מערכת פוטו-וולטאית ביתית עם סוללה. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

>מערכת פוטו-וולטאית ביתית עם סוללה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים

מערכת סולארית עם סוללות יכולה להפעיל מכשירים רבים, בתנאי שצריכת האנרגיה שלהם לא תעלה על הספק הגנרטור. לכן, יש צורך לקבוע נכון את כוחה של המערכת. הצעד הראשון בכיוון זה הוא עריכת מפרט, כלומר. תיאור טכני של המערכת.

מערכת פוטו-וולטאית ביתית עם סוללה

חישוב אנרגיה

כאשר מתכננים מערכת פוטו-וולטאית ביתית, צריך קודם כל להכין רשימה של כל מכשירי החשמל בבית, לברר את צריכת החשמל שלהם ולהוסיף אותם לרשימה.

הטבלה שלהלן מציגה את צריכת החשמל הממוצעת של חלק מהמכשירים לעיון. עם זאת, יש לזכור כי מדובר בהערכות גסות בלבד. כדי לחשב את צריכת החשמל (E) של מערכת אינוורטר (עבור מכשירי AC), יש לבצע תיקון (להכפיל את הצריכה הממוצעת בפקטור C כדי לקבל את ההספק הכולל).

התקן	צריכת חשמל, W	C	סך הביקוש לחשמל, W
מנורות פלורסנט	18	1,5	27
רדיו/טייפ, 6V	2/8	2,0	4/16
מקלט רדיו/טייפ, 12V	8/12	1,0	8/12
טלוויזיה קטנה שחורה/לבנה	18	1,0	18

להפעלת מכשירי חשמל נוספים - מקרר, מגהץ, מאוורר, כיריים חשמליות וכו'. תצטרך מערכת גדולה ויקרה יותר. מאחר ומערכות אלו אינן כפופות לתקנים אחידים, אלא תלויות בצרכים הספציפיים של הצרכן, החישוב חייב להתבצע על ידי מומחה.

שנית, יש צורך להעריך כמה זמן במהלך היום משתמשים במכשירי חשמל מסוימים. למשל, נורה בסלון בוערת 10 שעות ביום, ובמזווה - 10 דקות בלבד. רשום נתונים אלה בעמודה השנייה בטבלה הבאה. לאחר מכן צור עמודה שלישית שבה אתה מזין את דרישת האנרגיה היומית שלך. כדי לקבוע את זה, אתה צריך להכפיל את הספק של המכשיר בזמן פעולתו, למשל: 27 W x 4 שעות = 108 Wh. כתוב את המספר המתקבל בעמודה השלישית - זוהי צריכת האנרגיה הכוללת שלך ליום.

התקן	כוח, וו	מספר שעות עבודה ביום	צריכת אנרגיה ליום, Wh
פלוּאוֹרִיד. מנורה	27	4	108
פלוּאוֹרִיד. מנורה	27	1	27
פלוּאוֹרִיד. מנורה	27	0,5	13,5
מקלט רדיו 6V	4	10	40
Телевизор	15	2	30
מאוורר	12	3	36
רק			254

לאחר מכן, עליך לקבוע את כמות האנרגיה הסולארית שניתן לסמוך עליה באזור נתון. בדרך כלל ניתן לקבל נתונים אלו מספק פאנל סולארי מקומי או תחנה הידרומטרולוגית. חשוב לקחת בחשבון שני גורמים: קרינת השמש השנתית הממוצעת, כמו גם ערכיה החודשיים הממוצעים בתנאי מזג האוויר הגרועים ביותר (ראה מידע כללי בפרק "קרינת השמש").

בעזרת הערך הראשון ניתן להתאים את המערכת הפוטו-וולטאית לפי קרינת השמש השנתית הממוצעת, כלומר, בחלק מהחודשים תהיה יותר אנרגיה מהנדרש, ובאחרים פחות. אם תלכו לפי המספר השני, תמיד תהיה לכם מספיק אנרגיה לפחות כדי לענות על הצרכים שלכם, למעט תקופות ארוכות במיוחד של מזג אוויר גרוע.

