Cerība uz enerģētisko neatkarību: iespēja apgādāt savu māju bez ikmēneša komunālajiem maksājumiem un netikt ietekmēta elektrības padeves vai komunālo pakalpojumu pārtraukumu dēļ, kļūst arvien izplatītāka. Šo centienu virzītājspēks ir “izslēgta-tīkla” saules enerģijas sistēma. Izslēgtas-tīkla sistēmas nav fiziski vai kā citādi atkarīgas no elektroenerģijas uzņēmuma, kā arī ar tīklu saistītās sistēmas, bet gan ir pilnībā autonoma-elektroenerģijas ražošanas, uzglabāšanas un sadales sistēma. Izslēgta-tīkla saules enerģijas sistēma ir “slēgtas cilpas” sistēmas piemērs, un tā nodrošinās strāvu mājiņai mežā, kemperī vai RV vai citās attālās vietās, kur nav piekļuves elektrotīklam.
Vienīgais veids, kā panākt pilnīgu atslēgšanos no enerģijas piegādātāja, ir neatkarīga saules enerģijas sistēma jūsu īpašumā. Lai to izdarītu, nepietiek tikai ar pāris saules bateriju uzstādīšanu uz jumta; vispirms ir jāizlemj, cik daudz elektroenerģijas jūs izmantojat, un pēc tam jāizveido neatkarīga saules enerģijas sistēma, kas var nodrošināt jūs ar šādu elektroenerģijas daudzumu. Saules enerģijas sistēmai jābūt arī atbilstoša izmēra jūsu īpašajām enerģijas patēriņa vajadzībām, jo, iegādājoties pārāk daudz vai pārāk maz saules elektrisko paneļu, tiks iztērēta enerģija, kā arī bieža akumulatora izlādēšanās un gandrīz nekādu ieņēmumu no jūsu uzstādīšanas. Šajā rakstā ir sniegts dažu svarīgāko faktoru salīdzinājums, kas jāņem vērā, veidojot saules enerģijas sistēmu ar zemām ekspluatācijas izmaksām un uzticamu ilgtermiņa veiktspēju.
1. Galvenās sastāvdaļas: sistēmas anatomija
Lai veiktu precīzus aprēķinus, vispirms ir svarīgi saprast katra no četriem komponentiem, kas veido off{0}}režģi (atsevišķu-) sistēmu.
Saules paneļi (fotoelektriskie): praktiski visas fotoelektriskās sistēmas sastāv no saules paneļiem un to dažādajām tehnoloģijām. Saules paneļa šūnas, kas pārvērš gaismu (saules starojumu) elektrībā (līdzstrāva - līdzstrāva), sauc par fotoelementiem, un procesu, kurā tie pārvērš gaismu elektrībā, sauc par fotoelementu efektu.
Līdzstrāvas uzlādes kontrolieris (noteikums):Līdzstrāvas elektrība no saules paneļiem ieplūst šajā ierīcē, kas tiek izmantota kā vārteja. Uzlādes kontrollera galvenais pienākums ir regulēt spriegumu un strāvas daudzumu, kas nāk no jūsu saules paneļiem, lai jūs nepārlādētu akumulatorus, tādējādi nodrošinot, ka akumulatori netiek bojāti.
Sistēmām, kas ir izslēgtas no-tīkla, vēlamā kontrollera izvēle būs maksimālā jaudas punkta izsekošanas (MPPT) kontrolleris, nevis vecāka impulsa platuma modulētā (PWM) modeļa, jo MPPT kontrolleri izseko fotoelektrisko paneļu maksimālo jaudas punktu, nodrošinot daudz lielāku efektivitāti nekā PWM kontrolleri, jo īpaši aukstos vai apmācies laika apstākļos.
Akumulatora banka (krātuve):Akumulatora banka tiek uzskatīta par{0}}izslēgtas saules enerģijas sistēmas centru. Tā kā 100% saules fotogalvaniskās enerģijas ģenerācijas nenotiek naktī, ir nepieciešams kaut kas, kurā uzkrāt visu elektroenerģijas ražošanas maksimumstundās saražoto lieko elektroenerģiju lietošanai naktī, kā arī mākoņainās/lietainās dienās.
Lai gan pārpludināti svina-skābes akumulatori ir lētāki-sākotnējās izmaksās; Litija dzelzs fosfāta (LiFePO₄) akumulatori kļūst par jaunu nozares standarta akumulatoru veidu jaunām instalācijām, jo tiem ir daudz ilgāks kalpošanas laiks, lielāks izlādes dziļums un darbība bez apkopes{2}}.
Invertors:Jūsu akumulatoros uzkrātās enerģijas daudzums ir zems līdzstrāvas spriegums. Tomēr lielākā daļa sadzīves tehnikas izmanto maiņstrāvas (AC) spriegumu. Lai zemo līdzstrāvas spriegumu no akumulatoriem pārveidotu par izmantojamu maiņstrāvas spriegumu (parasti 120 volti vai 240 volti) citām ierīcēm (gaismekļiem, ledusskapjiem utt.), jums būs jāiegādājas invertors.
Lai darbinātu jutīgu aprīkojumu, jums būs nepieciešams tīrs sinusoidālais invertors, jo tas nodrošina vienmērīgu sinusoidālo viļņu izvadi (ideāli piemērots jutīgām elektroniskām iekārtām, lai tās darbotos pareizi).
2. Pirmais svarīgais solis: slodzes analīze
Jūs nevarat izvēlēties nevienu komponentu, kamēr nezināt, cik daudz enerģijas jūs faktiski patērējat. Šo procesu sauc par slodzes analīzi vai energoauditu.
