Nádej na energetickú nezávislosť: možnosť napájať svoj dom bez mesačných platieb za energie a netrpieť výpadkami alebo prerušením dodávok energie sa stáva bežnejším miestom. Hnacou silou tohto úsilia je „off{1}}grid“ solárny systém. Prevádzka mimo-sieťových systémov nie je fyzicky ani inak závislá od elektrárenskej spoločnosti, ako je to v prípade-sieťových systémov, ale ide o úplne samostatné-systémy na výrobu, skladovanie a distribúciu energie. Solárny systém s vypnutou-sieťovou energiou je príkladom systému „uzavretej slučky“ a bude napájať chatu v lese, karavan alebo karavan alebo iné vzdialené miesta, ktoré nemajú prístup k elektrickej sieti.
Jediným spôsobom, ako dosiahnuť úplné odpojenie od dodávateľa energie, je mať na svojom pozemku nezávislý solárny systém. Inštalácia iba niekoľkých solárnych článkov na strechu na to nestačí; najprv sa musíte rozhodnúť, koľko elektriny spotrebujete, a potom navrhnúť nezávislý solárny systém, ktorý vám dokáže zabezpečiť toto množstvo elektriny. Systém solárnej energie musí byť tiež primerane dimenzovaný pre vaše špecifické potreby spotreby energie, pretože nákup príliš veľa alebo príliš málo solárnych elektrických panelov bude mať za následok plytvanie energiou, ako aj časté vybitie batérie a takmer žiadne príjmy z vašej inštalácie. Tento článok poskytuje porovnanie niektorých najdôležitejších faktorov, ktoré je potrebné zvážiť pri vytváraní solárneho systému s nízkymi prevádzkovými nákladmi a spoľahlivým-dlhodobým výkonom.
1. Základné komponenty: Anatómia systému
Na presné vykonávanie výpočtov je dôležité najprv pochopiť funkciu každého zo štyroch komponentov, ktoré tvoria mimo-mriežkový (samostatný{1}}samostatný) systém.
Solárne panely (fotovoltaické): Prakticky všetky fotovoltaické systémy sa skladajú zo solárnych panelov a ich rôznych technológií. Články na solárnom paneli, ktoré premieňajú svetlo (slnečné žiarenie) na elektrinu (DC - jednosmerný prúd), sa nazývajú fotovoltaické články a proces, pri ktorom premieňajú svetlo na elektrinu, sa nazýva fotovoltaický efekt.
DC regulátor nabíjania (predpis):Jednosmerná elektrina prúdi zo solárnych panelov do tohto zariadenia, ktoré sa používa ako brána. Hlavnou zodpovednosťou regulátora nabíjania je regulovať napätie a množstvo prúdu vychádzajúceho z vašich solárnych panelov, aby ste neprebíjali batérie, čím sa zabezpečí, že sa vaše batérie nepoškodia.
Pre systémy mimo siete bude preferovanou voľbou ovládača ovládač MPPT (Maximum Power Point Tracking) pred starším modelom s moduláciou šírky impulzu (PWM), pretože ovládače MPPT sledujú maximálny bod výkonu pre fotovoltaické panely, čím poskytujú oveľa vyššiu účinnosť ako ovládače PWM, a to najmä v chladnom alebo zamračenom počasí.
Batériová banka (úložisko):Batéria sa považuje za srdce mimo{0}}sieťového solárneho systému. Keďže 100 % solárnej fotovoltaickej energie nevzniká v noci, je potrebné mať niečo, do čoho uložíme všetku prebytočnú elektrickú energiu vyrobenú počas špičkových hodín výroby energie na použitie v noci, ako aj v zamračených/daždivých dňoch.
Hoci zaplavené olovené-batérie sú lacnejšie v počiatočnej{1}}náklade; Lítium-železofosfátové (LiFePO₄) batérie sa stávajú novým priemyselným štandardným typom batérií pre nové inštalácie, pretože majú oveľa dlhšiu životnosť, väčšiu hĺbku vybitia a-bezúdržbovú prevádzku.
Invertor:Množstvo energie uloženej vo vašich batériách je nízke jednosmerné napätie. Väčšina domácich spotrebičov však na prevádzku používa striedavý prúd (AC). Aby ste premenili nízke jednosmerné napätie z vašich batérií na použiteľné striedavé napätie (zvyčajne buď 120 voltov alebo 240 voltov) pre vaše ďalšie spotrebiče (svetlá, chladničky atď.), budete si musieť zakúpiť invertor.
Aby ste mohli prevádzkovať citlivé zariadenia, budete potrebovať čistý sínusový menič, pretože poskytuje hladký sínusový výstup (ideálny pre správne fungovanie citlivých elektronických zariadení).
2. Prvý kritický krok: Analýza zaťaženia
Nemôžete si vybrať žiadny komponent, kým neviete, koľko energie skutočne používate. Tento proces sa nazýva záťažová analýza alebo energetický audit.
Ak chcete určiť, koľko wattov denne spotrebuje vaša kancelária alebo domácnosť (na vykonanie tohto výpočtu), potrebujete vedieť niekoľko informácií o každom zariadení, ktoré používate. Konkrétne potrebujete vedieť, koľko elektriny spotrebuje každý váš spotrebič na-watt, ako dlho bežia zariadenia každý deň a koľko wattov spotrebujú vaše spotrebiče za hodinu. Ďalším dôvodom, prečo systémy mimo siete nespĺňajú očakávania používateľov, je, že len málo systémov bolo správne dimenzovaných na základe maximálneho využitia.
3. Dimenzovanie batérie: Faktor autonómie
So známou dennou spotrebou môžete nastaviť veľkosť batérie. Kľúčovou otázkou tu sú „Dni autonómie“. To sa týka toho, koľko dní chcete, aby váš systém bežal bez akéhokoľvek zásahu zo slnka (tj počas snehovej búrky alebo dlhého zamračeného obdobia).
Väčšina dizajnérov-mriežkových systémov odporúča pre svoje systémy mimo siete minimálne 2{2}}3 dni autonómie. Okrem toho je dôležité zabrániť nadmernému vybíjaniu batérií, aby sa predĺžila ich životnosť. Pri lítiových batériách môže byť prijateľné použiť 80 – 90 %, ale to bude potrebné vziať do úvahy pri výpočte kapacity.
4. Dimenzovanie solárneho poľa: Dobíjanie banky
Solárne pole musí byť dostatočne výkonné na to, aby dobilo batériu a súčasne napájalo vašu každodennú záťaž. Hlavnou premennou je tu Peak Sun Hours. Toto nie je to isté ako celkový počet hodín denného svetla; je to počet hodín za deň, kedy je intenzita slnečného svetla v priemere 1 000 wattov na meter štvorcový.
Miesto v Arizone môže získať 6 špičkových slnečných hodín, zatiaľ čo miesto v Seattli môže získať iba 3. Ak chcete určiť veľkosť svojho solárneho poľa, vydeľte svoju dennú spotrebu špičkovými slnečnými hodinami vo vašej lokalite.
5. Menič a systémové napätie
Budete tiež musieť vybrať menič, ktorý zvládne "náraz" alebo maximálne zaťaženie. Aj keď vaše bežné využitie môže byť nízke, motor vodného čerpadla alebo chladničky môže pri prvom zapnutí použiť 3 až 5-násobok normálneho odberu. Striedač, ktorý nedokáže podporiť toto prepätie, sa vypne.
Je potrebné určiť systémové napätie 12V, 24V alebo 48V. Menšie systémy (tj dodávky alebo malé kabíny) majú tendenciu používať 12V, takže 24V alebo 48V systémy sú vo všeobecnosti potrebné v domácnostiach kvôli väčšej vzdialenosti medzi batériami a spotrebičmi. Systémy s vyšším napätím sú výhodné, pretože sú potrebné lacnejšie a tenšie medené vedenia a strata výkonu je menšia na vzdialenosť.
6. