科学は私たちに太陽エネルギーを使用する技術が公に利用可能になった時を与えました。すべての所有者は家のソーラーパネルを入手する機会があります。この問題で夏の居住者はそれほど遅れていません。多くの場合、それらは持続可能な電力供給の集中化された供給源から遠く離れています。
私たちは、デバイスを表す情報、動作原理、およびソーラーシステムの動作単位の計算について知ることを提案します。私たちが提案した情報を理解することは、サイトに自然電力を提供する現実に近いものになります。
提供されたデータの明確な認識のために、詳細なスキーム、イラスト、写真、ビデオの説明が添付されています。
太陽電池の装置と動作原理
探究心が私たちのために発見されたら、太陽からの光の粒子の影響下で、光子、電気エネルギーを生成する天然物質。このプロセスは、光電効果と呼ばれていました。科学者は微物理現象を制御することを学びました。
半導体材料に基づいて、彼らはコンパクトな電子デバイス-フォトセルを作成しました。
メーカーは、小型コンバーターを効率的なソーラーパネルに組み合わせる技術を習得しています。シリコン製のパネルソーラーモジュールの効率は、業界の18-22%で広く生産されています。
スキームの説明は明確に示しています:発電所のすべてのコンポーネントは等しく重要です-システムの調整された操作はそれらの有能な選択に依存します
太陽電池はモジュールから組み立てられます。太陽から地球への光子の最終的な行き先です。ここから、光放射のこれらのコンポーネントは、DC粒子として電気回路の内部ですでにパスを続けます。
それらは電池によって配られるか、またはあらゆる種類の家の技術的な装置に供給する220ボルトの交流電流の充電に変換されます。
太陽電池は、直列接続された半導体デバイス-太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するフォトセルの複合体です
デバイスの詳細と太陽電池の動作原理の詳細については、当サイトの別の人気記事をご覧ください。
ソーラーパネルモジュールのタイプ
ソーラーパネルモジュールは、太陽電池から組み立てられます。それ以外の場合は、光電変換器です。 2種類のPECが広く使用されています。
それらは、製造に使用されるシリコン半導体のタイプが異なります。
- 多結晶。 これらは、長期の冷却によってシリコン融液から作られた太陽電池です。簡単な製造方法が価格の手頃な価格を決定しますが、多結晶オプションのパフォーマンスは12%を超えません。
- 単結晶。 これらは、人工的に成長させたシリコン結晶の薄板を切断して得られる要素です。最も生産的で高価なオプション。約17%の平均効率で、より高性能の単結晶フォトセルを見つけることができます。
表面が不均一な平らな正方形の多結晶太陽電池。単結晶種は、角がカットされた薄くて均質な表面構造の四角形(疑似正方形)のように見えます。
これがFEP-太陽光発電コンバーターの外観です。ソーラーモジュールの特性は、使用されるさまざまな要素に依存しません-これは、サイズと価格にのみ影響します
同じ電力の最初のバージョンのパネルは、効率が低いため(18%対22%)、2番目のバージョンよりも大きくなります。しかし、平均して、パーセントは10割安く、主な需要があります。
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単結晶太陽電池
プレート上の負の電流ライン
多結晶太陽電池アセンブリ要素
太陽系の多結晶要素の側面
自律暖房エネルギーを供給するためのソーラーパネルを選択する際のルールとニュアンスについては、こちらをご覧ください。
太陽光発電の仕事のスキーム
太陽光発電システムを構成するノードの不思議な響きの名前を見ると、デバイスの超技術的な複雑さが思い浮かびます。
光子の生命のミクロレベルでは、これはそうです。そして明らかに、電気回路の一般的な回路とその動作原理は非常に単純に見えます。天国の光景から「イリイチのランプ」までわずか4ステップ。
ソーラーモジュールは発電所の最初のコンポーネントです。これらは、一定数の標準フォトセルプレートから組み立てられた薄い長方形のパネルです。メーカーは、写真パネルの電力と電圧を12ボルトの倍数に変えています。