כעת אתה יכול לחשב את ההספק הנומינלי של המודול הפוטו-וולטאי. הכפל את ערך צריכת האנרגיה (Wh/day) בגורם של 1,7 כדי לתקן את הפסדי האנרגיה במערכת, ולאחר מכן חלקו בכמות קרינת השמש (Wh/day), למשל 280 (Wh/day) x 1,7/ 5 (Wh/day) = 96,2 W. לרוע המזל, הבחירה בכוח הנומינלי של מודולים פוטו-וולטאיים מוגבלת. באמצעות מודולים של 50W, ניתן לבנות גנרטור של 50W, 100W, 150W וכו'. אם דרישת ההספק היא 95W, מערכת שני מודולים היא המתאימה ביותר. אם ההספק הכולל של המודולים שונה מאוד מהערך המחושב שלך, תצטרך להשתמש במחולל לא חזק מספיק או חזק מדי. במקרה הראשון, תא הפוטו לא יוכל לעמוד בדרישת האנרגיה הכוללת. זה תלוי בך להחליט אם מתן חלקי לצרכים שלך מתאים לך. במקרה השני, יהיה לך עודף של חשמל.

גודל הסוללה תלוי בדרישת האנרגיה ובמספר מודולי ה-PV. בדוגמה המוצגת, קיבולת הסוללה המינימלית היא 60 Ah והאופטימלי הוא 100 Ah. סוללה כזו תוכל לאחסן 1200 וואט ב-12 וולט. זה מספיק כדי לספק חשמל במקרה שתואר לעיל, כאשר צריכת האנרגיה היומית היא 280 וואט.

מערכת פוטו-וולטאית ביתית עם סוללה

לחץ מתמיד

בעבר, כמעט כל המערכות הפוטו-וולטאיות השתמשו במתח קבוע של 12 V. התקני 12 V שהופעלו ישירות מהסוללה היו בשימוש נרחב. כעת, עם כניסתם של ממירים יעילים ואמינים, סוללות משתמשות יותר ויותר ב-24 V. כיום, המתח של מערכת החשמל נקבע על פי כניסת האנרגיה היומית במהלך היום. מערכות המפיקות וצורכות פחות מ-2000 וואט ליום מותאמות בצורה הטובה ביותר ל-12 וולט. מערכות המפיקות 2000-6000 וואט ליום משתמשות בדרך כלל ב-24V. מערכות שמפיקות יותר מ-6000 וואט ליום משתמשות ב-48V.

מתח רשת הוא גורם חשוב מאוד המשפיע על הפרמטרים של המהפך, הפקדים, המטען והחיווט. לאחר הרכישה, קשה להחליף את כל הרכיבים הללו. חלק מהרכיבים של המערכת, כגון מודולי PV, ניתנים למעבר מ-12V למתח גבוה יותר, אחרים - המהפך, החיווט והבקרות - מיועדים למתח מסוים ויכולים לעבוד רק בטווח זה.

סוללה

הסוללה אוגרת את האנרגיה שנוצרת על ידי המודול הסולארי. הסוללה מפצה על תקופות של מזג אוויר גרוע או צריכת חשמל מופרזת (אחסון לטווח בינוני).

מערכת פוטו-וולטאית ביתית עם סוללה

הסוללות הנפוצות ביותר הן סוללות רכב, שהן זולות וזמינות בכל רחבי העולם. עם זאת, הם מתוכננים לשאת זרמים גדולים לפרק זמן קצר. הם אינם עומדים במחזורי טעינה-פריקה ארוכים האופייניים למערכות סולאריות. התעשייה מייצרת את מה שנקרא. תאים סולאריים העומדים בדרישות אלו. התכונה העיקרית שלהם היא רגישות נמוכה לפעולה מחזורית.

למרבה הצער, רק מדינות מתפתחות מעטות מייצרות סוללות כאלה, והמיובאות יקרות מדי בגלל עלויות משלוח ומכסים. במצב כזה, אתה יכול להשתמש בסוללות משאיות חזקות - זו אפשרות משתלמת יותר, אם כי יהיה צורך להחליף אותם לעתים קרובות יותר.

