се изберат подходящи инвертори също е предпоставка за изграждане на системи, които произвеждат чиста енергия и работят в тиха самота за години напред. Независимо дали става въпрос за система „направи си сам“ или за професионална система, познаването на тези принципи ще накара слънцето да работи за вас.