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屋根の斜面へのソーラーパネルの設置
テラス、ベランダ、屋根裏部屋のバルコニーへの設置
エクステンションの傾斜した屋根のソーラーシステム
ソーラーミニ発電所の室内機
無料サイトの場所
電池式室外機
プレハブソーラーパネルの組み立て
DIY太陽電池製造
フラット形状のデバイスは、直射日光が当たる表面に配置すると便利です。モジュラーユニットは、太陽電池を相互接続することによって相互接続されます。バッテリーの役割は、太陽から受け取ったエネルギーを変換して、特定の値の定電流を生成することです。
電荷蓄積デバイス-ソーラーパネル用のバッテリーは誰もが知っています。太陽からのエネルギー供給システム内での彼らの役割は伝統的です。家庭の消費者が一元化されたネットワークに接続されている場合、エネルギー貯蔵は電気に貯蔵されます。
ソーラーモジュールの電流が電気製品によって消費される電力を供給するのに十分である場合、それらはまた、その過剰を蓄積します。
バッテリーパックは回路に必要な量のエネルギーを与え、消費量が増加した値に達するとすぐに安定した電圧を維持します。同じことが、たとえば、アイドル状態の写真パネルがある夜間や明るい晴天の間に起こります。
ソーラーパネルを使用した住宅のエネルギー供給スキームは、バッテリーにエネルギーを蓄積する機能がコレクターのオプションとは異なります
コントローラーは、ソーラーモジュールとバッテリーの間の電子的仲介物です。その役割は、バッテリーレベルを調整することです。このデバイスは、太陽電池システム全体の安定した動作に必要な、再充電または特定の基準を下回る電位からのそれらの沸騰を許可しません。
裏返して、ソーラーパネルのインバーターという用語の音は文字通り説明されています。はい、実際、このユニットは、かつて電気技術者にはフィクションであったと思われる機能を実行します。
ソーラーモジュールとバッテリーの直流を220ボルトの電位差を持つ交流に変換します。家庭用電化製品の大半で機能しているのはこの電圧です。
太陽エネルギーの流れは星の位置に比例します:モジュールを設置する場合、年の時期に応じて傾斜角を調整できると便利です
ピーク負荷と毎日の平均消費電力
自分の太陽光発電所を持つ喜びはまだたくさんあります。太陽エネルギーのパワーを確保するための最初のステップは、最適なピーク負荷(キロワット)と家庭または夏の別荘の1日あたりの合理的な平均エネルギー消費量(キロワット時)を決定することです。
ピーク負荷は、複数の電気機器を一度にオンにする必要によって作成され、それらのいくつかの誇張された開始特性を考慮して、それらの最大合計電力によって決定されます。
最大消費電力の計算により、どの電化製品を同時に操作する必要があるか、どれがそうでないかを特定することができます。このインジケーターは、発電所のノードの電力特性、つまりデバイスの総コストに従います。
電化製品の1日のエネルギー消費量は、1日のネットワークから消費された時間(消費電力)の個々の電力の積で測定されます。総平均1日エネルギー消費量は、各消費者が1日の期間に消費した電力エネルギーの合計として計算されます。
負荷とエネルギー消費に関する取得データのその後の分析と最適化により、最小限のコストで必要な機器とそれに続く太陽光発電システムの操作が提供されます
エネルギー消費の結果は、太陽光発電の消費を合理化するのに役立ちます。計算結果は、バッテリー容量をさらに計算するために重要です。このパラメーターから、システムの多くの価値のあるコンポーネントであるバッテリーパックの価格はさらに依存します。
エネルギー指標の計算手順
計算のプロセスは、文字どおり、セル内で水平に配置された展開されたノートブックシートから始まります。シートから薄い鉛筆の線を引くと、30カウントのフォームが得られ、家電製品の数で線が描かれます。
算術計算の準備
最初の列は伝統的な-シリアル番号で描かれています。 2列目はアプライアンスの名前です。 3つ目は、個々の消費電力です。
4番目から27番目までの列は、00から24までの1日の時間です。水平分数線を介して次のように入力されます。
- 分子内-10進数形式(0,0)の特定の時間におけるデバイスの動作時間。
