Diy solární panely. Výpočet a výběr solárních článků
Obsah
Odrůdy solárních panelů. Na co si dát pozor při výpočtu provozních parametrů solární elektrárny - uživatelská zkušenost .
Solární panely jsou zřídka považovány za jediný zdroj elektřiny, přesto je vhodné je instalovat. Správně vypočítaný autonomní systém tedy bude v bezmračném počasí schopen dodávat elektřinu elektrickým spotřebičům, které jsou k němu připojeny, téměř nepřetržitě. Dobře zabalené solární panely, baterie a pomocná zařízení však i v zataženém zimním dni výrazně sníží náklady na placení elektroměru.
Solární panely od prvků používám 2. rokem. Musel jsem, protože v družstvu, kde mám garáž, byla velmi dlouho zhasnutá světla. Nasbíráno 2 ks. 60 wattů každý, regulátor koupil i 1500 W měnič. Úplná nezávislost jen inspiruje. A je tu světlo a práce s ručním nástrojem je radost.
Správná organizace autonomních napájecích systémů na bázi solárních panelů je celá věda, ale na základě zkušeností uživatelů našeho portálu můžeme uvažovat o obecných zásadách pro jejich tvorbu.
Co je solární baterie
Solární baterie (SB) je řada fotovoltaických modulů spojených do jednoho zařízení pomocí elektrických vodičů.
A pokud se baterie skládá z modulů (které se také nazývají panely), pak je každý modul tvořen několika solárními články (které se nazývají články). Solární článek je klíčovým prvkem, který je srdcem baterií a celých solárních instalací.
Na fotografii jsou solární články různých formátů.
A zde je montáž fotovoltaického panelu.
V praxi se fotovoltaické články používají v sestavě s přídavným zařízením, které slouží k přeměně proudu, k jeho akumulaci a následné distribuci mezi spotřebitele. Sada domácí solární elektrárny obsahuje následující zařízení:
Schématicky vypadá solární systém takto:.
Schéma je poměrně jednoduché, ale aby fungovalo efektivně, je nutné správně vypočítat provozní parametry všech do něj zapojených zařízení.
Výpočet fotovoltaických panelů
První věc, kterou potřebujete vědět při plánování výpočtu návrhu fotovoltaických konvertorů (PVC panelů), je množství elektřiny, které spotřebuje zařízení připojená k solárním panelům. Sečtením nominálního výkonu budoucích spotřebitelů solární energie, který se měří ve Wattech (W nebo kW), lze odvodit průměrnou měsíční sazbu spotřeby elektřiny - W * h (kW * h). A požadovaný výkon solární baterie (W) bude určen na základě získané hodnoty.
Při výpočtu celkové spotřeby energie je třeba vzít v úvahu nejen jmenovitý výkon elektrických spotřebičů, ale také průměrnou denní dobu provozu každého zařízení.
Uvažujme například výčet elektrického zařízení, které může zásobovat energií malá solární elektrárna o výkonu 250 W.
Tabulka je převzata ze stránek jednoho z výrobců solárních panelů.
Existuje nesoulad mezi denní spotřebou elektřiny - 950 W * h (0,95 kW * h) a hodnotou výkonu solární baterie - 250 W, která by při nepřetržitém provozu měla generovat 6 kW * h elektřiny za den (což je mnohem více než uvedené potřeby). Ale protože mluvíme konkrétně o solárních panelech, je třeba si uvědomit, že tato zařízení jsou schopna vyvinout svůj výkonový štítek pouze během denního světla (od asi 9 do 16 hodin), a to i za jasného dne. Při zatažené obloze znatelně klesá i výroba elektřiny. A ráno a večer množství elektřiny generované baterií nepřesahuje 20-30% denního průměru. Kromě toho lze jmenovitý výkon z každého článku získat pouze tehdy, jsou-li pro to optimální podmínky.
Proč je kapacita baterie 60 W a dává 30? Výrobci článků stanoví hodnotu 60 W při slunečním záření 1000 W/m² a teplotě baterie 25 stupňů. Na zemi takové podmínky nejsou, a tím spíše ve středním Rusku.
To vše je zohledněno, když je v návrhu solárních panelů zahrnuta určitá výkonová rezerva.
Nyní si povíme, odkud se vzal indikátor výkonu - 250 kW. Tento parametr zohledňuje všechny korekce nerovnoměrného slunečního záření a představuje průměrné údaje založené na praktických experimentech. A to: měření výkonu za různých provozních podmínek baterií a výpočet jeho průměrné denní hodnoty.
Když znáte výši spotřeby, vyberte fotovoltaické články na základě požadovaného výkonu modulů: každý 100W modul vygeneruje 400-500 Wh za den.
Jdeme dále: se znalostí průměrné denní potřeby elektřiny můžete vypočítat požadovaný výkon solárních panelů a počet pracovních článků v jednom fotovoltaickém panelu.