עבור מערכת פוטו-וולטאית גדולה, ייתכן שהקיבולת של סוללה אחת לא תספיק. לאחר מכן ניתן לחבר מספר סוללות במקביל על ידי חיבור כל הקטבים החיוביים וכל הקטבים השליליים זה לזה. לחיבור, אתה צריך להשתמש בחוט נחושת עבה, רצוי לא יותר מ-30 ס"מ. בעת הטעינה, הסוללה פולטת גזים שעלולים להתפוצץ. לכן, אתה צריך להיזהר מלהבות פתוחות. עם זאת, הגז זניח, במיוחד אם נעשה שימוש בווסת תשלום; כך שהסיכון לא יעלה על הרגיל הכרוך בשימוש במצבר ברכב. ובכל זאת, סוללות זקוקות לאוורור טוב. לכן, אין לכסות אותם ולהחביאם בקופסאות.

קיבולת הסוללה מצוינת באמפר-שעות. לדוגמה, סוללת 100Ah, 12V יכולה לאחסן 1200Wh (12V x 100Ah). עם זאת, הקיבולת תלויה במשך תהליך הטעינה או הפריקה. תקופת הטעינה מסומנת כמדד הקיבולת C, למשל "C100" למשך 100 שעות. שימו לב שיצרנים יכולים לייצר סוללות לתקופות בסיס שונות.

כאשר אנרגיה מאוחסנת בסוללה, כמות מסוימת ממנה אובדת במהלך האחסון. מצברים לרכב יעילים בכ-75%, בעוד שתאים סולאריים מעט טובים יותר. חלק מהקיבולת של הסוללה אובדת עם כל מחזור טעינה-פריקה, עד שהיא מצטמצמת מספיק כדי שצריך להחליף אותה. מצברים סולארים מחזיקים מעמד זמן רב יותר מצברים חזקים לרכב, שמחזיקים מעמד 2-3 שנים.

גודל סוללה

חשוב שגודל הסוללה יאפשר לכם לאגור אנרגיה למשך 4 ימים לפחות. תארו לעצמכם מערכת שצורכת 2480 וואט ליום. לחלק את הנתון הזה במתח של 12 וולט, נקבל צריכה יומית של 206 Ah. אז 4 ימי אחסון שווים: 4 ימים x 206 Ah ליום, שווה 824 Ah. אם נעשה שימוש בסוללת עופרת, יש להוסיף 20% לנתון זה כדי שהסוללה לעולם לא תתרוקן לגמרי. המשמעות היא שהקיבולת של סוללת העופרת האידיאלית שלנו היא 989 Ah. אם נעשה שימוש בסוללת קדמיום-ניקל או ברזל-ניקל, לא נדרשת הקיבולת הנוספת של 20%, שכן סוללות אלקליין אינן נפגעות מפריקה מלאה רגילה.

רגולטור טעינה

המצבר יחזיק מספר שנים רק אם נעשה בו שימוש בשילוב עם וסת טעינה איכותי המגן על המצבר מפני טעינת יתר ופריקה עמוקה. אם הסוללה טעונה במלואה, הרגולטור מפחית את רמת הזרם שנוצר על ידי המודול הסולארי לערך המפצה על אובדן הטעינה הטבעי. לעומת זאת, הרגולטור מפסיק את אספקת האנרגיה למכשירי הצרכן כאשר הסוללה מתרוקנת לרמה קריטית. לפיכך, הפסקה פתאומית של אספקת החשמל עלולה לא להיגרם כתוצאה מהתמוטטות במערכת, אלא כתוצאה ממנגנון הגנה זה.

מערכת פוטו-וולטאית ביתית עם סוללה

ווסתי טעינה הם מכשירים אלקטרוניים שעלולים לסבול גם כתוצאה מתקלות או טיפול לא נכון במערכת. דגמים מתקדמים יותר מצוידים בנתיכים למניעת נזק לווסת ושאר רכיבי המערכת. ביניהם נתיכים נגד קצרים והיפוך קוטביות (כאשר הקטבים +/- מתהפכים), דיודה חוסמת שמונעת מהסוללה להתרוקן בלילה. דגמים רבים מצוידים בנורות LED המעידות על מצב הפעולה והתקלות במערכת. בדגמים מסוימים, אפילו רמת הסוללה מצוינת, אם כי קשה מאוד לקבוע אותה בדיוק.