Lai noteiktu, cik vatu katru dienu patērē jūsu birojs vai māja (lai veiktu šo aprēķinu), jums jāzina vairākas informācijas daļas par jebkuru ierīci, kuru izmantojat. Konkrētāk, jums ir jāzina, cik daudz elektroenerģijas patērē katra jūsu ierīce, rēķinot uz -vatu, cik ilgi ierīces darbojas katru dienu un cik vatu stundā patērē jūsu ierīces. Vēl viens iemesls, kāpēc izslēgtās-tīkla sistēmas neatbilst lietotāju cerībām, ir tas, ka tikai dažas sistēmas ir pareizi izmērītas, pamatojoties uz maksimālo lietojumu.
3. Akumulatora bankas izmēra noteikšana: autonomijas faktors
Ja ir zināms jūsu ikdienas patēriņš, varat iestatīt akumulatora bankas izmēru. Galvenais jautājums šeit ir "Autonomijas dienas". Tas attiecas uz to, cik dienu vēlaties, lai sistēma darbotos bez jebkādas saules iedarbības (ti, sniega vētras vai ilgstoša mākoņaina perioda laikā).
Lielākā daļa off{0}}tīkla sistēmu izstrādātāju iesaka savām ārpustīkla sistēmām nodrošināt vismaz 2-3 dienu autonomiju. Turklāt ir ļoti svarīgi izvairīties no pārmērīgas bateriju izlādes, lai pagarinātu to kalpošanas laiku. Ar litija baterijām var būt pieņemami izmantot 80–90%, taču tas būs jāņem vērā, aprēķinot ietilpību.
4. Saules bloka izmēra noteikšana: bankas uzlāde
Saules blokam jābūt pietiekami jaudīgam, lai uzlādētu akumulatoru, vienlaikus barojot jūsu ikdienas slodzes. Galvenais mainīgais šeit ir maksimālās saules stundas. Tas nav tas pats, kas kopējais dienasgaismas stundu skaits; tas ir stundu skaits dienā, kad saules gaismas intensitāte ir vidēji 1000 vati uz kvadrātmetru.
Atrašanās vieta Arizonā var iegūt 6 maksimālās saules stundas, savukārt atrašanās vieta Sietlā var iegūt tikai 3. Lai noteiktu saules enerģijas bloka lielumu, sadaliet savu ikdienas patēriņu ar savas atrašanās vietas maksimālās saules stundām.
5. Invertors un sistēmas spriegums
Jums būs arī jāizvēlas invertors, kas spēj izturēt jaudas "pārsprieguma" vai maksimālo slodzi. Pat ja jūsu parastais lietojums var būt zems, ūdens sūknis vai ledusskapja motors var izmantot 3 līdz 5 reizes vairāk nekā parasti, kad tas sākotnēji tiek ieslēgts. Invertors, kas nevar atbalstīt šo pārspriegumu, atslēgsies.
Jānosaka sistēmas spriegums 12V, 24V vai 48V. Mazākas sistēmas (piemēram, furgoni vai mazas kajītes) mēdz izmantot 12 V, tāpēc 24 V vai 48 V sistēmas parasti ir nepieciešamas mājās, jo palielinās attālums starp akumulatoriem un ierīcēm. Augstāka sprieguma sistēmas ir izdevīgas, jo ir nepieciešama lētāka un plānāka vara elektroinstalācija, un jaudas zudumi attālumā ir mazāki.
6. Atrašanās vieta, efektivitāte un pielāgošanās spēja
Visbeidzot, tehniskās specifikācijas nav vienīgie faktori. Jūsu paneļu fiziskajai atrašanās vietai ir izšķiroša nozīme. Lai palielinātu ekspozīciju, ziemeļu puslodē paneļiem vajadzētu būt vērstiem uz dienvidiem tādā slīpuma leņķī, kas vienāds ar jūsu platuma grādiem.
Turklāt jaunākie akadēmiskie pētījumi uzsver nepieciešamību pēc "pielāgojamības faktoriem" ārpus{0}}tīkla dizainā, jo īpaši jaunattīstības apgabalos. Tādi faktori kā lietotāja spēja maksāt par apkopi, jumta strukturālā viengabalainība un pat iespēja pārvietot sistēmu ir būtiski apsvērumi, kas standarta izmēru ietvaros bieži netiek ņemti vērā.
Secinājums
Apsveriet kopējās enerģijas prasības un saules paneļu skaitu, ko varat novietot uz pieejamā jumta vai zemes platības. Vienīgais cits apsvērums ir izvēle starp Mono un Poly paneļiem. Tas ir garš un līkumots ceļš, kas nokaisīts ar zinātni un matemātiku. Tomēr saules piedzīvojums ārpus-tīkla beidzas ar pašpietiekamību — tā ir pamatīga atlīdzība. Papildus ievērojamajam zināšanu slieksnim, lai precīzi prognozētu sistēmas noslodzi un samazinātu jaudas zudumus, ir nepieciešama spēja pielāgot akumulatoru izmērus, lai sasniegtu autonomu stāvokli. Spēja pielāgot saules blokus vietējām saules stundām un izvēlēties piemērotus invertorus ir arī priekšnoteikums, lai izveidotu sistēmas, kas ražo tīru enerģiju un darbojas klusā vientulībā turpmākajos gados. Neatkarīgi no tā, vai tā ir DIY sistēma vai profesionāla sistēma, šo principu zināšanas ļaus saulei darboties jūsu labā.