Pro přesnější určení potřeby elektřiny je nutné vzít v úvahu nejen výkon elektrických spotřebičů, ale také dodatečné ztráty elektřiny: přirozené ztráty v důsledku odporu vodičů a také ztráty pro přeměnu energie v regulátoru. a střídač, které závisí na účinnosti těchto zařízení.
Při provádění dalších výpočtů se zaměříme na údaje nám již známé tabulky. Předpokládejme tedy, že celková spotřeba energie je přibližně 1 kWh za den (0,95 kWh). Jak již víme, potřebujeme solární panel s nominálním výkonem alespoň 250 W.
Předpokládejme, že pro sestavení pracovních modulů plánujete použít fotovoltaické články o jmenovitém výkonu 1,75 W (výkon každého článku je určen součinem proudu a napětí, které solární článek generuje). Výkon 144 článků kombinovaných do čtyř standardních modulů (každý 36 článků) bude roven 252 W. V průměru s takovou baterií přijmeme 1 - 1,26 kWh elektřiny za den, nebo 30 - 38 kWh za měsíc. Ale to je v krásných letních dnech, v zimě ani tyto hodnoty není vždy možné získat. Současně může být v severních šířkách výsledek o něco nižší a v jižních šířkách - vyšší.
K dispozici jsou solární panely - 3,45 kW. Pracují paralelně se sítí, takže účinnost je nejvyšší možná:
- června 467 kW*h.
- července 480 kWh.
- srpna 497 kWh.
- září 329 kWh.
- října 305 kWh.
- listopadu 320 kWh.
- prosince 216 kWh.
- Leden 2014 zatím 126 kWh.
Tyto údaje jsou mírně nadprůměrné, t.j. Na. slunce bylo víc než obvykle. Pokud se cyklon prodlouží, pak výkon v zimním měsíci nesmí překročit 100-150 kWh.
Uvedené hodnoty jsou kilowatty, které lze získat přímo ze solárních panelů. Kolik energie se dostane ke koncovým spotřebitelům - záleží na vlastnostech přídavných zařízení zabudovaných do napájecího systému. Promluvíme si o nich později.
Jak vidíte, počet solárních článků potřebných k vytvoření daného výkonu lze vypočítat pouze přibližně. Pro přesnější výpočty se doporučuje používat speciální programy a online kalkulačky solární energie, které pomohou určit požadovaný výkon baterie v závislosti na mnoha parametrech (včetně geografické polohy vašeho webu).
Ať už je výsledná hodnota doporučeného výkonu jakákoliv, vždy je potřeba mít nějakou rezervu. Koneckonců, v průběhu času se elektrické vlastnosti solární baterie snižují (baterie stárne). Za 25 let provozu je průměrná ztráta výkonu solárních panelů 20 %.
Pokud se napoprvé nepodařilo provést správný výpočet fotovoltaických panelů (a laici se velmi často potýkají s podobným problémem), nevadí. Chybějící výkon lze vždy doplnit instalací několika dalších fotobuněk.
Síla napětí a proudu na výstupu panelů musí odpovídat parametrům ovladače, který k nim bude připojen. To je třeba vzít v úvahu ve fázi výpočtu solární elektrárny.
Druhy fotovoltaických článků
S pomocí této kapitoly se pokusíme vyvrátit mylné představy o výhodách a nevýhodách nejrozšířenějších fotovoltaických článků. Usnadní vám to výběr správných zařízení. Monokrystalické a polykrystalické křemíkové moduly pro solární články jsou dnes široce používány.
Takto vypadá standardní solární článek (článek) monokrystalového modulu, který lze neomylně odlišit zkosenými rohy.
Níže je fotografie polykrystalického článku.
Který modul je lepší? Uživatelé o to aktivně diskutují. Někteří lidé si myslí, že polykrystalické moduly pracují efektivněji za oblačného počasí, zatímco monokrystalické panely vykazují vynikající výkon za slunečných dnů.
Mám mono - 175W dávám na slunci pod 230W. Ale odmítám je a přecházím na polykrystaly. Protože když je obloha jasná, naplňte alespoň elektřinu z jakéhokoli krystalu, ale když je zataženo, moje nefungují vůbec.
Vždy se přitom najdou odpůrci, kteří po provedení praktických měření prezentované tvrzení zcela vyvrátí.
Mám pravý opak: polykrystaly jsou velmi citlivé na ztmavnutí. Stojí za to, aby malý mrak prošel sluncem, protože se to okamžitě odrazí na množství generovaného proudu. Napětí se mimochodem prakticky nemění. Monokrystalický panel se chová stabilněji. Při dobrém osvětlení se oba panely chovají velmi dobře: deklarovaný výkon obou panelů je 50W, oba vydávají stejných 50W. Odtud vidíme, jak mizí mýtus, že mono panely dávají více výkonu za dobrého světla.
Druhé tvrzení se týká životnosti fotovoltaických článků: polykrystaly stárnou rychleji než monokrystalické články. Vezměte v úvahu oficiální statistiky: standardní životnost monokrystalických panelů je 30 let (někteří výrobci tvrdí, že takové moduly mohou vydržet až 50 let). Doba efektivního provozu polykrystalických panelů přitom nepřesahuje 20 let.