מערכת פוטו-וולטאית ביתית עם סוללה

מהפך

המהפך ממיר זרם ישר במתח נמוך לזרם חילופין סטנדרטי (120 או 240 וולט, 50 או 60 הרץ). ממירים נעים בין 250 וואט (כ-300 דולר) ועד למעלה מ-8000 וואט (כ-6 דולר). החשמל המופק על ידי ממירי גלי סינוס של ימינו הוא באיכות טובה יותר מזה שמסופק לביתכם מרשת החשמל המקומית.

מערכת פוטו-וולטאית ביתית עם סוללה

ישנם גם ממירי גלי סינוס "מתוונים" - הם לא כל כך יקרים, אבל הם מתאימים לרוב המשימות הביתיות. הם יכולים ליצור הפרעות קלות, "רעש" בציוד אלקטרוני וטלפונים. המהפך יכול לשמש כ"חיץ" בין הבית לרשת החשמל, ולאפשר מכירת עודפי חשמל לרשת הציבורית.

מערכת פוטו-וולטאית ביתית עם סוללה

כבלים

הדרך הטובה ביותר למנוע הפסדים מיותרים היא להשתמש בכבלי החשמל הנכונים ולחבר אותם נכון למכשירי החשמל. הכבל חייב להיות קצר ככל האפשר. חוטים המחברים בין מכשירים שונים חייבים להיות בעלי שטח חתך של לפחות 1,6 מ"מ.

כדי להבטיח שמפל המתח לא יעלה על 3%, הכבל בין המודול הסולארי לסוללה חייב להיות בעל חתך רוחב של 0,35mm2 (מערכת 12V) או 0,17mm2 (24V) למטר לכל מודול. כלומר, כבל של 1 מ' לשני מודולים לא צריך להיות דק יותר: 10 x 10 x 2 מ"מ = 0,35 מ"מ. מכיוון שכבל גדול מ-2 מ"מ קשה לטפל ואפילו קשה יותר למצוא אותו, לפעמים יש לקבל הפסדים גבוהים יותר. אם חלק מהכבל עובר בחוץ, עליו להיות עמיד בפני תנאי מזג אוויר גרועים. גם העמידות שלו לקרינה אולטרה סגולה חשובה מאוד.

עוקבי שמש

מודולים פוטו-וולטאיים פועלים בצורה הטובה ביותר כאשר התאים הפוטו-וולטאיים מאונכים לקרני השמש. מעקב אחר השמש יכול לגרום לעלייה של 10% בייצור האנרגיה השנתי בחורף ו-40% בקיץ בהשוואה למודול PV קבוע. "מעקב" מיושם על ידי הרכבת מודול סולארי על פלטפורמה ניידת המסתובבת מאחורי השמש. קודם כל, עליך לשקול את התועלת של האנרגיה הנוספת הנרכשת ממעקב אחר השמש מול עלות ההתקנה והתחזוקה של מערכת מעקב.

מכשירי מעקב אינם זולים. במדינות רבות, אין זה הגיוני כלכלי להתקין מעקב סולארי עבור פחות משמונה פאנלים סולאריים (לדוגמה, בארה"ב). כשמשתמשים בשמונה מודולים פוטו-וולטאיים, נקבל יותר כוח אם נוציא כסף על הגדלת מספר הפאנלים, ולא על התקנת מעקב. רק עם שמונה פאנלים או יותר מכשיר המעקב ישתלם. ישנם חריגים לכלל זה: לדוגמה, כאשר לוחות פוטו-וולטאיים מאכילים ישירות משאבת מים, ללא סוללה, אז מעקב אחר השמש מועיל עבור שני מודולים או יותר. הדבר נובע ממפרט טכני, כגון המתח המרבי הנדרש להפעלת מנוע המשאבה.

