太陽エネルギーを電気に変換する半導体パネルは、通常、家電製品の操作を確実にするために、1つの目的で設置されます。これらの愛好家はそこで止まらず、家を暖房するために太陽電池パネルを適合させようとします。このアイデアについて話し合うことをお勧めします。太陽電池パネルを使用した加熱の可能な方法を検討してください。代替発電所の収益性やその他の財務上の問題は意味をなさず、別の問題です。
太陽光発電所のしくみ
私たちはあなたの時間をかけて、半導体モジュールがどのように電流を生成するかについて話すつもりはありません。しかし、個人の家の太陽熱を整理したい場合は、太陽光発電所の原理を想像し、その電力に影響を与えるすべてのニュアンスを知る必要があります。
太陽光発電所(SES)は、次の要素で構成されています(下の図を参照)。
- 太陽からの放射を受ける1つ以上のパネル。
- 発電した電気を蓄える充電式電池(電池)。
- コントローラは充電レベルを監視し、電流を目的の回路に送ります。
- インバーターは、ソーラーパネルの定電圧を交流220 Vに変換します。
興味深い点。モジュールの価格は、機器一式のコストの30%以下です。残りの70%は、バッテリー、インバーターユニット、コントローラーです。アクセサリは、12、24、または48ボルトの1つの動作電圧に対して選択されます。
システムのアルゴリズムを簡略化します。
- 日中、バッテリーはコントローラーを介して電流を生成します。
- 電子ユニットは、バッテリーの充電レベルを推定し、エネルギーを目的のラインに向けます。
- インバーターユニットは、標準パラメーター-220 V / 50 Hzで直流を交流に変換します。
コントローラには、PWMとMPPTの2種類があります。 2つの違いは、パワーエレメントの充電方法と電圧損失の大きさです。 MPPTブロックはより近代的で経済的です。鉛蓄電池、ゲル電池など、さまざまな電池が使用されています。
複数のモジュールを使用する場合、それらは3つの方法で相互接続されます。
- 並列接続方式では、回路の電流を増やすことができます。すべてのバッテリーの「マイナス」接点は1つのラインに接続され、「プラス」接点はもう一方のラインに接続されます。出力電圧は変化しません。
- 直列回路を使用することにより、出力電圧を上げることができます。最初のパネルの「マイナス」端子は、2番目の「プラス」に接続します。
- 現在の強度と電圧の両方のパラメーターを変更する必要がある場合は、組み合わせた方法を使用します。複数のモジュールが直列に接続され、グループが他の同様のグループと並列に共通ネットワークに接続されます。
家を暖房するために必要なソーラーパネルの数
すべてが単純なようです。約10 kW = 10,000ワットの熱エネルギーを使用して、100m²の小さな田舎家を暖房します。これは、0.1 kWの100パネル、または300ワットの34個の大きなモジュールです。家の屋根にあまり多くの電池を置くことはできませんが、アパートについての話はありません。
参照。多結晶技術によって製造された、100 Wの出力を持つ1つの太陽電池のサイズは、約1020 x 700 mmまたは0.71m²です。同様の300 Wバッテリーは1.68m²(170 x 99 cm)を占めます。
すぐに予約します。太陽エネルギーシステムの動作の特徴が考慮されていないため、結果は正しくありません。
- 太陽光線モジュールは、光線がバッテリーの平面に対して90°の角度で落ちるときに最大電力を提供します。トラッカーを作成しない場合-太陽の移動後にパネルを回転させるトラッキングメカニズムにより、エネルギーの約40%が失われます。一方、そのようなデバイスも電気を消費します。
- 1m²あたりの日射量-日射量-居住地域、高度、日陰の地域によって異なります。これらの要因は、バッテリーの性能に直接影響します。
- 時間の経過とともに、モジュールの半導体コーティングが劣化し、その結果、電力の約1%が毎年失われます。
- 光電層が太陽によって過熱されると、パネルの性能も低下します。
- インバーター、コントローラー、バッテリーなどの関連機器で失われるエネルギーはごくわずかです。これは、変圧器、超小型回路、その他の要素などの部品の平凡な加熱です。
- 作業面がほこりで汚れていたり、雪で覆われている場合、追加の損失が発生します。
- 冬に太陽が熱くなるには、生成された電気が家を暖め、バッテリーを一晩充電するのに十分でなければならないことに注意してください。
結論。 すべての国と地域に適したバッテリーの電力の普遍的な計算は存在しません。しかし、実際にまともな結果を得るためには、10 kWの上で発表された数値を(少なくとも)2倍にする必要があります。 140m²以上の面積をカバーする200ワットのパネルが必要になります。
地元の設置会社に連絡して、正確な日射量データを取得し、太陽電池パネルの性能を計算する信頼できる方法があります。または、地域の日射量マップを自分で調べてください。
逆の方法をとることをお勧めします。太陽光発電所の所有者の経験を活用するには、テーマ別フォーラムでレビューを読んでください。無料で実数を取得したい場合は、お住まいの地域に住んでいるユーザーを見つけてください。ここではいくつかの例を示します。
