Lootus saada energiasõltumatust: oma kodu toita ilma igakuise kommunaalmakseta ning elektrikatkestusest või kommunaalteenuste häiretest mitte kannatada, muutub üha tavalisemaks. Selle jõupingutuse liikumapanev jõud on võrgust välja lülitatud päikeseenergiasüsteem. Võrguvälised süsteemid ei sõltu füüsiliselt ega muul viisil elektriettevõttest, nagu ka võrguga seotud süsteemid, vaid on täiesti iseseisev-energia tootmis-, salvestus- ja jaotussüsteem. Võrgust väljas olev-päikeseenergiasüsteem on „suletud ahela” süsteemi näide ja see annab toite metsas asuvale majakesele, matkaautole või haagismajale või muudele kaugematele kohtadele, millel puudub juurdepääs elektrivõrgule.
Ainus viis saavutada täielik lahtiühendamine energiatarnijast on oma kinnistul sõltumatu päikeseenergia süsteem. Selleks ei piisa vaid paari päikesepatarei paigaldamisest katusele; peate esmalt otsustama, kui palju elektrit kasutate, ja seejärel kavandama sõltumatu päikeseenergiasüsteem, mis suudab teile sellise koguse elektrit pakkuda. Päikeseenergiasüsteem peab olema ka sobiva suurusega vastavalt teie konkreetsetele energiatarbimise vajadustele, kuna liiga paljude või liiga väheste päikesepaneelide ostmine toob kaasa nii energia raiskamise kui ka sagedase aku tühjenemise ja teie paigaldusest peaaegu olematu tulu. Selles artiklis võrreldakse mõningaid kõige olulisemaid tegureid, mida tuleb arvestada madalate kasutuskulude ja usaldusväärse pikaajalise -jõudlusega päikeseenergiasüsteemi loomisel.
1. Põhikomponendid: süsteemi anatoomia
Enne arvutustesse sukeldumist on oluline mõista nelja peamise komponendi konkreetseid rolle, mis moodustavad väljaspool{0}}võrgusüsteemi.
Päikesepaneelid (fotogalvaanilised):Päikesepaneelid ja nendega seotud tehnoloogiad muudavad fotogalvaanilised süsteemid kõige levinumaks. Päikesepaneeli moodustavad fotogalvaanilised elemendid koguvad päikesevalgust ja muudavad selle elektrienergiaks (alalisvoolu või "DC" kujul) protsessi, mida nimetatakse fotogalvaaniliseks efektiks.
Alalisvoolu laadimise kontroller (määrus):Alalisvoolu elekter voolab päikesepaneelidest sellesse seadmesse, mida kasutatakse lüüsina. Laadimiskontrolleri esmane kohustus on reguleerida teie päikesepaneelidelt tuleva pinge ja vooluhulka, et te ei laadiks oma akusid üle, tagades sellega akude kahjustamise.
Võrguväliste süsteemide puhul on eelistatud kontrolleri valik MPPT (maksimaalse võimsuspunkti jälgimise) kontroller võrreldes vanema impulsi laiusmoduleeritud (PWM) mudeliga, kuna MPPT-kontrollerid jälgivad fotogalvaaniliste paneelide maksimaalset võimsuspunkti, pakkudes PWM-kontrolleritest palju suuremat efektiivsust, eriti külma või pilvise ilmaga.
Akupank (salvestusruum):Akupanka peetakse võrgust väljas{0}}päikesesüsteemi südameks. Kuna 100% päikese fotogalvaanilisest energiast ei toimu öösel, siis on vaja midagi, kuhu salvestada kogu elektrienergia tootmise tipptundidel toodetud üleliigne elektrienergia kasutamiseks nii öösel kui ka pilvistel/vihmastel päevadel.
Kuigi üleujutatud plii-happeakud on alghinnaga- odavamad; Liitiumraudfosfaat (LiFePO₄) akud on muutumas tööstusharu uueks standardseks akutüübiks uute paigalduste jaoks tänu nende palju pikemale elueale, suuremale tühjenemissügavusele ja hooldus-vabale tööle.
Inverter:Teie akudesse salvestatud energia hulk on madal alalispinge. Enamik kodumasinaid kasutab aga töötamiseks vahelduvvoolu (AC) pinget. Akude madala alalispinge teisendamiseks muude seadmete (valgustite, külmikute jne) jaoks kasutatavaks vahelduvpingeks (tavaliselt kas 120 volti või 240 volti), peate ostma inverteri.
Tundlike seadmete kasutamiseks vajate puhast siinuslaine muundurit, kuna see tagab sujuva siinuslaine väljundi (ideaalne tundlike elektroonikaseadmete nõuetekohaseks tööks).
2. Esimene kriitiline samm: koormuse analüüs
Te ei saa ühtegi komponenti valida enne, kui teate, kui palju energiat te tegelikult kasutate. Seda protsessi nimetatakse koormusanalüüsiks või energiaauditiks .
Peate arvutama päevas tarbitavate vatt{0}}tundide koguarvu. Selleks loetlege kõik seadmed, mida kavatsete toita, märkige üles nende võimsus ja hinnake, mitu tundi see päevas töötab. Näiteks 10-vatine LED-tuli, mis töötab 5 tundi, tarbib 50 vatt-tundi (Wh).