מנורות

בשל היעילות הגבוהה וחיי השירות הארוכים, מנורות חסכוניות מומלצות לשימוש במערכות פוטו-וולטאיות. מנורות פלורסנט או מנורות פלורסנט קומפקטיות (CFL) ישימות ביישומים רבים. 18 וואט CFL מחליף את נורת הליבון המסורתית של 100 וואט. אם מנורות אלה מופעלות על ידי מערכת DC, הן דורשות נטל אלקטרוני.

איכות הנטל יכולה להיות שונה מאוד, עד שאינה משביעת רצון. נטל באיכות ירודה יגרור עלויות נוספות עבור החלפה מתמדת של מנורות. הנטל חייב להיות יעיל, לספק מספר התנעות גבוה, הצתה אמינה בטמפרטורות נמוכות ומתח נמוך (10,5 וולט), וכן הגנה מפני קצרים, מעגלים פתוחים, היפוך קוטביות והפרעות רדיו. למרות שרוב מנורות הפלורסנט הקומפקטיות פועלות רק עם זרם AC, חלק מהחברות מציעות מנורות כאלה המופעלות על ידי DC.

חיי שירות ותמחור רכיבים

גורם חשוב מאוד בניתוח כלכלי הוא משך החיים של המערכת הפוטו-וולטאית. משך החיים של רכיבי האנרגיה הסולארית השונים מחושבים על סמך הניסיון שנצבר במהלך השנים האחרונות.

חיי השירות של פאנלים פוטו-וולטאיים מוערכים ב-20 שנה. איטום נכון ושימוש בזכוכית מחוסמת עם תכולת ברזל נמוכה יכולים להאריך חיים אלו.
מסגרות ומתקנים מברזל מגולוון משמשים ברוב המערכות הפוטו-וולטאיות. חומרים מגולוונים היטב צריכים להחזיק מעמד כל עוד לוחות, אם כי ייתכן שיהיה צורך לתקן אותם.
סוֹלְלָה. בהתאם לאופי מחזור הטעינה/הפריקה, אורך החיים הממוצע של מה שנקרא "תאים סולאריים" הוא 4 שנים.
מטעני סוללות מיועדים ל-10 שנים לפחות.
ממירים מחזיקים בדרך כלל לפחות 10 שנים.

נתונים לדוגמה לתמחור של רכיבים מסוימים:

מהפך - 0,50 דולר ארה"ב/W
מסגרת (מגוונת) - USD 0,30/W
בקרות - 0,50 דולר ארה"ב/W
כבל - 0,70 דולר ארה"ב/מ'
סוללות נייחות מקומיות - 100 דולר לקוט"ש
מודולים פוטו-וולטאיים - 5 דולר/W

ראה מאמרים אחרים סעיף מקורות אנרגיה חלופיים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

שבבי לוגיקה זעירים עם שער יחיד 21.04.2003

חברת TOSHIBA ELECTRONIC COMPONENT הודיעה על תחילת הייצור הסדרתי של שבבי הלוגיקה החד-שער הקטנים בעולם.

מוצרי LMOS החדשים אידיאליים לשימוש במחשבי כף יד, טלפונים ניידים ומכשירים אחרים שבהם המשקל וצריכת החשמל הם פרמטרים קריטיים. סדרת TC7SHxx זמינה באריזה של 1x1x0,48 מ"מ. המיקרו-מעגלים עובדים עם מתחי אספקה מ-2 עד 5,5 וולט ובעלי זמן השהייה של 3,7 ns.

עוד חדשות מעניינות:

▪ שיחזרה רגישות לאור של תאים לאחר מותו של תורם

▪ תנור לאוהבי רדיו

▪ קריוקי מאת אפל

▪ טלוויזיה ב-Real Definition פותחה ביפן

▪ תחנות כוח סולאריות צפות

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ מדור האתר תקשורת סלולרית. בחירת מאמרים

▪ מאמר אחרי הכל, אני לא מהקהילה הזו. ביטוי עממי

▪ מאמר איך הופיעו שירי ערש? תשובה מפורטת

▪ מאמר עוזרד עוקצני. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר מד טכומטר לרכב על K1003PP1. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר קווי עיכוב אולטרסאונד. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר