Halvlederpaneler som konverterer solens energi til elektrisitet er vanligvis installert for ett formål - for å sikre driften av husholdningsapparater. Disse ildsjelene stopper ikke der og prøver å tilpasse solcellepaneler til oppvarming av huset. Vi foreslår at vi diskuterer denne ideen, vurder mulige metoder for oppvarming ved bruk av solcellepaneler. Lønnsomheten til alternative kraftverk og andre økonomiske spørsmål gir ikke mening, det er en egen sak.
Slik fungerer et solkraftverk
Vi har ikke tenkt å ta deg tid og snakke om hvordan halvledermoduler genererer strøm. Men hvis du vil organisere solvarme av et privat hus, må du forestille deg prinsippet for den solcellestasjonen og kjenne til alle nyansene som påvirker dens kraft.
Solkraftverket (SES) består av følgende elementer (vist i diagrammet nedenfor):
- ett eller flere paneler som mottar stråling fra solen;
- oppladbare batterier (batterier) som akkumulerer den genererte strømmen;
- kontrolleren overvåker ladningsnivået, leder strømmen til ønsket krets;
- omformeren konverterer konstant spenning fra solcellepaneler til vekselstrøm 220 V
Et interessant poeng. Prisen på moduler er ikke mer enn 30% av kostnadene for et komplett utstyrssett. De resterende 70% er batterier, en omformerenhet og en kontroller. Tilbehør velges for en driftsspenning på 12, 24 eller 48 volt.
Vi forenkler algoritmen til systemet:
- I løpet av dagslyset genererer batterier strøm gjennom kontrolleren.
- Den elektroniske enheten estimerer batteriets ladenivå, og fører deretter energien til ønsket linje - for lading eller til forbrukere (til omformeren).
- Omformerenheten konverterer likestrøm til vekselstrøm med standardparametere - 220 V / 50 Hz.
Det er to typer kontrollere - PWM og MPPT. Forskjellen mellom de to består i metoden for å lade kraftelementer og størrelsen på spenningstap. MPPT-blokker er mer moderne og økonomiske. Ulike batterier brukes: bly-syre, gel og så videre.
Hvis du planlegger å bruke flere moduler, kobles de sammen på tre måter:
- Et parallelt tilkoblingsskjema lar deg øke strømmen i kretsen. De "negative" kontaktene til alle batteriene er koblet til en linje, "pluss" kontaktene til den andre. Utgangsspenningen forblir uendret.
- Bruken av en seriekrets gjør det mulig å øke utgangsspenningen. “Minus” -terminalen til det første panelet kobles til “pluss” på det andre og så videre.
- Den kombinerte metoden brukes når du trenger å endre begge parametrene - strømstyrke og spenning. Flere moduler er koblet i serie, deretter kobles en gruppe til et felles nettverk parallelt med andre lignende grupper.
Hvor mye solcellepaneler trenger du for å varme opp et hus
Det ser ut til at alt er enkelt. Cirka 10 kW = 10.000 watt termisk energi vil bli brukt til å varme opp en liten hytte på 100 m². Dette er 100 paneler på 0,1 kW eller 34 store moduler på 300 watt. Du kan ikke sette så mange batterier på taket av huset, men det er ikke snakk om leiligheten.
Referanse. Størrelsen på en fotovoltaisk celle med en effekt på 100 W, produsert av polykrystallinsk teknologi, er omtrent 1020 x 700 mm eller 0,71 m². Et lignende 300 W-batteri vil oppta 1,68 m² (170 x 99 cm).
Vi tar en reservasjon med en gang, resultatet som er oppnådd er feil, siden det ikke tar hensyn til detaljene ved drift av solenergisystemer:
- Den solcellemodulen gir maksimal effekt når strålene faller i en vinkel på 90 ° til batteriet.Hvis du ikke lager en tracker - en sporingsmekanisme som roterer panelet etter solens bevegelse, mister vi omtrent 40% av energien. På den annen side bruker en slik enhet også strøm.
- Mengden solstråling per 1 m² - isolasjon - avhenger av bostedsregion, høyde og skyggelagt område. Disse faktorene påvirker batteriets ytelse direkte.
- Over tid forringes halvlederbelegget av modulene, som et resultat går cirka 1% av den elektriske kraften tapt årlig.
- Hvis det fotoelektriske laget blir overopphetet av solen, reduseres også ytelsen til panelet.
- En liten brøkdel av energien går tapt i relatert utstyr - omformere, kontrollere, batterier. Dette er en banal oppvarming av deler - transformatorer, mikrokretser og andre elementer.
- Når arbeidsflaten er forurenset med støv eller dekkes med snø, oppstår ytterligere tap.
- Merk at solen skal varme om vinteren, bør den genererte strømmen være nok til å varme opp huset og lade batteriene over natten.
Konklusjon. En universell beregning av den elektriske kraften til batterier som passer for alle land og regioner, eksisterer ikke. Men tallet som er kunngjort over 10 kW må dobles (minst) for å få et anstendig resultat i praksis. Du trenger 200 hundre watt paneler som dekker et område på over 140 m².
Det er en pålitelig måte å få nøyaktige isolasjonsdata og beregne ytelsen til solcellepaneler ved å kontakte ditt lokale installasjonsfirma. Eller studer selv isolasjonskartet over området.
Vi foreslår at du går den andre veien - for å bruke opplevelsen fra eiere av solcelle autonome kraftverk, les anmeldelser deres på tematiske fora. Finn der brukere som bor i ditt område hvis du vil få reelle tall gratis. Her er noen eksempler:
- Autonomt system for solenergi, som ligger i Leningrad-regionen, Russland. 6 paneler på 0,22 kW hver (totalt 1,32 kW) ble installert, toppeffekten på en vinterskyfri dag er 1.157 watt. Temaet diskuteres på det berømte russisk-språklige forumet.
- Anapa, batteriytelse - 2,2 kW, antallet er ikke indikert. I løpet av dagslyset genererer kraftverket omtrent 9 kW.
- Moskva, SES effekt 2,64 kW. I løpet av hele juni genererte installasjonen 304 kW energi.
Merk. Du vil finne vurderinger og andre nyttige data om driften av SES på denne adressen.
Merk: vi tok bare hensyn til solenergi til oppvarming, vannoppvarming og andre husholdningsbehov ble ikke tatt med i beregningen. Hvordan du beregner antall batterier i praksis, se videoen:
Ekte oppvarmingsmetoder
Som du forstår det foregående, er det ganske vanskelig (og dyrt) å realisere full elektrisk oppvarming av et hus med solcellepaneler. Ikke alle eiere bestemmer seg for å kjøpe og installere paneler på et område på 100-150 m² for å varme opp et lite hus eller hytte. Så, ordningen med den elektriske kjelen + vannsystemet + varme radiatorer forsvinner.
Men ideen om oppvarming med solcellemoduler kan fortsatt ikke kalles utopi. Vi viser alternativene implementert av huseiere i praksis:
- paneler pluss klimaanlegg med omformer med COP-effektivitetskoeffisient 3,5–4;
- koble batteriene direkte til elektriske ovner uten omformer;
- bygging av en fullverdig solkraftstasjon, salg av strøm til staten, inntektene går til å betale for tradisjonell oppvarming.
Addisjon. Bruk av paneler som ekstra energikilder for grunnvarme gir ikke mening å diskutere - dette er en åpenbar løsning.
La oss starte med det tredje alternativet, som er interessant for gründere. I land der staten har etablert den såkalte grønne taksten, kan huseieren motta strøm fra fornybare kilder og gi den til det vanlige energinettverket, og tjene penger.Det vil si at huseieren anskaffer de samme 200-300 solcellepanelene, men selger energi til en god pris, og sløser ikke mye forgjeves.
For eksempel i Ukraina overstiger den grønne taksten den vanlige 3 ganger (fra juni 2019). Det er nødvendig å tåle en tilstand: minste kapasitet på SES er 30 kW. Bygg et kraftverk, leverer energi til nettet, og du kjøper tre ganger billigere.
De resterende 2 alternativene vil bli vurdert mer detaljert.
Klimaanlegg
Metoden er basert på effektiviteten til splittringssystemer for inverter som leverer fire ganger mer varme til innsiden av huset enn energien som forbrukes. Hvordan realisere slik oppvarming:
- Først av alt maksimerer vi varmetapet i bygningen - vi isolerer vegger, gulv og tak, installerer energisparende vinduer. En ideell indikator for varmeforbruk for et hjem på 100 m² - 6 kW.
- Vi kjøper 2 klimaanlegg med vekselretterkompressorer som fungerer ved negativ gatetemperatur. Enhetens totale ytelse skal være lik varmetapet i huset, i vårt tilfelle - 6 kW. Forbruket av slike "splitter" vil ikke overstige 2 kW.
- Vi installerer en solstasjon som kan tilby klimaanlegg døgnet rundt.
- For oppvarming i de kaldeste dagene er det verdt å installere enhver tradisjonell varmekilde - en kjele, en vedovn.
Videoen på slutten av denne delen bekrefter at den beskrevne kretsen er i full drift. Et betydelig minus: ved en negativ temperatur, reduseres effektiviteten til klimaanlegg kraftig, du kan ikke gjøre det uten hjelp av en kjele. I tempererte og nordlige klima klarer ikke solcellemoduler alene.
Merk. De fleste invertersplitssystemer kan fungere i frost ned til -15 ° C. COP-effektiviteten reduseres til 1,5–2 (det genereres dobbelt så mye varme som strømmen forbrukes).
Bruk av lokale ovner
Vi snakker om en betydelig reduksjon i kostnadene for systemet i tilfelle bruk av upretensiøse forbrukere - vanlige vifteovner. På grunn av mangelen på en omformer, må 12-volt varmeovner kobles til solcellemodulene (du kan ta en bil eller gjøre det selv).
Slik monterer du en solenergi-generator:
- Vi installerer det nødvendige antall batterier med en driftsspenning på 12 volt.
- Vi kobler dem til 2,5 mm² ledninger i henhold til diagrammet nedenfor - uten omformer.
- Vi kobler belastningen - en viftevarmer med lav effekt på 12 V.
Nedenfor i videoen beskriver spesialisten i detalj alle nyansene til en slik forbindelse. Metoden er egnet for oppvarming av individuelle rom med vifteovner 1–1,5 kW. Det er vanskeligere å varme hele huset - du trenger å samle flere separate kretser med solcellepaneler, for ikke å øke tverrsnittet av ledningene.
Endelig konklusjon
Å lage full oppvarming av et privat hus med solcellepaneler er veldig vanskelig. Det eneste mer eller mindre realistiske scenariet er bruken av delte systemer, eller bedre, en geotermisk varmepumpe, lite avhengig av gatetemperatur. Installasjonen bruker lite strøm, slik at den kan fungere fra et SES-hjem.
Vi ekskluderte spesielt økonomiske problemer fra artikkelen, siden vi snakket om tekniske problemer. Men du må forstå at utstyret til solenergi - batterier, batterier, omformere og kontrollenheter - koster mye penger. Hvis du vil løse problemet, må du være en godt fortjent entusiast.
En krets med vakuummanifold koblet til en indirekte varmtvannsbereder vil være billigere. Men dette alternativet har sine egne vanskeligheter, for eksempel akkumulering av varme og stagnasjon av samleren under varme. Det er ingen enkel løsning på den vanskelige oppgaven med å utnytte solenergi.