- 分母は、ここでも個々の消費電力です(この繰り返しは、時間ごとの負荷を計算するために必要です)。
28番目の列は、日中の家電製品の総稼働時間です。 29日目には、個々の電力消費量に毎日の稼働時間を掛けた結果として、デバイスの個人エネルギー消費量が記録されます。
時間ごとの負荷を考慮した詳細な消費者仕様の編集は、合理的な使用により、より身近なデバイスを残すのに役立ちます。
30列目も標準です-注。中間計算に役立ちます。
消費者仕様
計算の次の段階は、ノートブックのフォームを家庭の電力消費者の仕様に変換することです。最初の列は明確です。ここに行番号があります。
2番目の列には、エネルギー消費者の名前が含まれています。廊下に電化製品を入れ始めることをお勧めします。以下は、他の部屋を反時計回りまたは時計回りに(必要に応じて)説明します。
2階(など)がある場合、手順は同じです:階段から-ラウンドアバウト。同時に、階段装置と街路照明を忘れてはなりません。
3番目の列には、2番目の列の途中にある各電気機器の名前と反対の電力を入力することをお勧めします。
4列目から27列目までは、その日の1時間ごとに対応しています。便宜上、線の真ん中に水平線を引いてすぐに線を引くことができます。結果として得られる線の上半分は分子のようになり、下半分は分母になります。
これらの列は行ごとに入力されます。数値は、10進形式(0,0)の時間間隔として選択的にフォーマットされ、特定の電気製品の特定の時間帯における動作時間を反映します。分子と並行して、3番目の列から取得したデバイスの電源インジケーターとともに分母が入力されます。
すべての1時間ごとの列がいっぱいになると、線に沿って移動しながら、電気製品の個々の毎日の稼働時間を計算します。結果は、28列目の対応するセルに記録されます。
太陽光発電所が補助的な役割を果たしてシステムがアイドル状態で動作しない場合は、負荷の一部をそれに接続して一定電力にすることができます
電力と稼働時間に基づいて、すべての消費者の毎日のエネルギー消費量が順次計算されます。 29列目のセルに記載されています。
仕様のすべての行と列が満たされると、合計が計算されます。時間ごとの列の分母からグラフィックスパワーを追加すると、各時間の負荷が得られます。 29番目の列の個々の毎日のエネルギー消費量を上から下に合計すると、1日の合計の平均がわかります。
計算には、将来のシステム自体の消費は含まれません。この係数は、後続の最終計算で補助係数によって考慮されます。
データの分析と最適化
太陽光発電がバックアップとして計画されている場合、1時間あたりの電力消費量と全体の1日の平均エネルギー消費量に関するデータは、高価な太陽光発電の消費を最小限に抑えるのに役立ちます。
これは、特にピーク時に集中型電源が復旧するまで、エネルギーを消費する消費者を使用から排除することによって達成されます。
太陽光発電システムが常時電源の供給源として設計されている場合、時間負荷の結果が促進されます。日中の電力消費を分配して、はるかに一般的な高値と非常に失敗している低値を取り除くことが重要です。
ピークの除外、最大負荷の均等化、時間の経過に伴うエネルギー消費の急激な落ち込みの排除により、ソーラーシステムのノードに最も経済的なオプションを選択し、ソーラーステーションの安定した、最も重要な、トラブルのない長期的な運用を確保できます。
グラフはエネルギー消費の不均一性を明らかにします。私たちの仕事は、最大の太陽の活動の時間によって最大値をシフトし、特に夜間の1日の総消費量を減らすことです。
提示された図面は、不合理なスケジュールのコンパイルされた仕様に基づいて得られた最適な変換を示しています。 1日あたりの消費量インジケーターが18から12 kW / hに減少し、1時間あたりの平均負荷は750から500ワットになりました。
同じ最適性の原理は、バックアップとして太陽からの電力のオプションを使用するときに役立ちます。一時的な不便さのためにソーラーモジュールとバッテリーの電力を増やすためにお金を使う必要はありません。
太陽光発電所のノードの選択
計算を簡単にするために、電気エネルギーを供給するための主な供給源として太陽電池の使用のバージョンを考慮します。消費者は、3月から9月まで常に居住するリャザン地域の条件付きカントリーハウスになります。