Kui olete kõigi seadmete kogusumma kokku võtnud, on teie päevane energiatarbimine (mõõdetud Wh või kWh). See number määrab kõik muu. Oluline on arvestada hooajaliste erinevustega,{2}}kas kasutate talvel rohkem kütet või suvel rohkem jahutust? Tippkasutuse arvestamata jätmine on levinud põhjus, miks-võrgusüsteemid ei vasta ootustele.
3. Akupanga suuruse määramine: autonoomiategur
Kui teie igapäevane tarbimine on teada, saate akupanga suuruse määrata. Võtmeküsimus on siin "Autonoomia päevad". See viitab sellele, mitu päeva soovite, et teie süsteem töötaks ilma päikesepoolse sisendita (st lumetormi või pikema pilvise perioodi ajal).
Enamik süsteemidisainereid soovitab vähemalt 2–3 päeva pikkust autonoomiat. Lisaks peaksite akude eluea kaitsmiseks vältima nende täielikku tühjenemist. Kui teil on liitiumakud, võite need tühjendada kuni 80–90%, kuid see tuleb mahutavuse arvutamisel arvesse võtta.
Matemaatika näide:
Päevane tarbimine: 2500 Wh
Soovitud autonoomia: 2 päeva
Kogu vajalik salvestusruum: 5000 Wh (5 kWh)
Süsteemi pinge: 24V
Nõutav aku maht (amp{0}}tundi): 5000 Wh / 24 V=208 Ah.
4. Päikeseenergia massiivi suuruse määramine: panga laadimine
Päikesepaneelid peavad olema piisavalt võimsad, et laadida akupanka ja samal ajal toita igapäevaseid koormusi. Peamine muutuja on siin Peak Sun Hours. See ei ole sama, mis päevavalgustundide koguarv; see on tundide arv päevas, mil päikesevalguse intensiivsus on keskmiselt 1000 vatti ruutmeetri kohta.
Asukoht Arizonas võib saada maksimaalselt 6 päikesetundi, samas kui asukoht Seattle'is võib saada ainult 3. Päikesemassiivi suuruse määramiseks jagage oma päevane tarbimine oma asukoha tipptundidega.
Matemaatika näide:
Päevane tarbimine: 2500 Wh
Päikese tipptunnid: 4,5 tundi
Minimaalne massiivi suurus: 2500 Wh / 4,5 h=556 vatti.
Märkus.See arvutus eeldab täiuslikku efektiivsust. Tegelikkuses peaksite lisama puhvri (tavaliselt 20–25%), et võtta arvesse juhtmestiku, soojuse ja inverteri ebaefektiivsusest tingitud süsteemikadusid.
5. Inverter ja süsteemi pinge
Samuti peate valima muunduri, mis suudab taluda võimsuse "tõusu" või maksimaalset koormust. Kuigi teie tavaline kasutus võib olla väike, võib veepumba või külmiku mootor algsel sisselülitamisel kasutada 3–5 korda tavapärasest rohkem. Inverter, mis seda tõusu ei talu, komistab.
Määrata tuleb süsteemi pinge 12V, 24V või 48V. Väiksemad süsteemid (nt kaubikud või väikesed kajutid) kasutavad tavaliselt 12 V, seega on kodudes tavaliselt vaja 24 V või 48 V süsteeme, kuna akude ja seadmete vahel on suurem vahemaa. Kõrgema pingega süsteemid on kasulikud, kuna on vaja odavamat ja peenemat vaskjuhtmestikku ning võimsuskadu on vahemaa tagant väiksem.
6. Asukoht, tõhusus ja kohanemisvõime
Lõpuks pole tehnilised näitajad ainsad tegurid. Teie paneelide füüsiline asukoht on ülioluline. Põhjapoolkeral peaksid paneelid ideaaljuhul olema suunatud lõuna poole teie laiuskraadiga võrdse kaldenurgaga, et maksimeerida säritust.
Lisaks toovad hiljutised akadeemilised uuringud esile vajaduse "kohandumistegurite" järele võrguvälise{0}}disaini puhul, eriti arenevates piirkondades. Sellised tegurid nagu kasutaja suutlikkus maksta hoolduse eest, katuse konstruktsiooni terviklikkus ja isegi süsteemi ümberpaigutamise võimalus on olulised kaalutlused, mida standardsete suurusraamistike puhul sageli tähelepanuta jäetakse.
Järeldus
Võtke arvesse kogu energiavajadust ja päikesepaneelide arvu, mida saate vabale katusele või maapinnale mahutada. Ainus muu kaalutlus on valida Mono ja Poly paneelide vahel. See on pikk ja käänuline tee, mis on täis teadust ja matemaatikat. Kuid võrgust väljas olev päikeseenergia seiklus kulmineerub iseseisvumisega – see on sügav tasu. Peale märkimisväärse teadmiste künnise süsteemi koormuste täpseks ennustamiseks ja toitekadude minimeerimiseks on vajalik akupatareide suuruse määramine autonoomse oleku saavutamiseks. Võimalus kohandada päikesepaneelid kohalike päikesetundidega ja valida sobivad inverterid on samuti eelduseks selliste süsteemide ehitamiseks, mis toodavad puhast energiat ja töötavad vaikses üksinduses aastaid. Olgu tegemist isetegemise või professionaalse süsteemiga, nende põhimõtete tundmine paneb päikese teie heaks tööle.