- ロシアのレニングラード地域に位置する太陽光発電の自律システム。 0.22 kWのパネルが6つ設置されており(合計1.32 kW)、冬の雲一つない日のピーク電力は1157 Wです。話題は有名なロシア語フォーラムで議論されています。
- アナパ、バッテリー性能-2.2 kW、数値は表示されていません。日中、発電所は約9 kWを生成します。
- モスクワ、SES 2.64 kWの電力。 6月全体で、この設備は304 kWのエネルギーを生成しました。
注意。 SESの運用に関するレビューやその他の有用なデータがこのアドレスにあります。
注意:暖房、給湯、その他の家庭用の太陽エネルギーのみが考慮されました。実際に電池の数を計算する方法は、ビデオを参照してください:
実際の加熱方法
あなたがそれらの前述を理解するように、太陽電池パネルで家の完全な電気暖房を実現することはかなり難しい(そして高価です)。小さな家やコテージを暖めるために、すべての所有者が100〜150m²の面積にパネルを購入して設置することを決定するわけではありません。したがって、電気ボイラー+水システム+暖房ラジエーターのスキームは消えます。
しかし、ソーラーモジュールで加熱するという考えはまだユートピアとは言えません。実際に住宅所有者が実装するオプションをリストします。
- パネルとCOP係数3.5〜4のインバーターエアコン。
- バッテリーをインバーターなしで電気ヒーターに直接接続する。
- 本格的な太陽光発電所の建設、州への売電、収益は伝統的な暖房の支払いに使われます。
添加。基本的な加熱のための追加エネルギー源としてパネルを使用することは、議論する意味がありません-これは明白な解決策です。
起業家にとって興味深い3番目のオプションから始めましょう。州がいわゆるグリーン料金を設定している国では、住宅所有者は再生可能エネルギー源から電力を受け取り、それを共通のエネルギーネットワークに供給して利益を得ることができます。つまり、住宅所有者は同じ200〜300枚のソーラーパネルを取得しますが、エネルギーを手頃な価格で販売し、無駄に多くを無駄にしません。
たとえば、ウクライナでは、グリーン料金が通常の3倍を超えています(2019年6月現在)。 SESの最小容量は30 kWです。発電所を建設し、グリッドにエネルギーを供給すれば、3倍安く購入できます。
残りの2つのオプションは、より詳細に検討されます。
空調
この方法は、家の内部に消費されるエネルギーの4倍の熱を供給するインバーター分割システムの効率に基づいています。そのような加熱を実現する方法:
- まず、建物の熱損失を最大化します。壁、床、屋根を断熱し、エネルギー効率の高い窓を設置します。 100m²-6 kWの住宅の理想的な熱消費量インジケータ。
- マイナスの路面温度で作動するインバーターコンプレッサーを備えたエアコンを2台購入します。ユニットの合計性能は、家の熱損失に等しい必要があります。この場合、6 kWです。このような「スプリット」の消費量は2 kWを超えません。
- 24時間冷房可能なソーラーステーションを設置しています。
- 寒い日の暖房には、ボイラー、薪ストーブなど、従来の熱源を設置する価値があります。
このセクションの最後にあるビデオは、説明されている回路が完全に機能していることを示しています。 1つの重要なマイナス:マイナスの温度では、エアコンの効率は急激に低下します。ボイラーの助けなしでは行うことができません。温帯と北部の気候では、太陽電池モジュールだけでは対応できません。
注意。ほとんどのインバーター分割システムは、-15°Cまでの霜でも機能します。 COP効率は1.5–2に低下します(電力が消費されると、2倍の熱が発生します)。
ローカルヒーターの使用
気取らない消費者、つまり通常のファンヒーターを使用した場合のシステムコストの大幅な削減について話しています。インバーターがないため、12ボルトのヒーターをソーラーモジュールに接続する必要があります(車で行くか、自分で行うことができます)。
太陽光発電機を組み立てる方法:
- 12ボルトの動作電圧で必要な数のバッテリーを取り付けます。
- 下の図に従って、インバーターなしで2.5mm²ワイヤーで接続します。
- 負荷-12 Vの低電力ファンヒーターを接続します。
以下のビデオでは、専門家がそのような接続のすべてのニュアンスを詳細に説明しています。この方法は、1〜1.5 kWのファンヒーターを備えた個々の部屋の暖房に適しています。家全体を加熱することはより困難です-ワイヤーの断面積を増加させないように、ソーラーパネルでいくつかの個別の回路を収集する必要があります。
最終結論
ソーラーパネルで民家を完全に加熱することは非常に困難です。多かれ少なかれ現実的な唯一のシナリオは、街路温度にほとんど依存しない、分割システム、またはより良い、地熱ヒートポンプの使用です。設置はほとんど電力を消費しないので、家庭のSESで作業できます。
私たちは技術的な問題について話していたので、特に金融問題を記事から除外しました。しかし、太陽エネルギーの機器-バッテリー、バッテリー、インバーター、および制御ユニット-は多額の費用がかかることを理解する必要があります。問題をうまく解決するには、熱心なファンである必要があります。
間接温水器に接続された真空マニホールドを備えた回路は安価になります。ただし、このオプションには、熱の蓄積や熱中のコレクターの停滞など、独自の問題があります。太陽エネルギーを利用するという困難な課題に対する簡単な解決策はありません。