上記の合理的な時間あたりのエネルギー消費スケジュールのデータに基づく実際的な計算は、推論を明確にします。
- 1日あたりの合計平均消費電力= 12,000ワット/時間。
- 平均負荷消費= 500ワット。
- 最大負荷1200ワット。
- ピーク負荷1200 x 1.25 = 1500ワット(+ 25%)。
値は、ソーラーデバイスの総容量とその他の動作パラメーターの計算で必要になります。
ソーラーシステムの動作電圧の決定
ソーラーシステムの内部動作電圧は、最も一般的なバッテリー定格である12ボルトの多重度に基づいています。ソーラーステーションの最も広いノード:ソーラーモジュール、コントローラー、インバーター-12、24、48ボルトの一般的な電圧の下で生産されます。
電圧が高いほど、断面積の小さい電源ワイヤを使用できます。これにより、接点の信頼性が向上します。一方、欠陥のある12Vネットワークバッテリーは1つずつ交換できます。
24ボルトのネットワークでは、バッテリーの動作の詳細を考慮して、ペアでのみ交換する必要があります。 48Vネットワークでは、同じブランチの4つのバッテリーすべてを交換する必要があります。さらに、48ボルトではすでに感電の危険があります。
同じ容量とほぼ同じ価格で、最大許容放電深度と最大電流がより大きいバッテリーを購入する必要があります
システムの内部電位差の公称値の主な選択は、現代の産業で製造されたインバーターの電力特性と関連しており、ピーク負荷を考慮する必要があります。
- 3から6 kW-48ボルト、
- 1.5から3 kW-24または48Vに等しい、
- 最大1.5 kW-12、24、48V。
この例では、配線の信頼性と電池交換の不便さのどちらかを選択し、信頼性に焦点を当てます。将来的には、計算されたシステムの動作電圧を24ボルトで構築する予定です。
バッテリーパックソーラーモジュール
太陽電池に必要な電力を計算する式は次のようになります。
Pcm =(1000 *はい)/(k *罪)、
どこ:
- Rcm =太陽電池の電力=太陽電池モジュールの総電力(パネル、W)、
- 1000 =光電変換器の許容光感度(kW /m²)
- 食べる=毎日のエネルギー消費の必要性(この例ではkW * h、= 18)、
- k =すべての損失を考慮した季節係数(夏= 0.7、冬= 0.5)、
- Sin =最適なパネルチルト(kW * h /m²)での日射の表形式の値(太陽放射束)。
地域気象サービスから日射量の価値を知ることができます。
ソーラーパネルの最適な傾斜角度は、エリアの緯度と同じです。
- 春と秋に
- プラス15度-冬には、
- 夏はマイナス15度。
この例で考慮されているリャザン地域は、緯度55度に位置しています。
ソーラーパネルの最大出力は、追跡システム、パネルの傾斜角度の季節変化、混合トリムモジュールの使用を使用して達成されます
3月から9月までの期間、太陽電池の無秩序な傾斜の最高は、地表に対する夏の角度40°に等しくなります。このモジュールの設置により、この期間のリャザンの平均日射量は4.73です。すべての数値が表示されているので、計算してみましょう。
Pcm = 1000 * 12 /(0.7 * 4.73)≈3 600ワット。
100ワットのモジュールを太陽電池の基礎とすると、そのうち36個が必要になります。彼らは300キロの重さで、サイズが約5 x 5 mの領域を占有します。
ここでは、実証済みの配線図と、ソーラーパネルを接続するためのオプションを示します。
バッテリー電源ユニットの配置
電池を選ぶとき、あなたは仮定によって導かれる必要があります:
- 従来のカーバッテリーはこの目的には適していません。太陽電池は「SOLAR」と表示されています。
- 取得バッテリーは、すべての点で同一である必要があり、できれば1つの工場バッチからのものです。
- バッテリーパックが置かれている部屋は暖かくする必要があります。バッテリーがフルパワーを発揮するときの最適温度=25⁰C。 -5⁰Cに低下すると、バッテリー容量が50%減少します。
電圧が12ボルト、容量が100アンペア/時間の指数バッテリーを計算に使用する場合、計算するのは難しくありません。1時間全体で、消費者に合計容量1200ワットを提供できます。しかし、これは完全な放電を伴うものであり、非常に望ましくありません。