Výkon solárních panelů (i při velmi vysoké kvalitě) totiž každým rokem provozu klesá o určité zlomky procenta (0,67 % - 0,71 %). Zároveň se v prvním roce provozu může jejich výkon okamžitě snížit o 2% a 3% (u monokrystalických a polykrystalických panelů). Jak vidíte, rozdíl tam je, ale nepodstatný. A pokud vezmeme v úvahu, že prezentované ukazatele do značné míry závisí na kvalitě fotovoltaických modulů, tak rozdíl nelze vůbec zohlednit. Navíc existují případy, kdy levné monokrystalické panely vyrobené nedbalými výrobci ztratily v prvním roce provozu až 20% svého výkonu. Závěr: čím je výrobce fotovoltaických modulů spolehlivější, tím jsou jeho výrobky odolnější.
Mnoho uživatelů našeho portálu tvrdí, že monokrystalické moduly jsou vždy dražší než polykrystalické.U většiny výrobců je rozdíl v ceně (v přepočtu na jeden watt vyrobeného výkonu) skutečně patrný, což činí nákup polykrystalických prvků atraktivnější. S tím nemůžete argumentovat, ale nemůžete argumentovat tím, že účinnost monokrystalických panelů je vyšší než účinnost polykrystalů. V důsledku toho při stejném výkonu pracovních modulů budou mít polykrystalické baterie velkou plochu. Jinými slovy, kupující polykrystalických prvků může při výhře na ceně ztratit na ploše, což ho s ohledem na nedostatek volného prostoru pro instalaci SB může připravit o na první pohled tak zřejmou výhodu.
Pro běžné monokrystaly je účinnost v průměru 17% -18%, pro poly - asi 15%. Rozdíl – 2 % – 3 %. Z hlediska plochy je však tento rozdíl - 12 % -17 %. U amorfních panelů je rozdíl ještě zřetelnější: s jejich účinností 8-10% může mít jednokrystalový panel poloviční plochu než amorfní panel.
Amorfní panely jsou dalším typem fotovoltaických článků, které se přes své zjevné přednosti ještě nestaly příliš populárními: nízká výkonová ztráta s rostoucí teplotou, schopnost vyrábět elektřinu i při velmi slabém osvětlení, relativní levnost jednoho vyrobeného kW energie a již brzy. A jeden z důvodů nízké popularity spočívá v jejich velmi omezené účinnosti. Amorfní moduly se také nazývají flexibilní moduly. Flexibilní konstrukce výrazně usnadňuje jejich instalaci, demontáž a skladování.
Nevím, kdo inzeruje toto amorfní. Jejich účinnost je nízká, zabírají téměř dvakrát více místa, přičemž s věkem účinnost stejně jako u krystalických klesá. Klasické moduly jsou určeny na 25 let provozu se ztrátou účinnosti 20 %. Amorfní mají zatím jediné plus: vypadají jako černé sklo (takovými můžete pokrýt celou fasádu).
Při výběru pracovních předmětů pro stavbu solárních panelů byste se měli v první řadě zaměřit na pověst jejich výrobce. Jejich skutečný výkon totiž závisí na kvalitě. Také by se nemělo ztrácet ze zřetele podmínky, za kterých bude instalace solárních modulů provedena: pokud je plocha vyhrazená pro instalaci solárních panelů omezená, je vhodné použít monokrystaly. Pokud není nedostatek volného místa, pak věnujte pozornost polykrystalickým nebo amorfním panelům. Posledně jmenované může být ještě praktičtější než krystalické panely.
Další výhodou amorfních panelů oproti krystalickým panelům je, že jejich prvky lze instalovat přímo do okenních otvorů (na místo běžného skla) nebo je dokonce použít k dekoraci fasády.
Nákupem hotových panelů od výrobců si můžete značně zjednodušit svůj úkol sestrojení solárních panelů. Pro ty, kteří dávají přednost vytváření všeho vlastníma rukama, bude proces výroby solárních modulů popsán v pokračování tohoto článku. Také v blízké budoucnosti plánujeme hovořit o kritériích, podle kterých byste měli vybírat baterie, ovladače a měniče - zařízení, bez kterých nemůže plnohodnotně fungovat ani jedna solární baterie. Sledujte náš kanál pro aktualizace.
Na fotografii jsou 2 panely: domácí monokrystalický 180W (vlevo) a polykrystalický od výrobce 100W (vpravo).
O nejoblíbenějších alternativních zdrojích energie se můžete dozvědět v příslušném tématu otevřeném k diskusi na našem portálu. V sekci věnované stavbě autonomního domu se můžete dozvědět mnoho zajímavého o alternativních energiích a solárních panelech, zejména. A krátké video vám řekne o hlavních prvcích standardní solární elektrárny a o vlastnostech instalace solárních panelů.