バッテリーを長持ちさせるため、充電量を70%以下に抑えることはお勧めしません。限界値= 50%。 60%を中間点として、後続の計算の基礎として、バッテリーの容量性コンポーネントの100 A * hごとに720 W / hのエネルギー予備(1200 W / h x 60%)を置きます。
おそらく、容量が200 Ahのバッテリーを1つ購入すると、100個のバッテリーを2つ購入するよりも費用がかからず、バッテリーの接点数が減少します。
当初、バッテリーは定電流源から100%充電して取り付ける必要があります。バッテリーは暗闇の負荷を完全にカバーする必要があります。天候に恵まれない場合は、日中に必要なシステムパラメータを維持してください。
バッテリーが多すぎると、バッテリーが常に充電不足になることを考慮することが重要です。これにより、寿命が大幅に短くなります。最も合理的な解決策は、1日1回のエネルギー消費をカバーするのに十分なエネルギーリザーブを備えたバッテリーをユニットに装備することです。
必要な総バッテリー容量を見つけるために、12,000 W / hの1日の総消費電力を720 W / hで割り、100 A * hを掛けます。
12 000/720 * 100 = 2500 A * h≈1600 A * h
全体として、この例では、直並列に接続された200 Ah *で100または8の容量を持つ16個のバッテリーが必要です。
適切なコントローラーの選択
バッテリー充電コントローラー(バッテリー)を適切に選択することは、非常に特殊な作業です。その入力パラメータは選択したソーラーモジュールに対応し、出力電圧はソーラーシステムの内部電位差(この例では24ボルト)に対応する必要があります。
優れたコントローラーは、以下を保証する必要があります。
- 有効寿命を倍数に延ばす多段階バッテリー充電。
- 自動相互、電池および太陽電池、充放電と相関のある接続-切断。
- 負荷をバッテリーから太陽電池に、またはその逆に再接続します。
この小さな結び目は非常に重要な要素です。
一部の消費者(たとえば、照明)がコントローラーから12ボルトの直接供給に転送される場合、より強力でないインバーターが必要になります。
コントローラーの正しい選択は、高価なバッテリーパックの問題のない操作とシステム全体のバランスに依存します。
最高のインバータの選択
インバータは、長期間のピーク負荷を提供できるように選択されています。その入力電圧は、太陽系の内部電位差に対応している必要があります。
最適な選択を行うには、パラメーターに注意を払うことをお勧めします。
- 出力ACの形状と周波数。 50 Hzの正弦波に近いほど優れています。
- デバイスの効率。高い90%-より素晴らしい。
- デバイスの自己消費。システムの全体的な電力消費に見合ったものでなければなりません。理想的には-最大1%。
- 短期的な二重過負荷に耐えるユニットの能力。
最も特徴的な設計は、コントローラー機能を内蔵したインバーターです。
家庭用太陽光発電システムの組み立て
工場で製造されたモジュールから家庭用ソーラーシステムを組み立てるプロセスを明確に示す写真を選択しました。
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からの写真
ステップ1:ミニ発電所の建設の準備
ステップ2:標準の太陽電池パネル
ステップ3:太陽系要素の輸送
手順4:メーカーの指示に従って電池を組み立てます
ステップ5:太陽光発電要素の傾斜要素
ステップ6:太陽電池パネルの場所の詳細
ステップ7:太陽光発電システムを制御するための機器の設置
ステップ8:大規模な太陽光発電所を建設する
クリップ#1。家の屋根にソーラーパネルをDIYで設置:
クリップ#2。太陽電池システム、種類、違いのための電池の選択:
クリップ#3。自分ですべてをやる人のための国の太陽光発電所:
考慮される段階的な計算方法、家庭用自律型太陽光発電所の一部としての現代の太陽電池パネルバッテリーの効果的な運用の基本原理は、人口密集地域の大きな家と荒野のカントリーハウスの所有者がエネルギー主権を獲得するのに役立ちます。
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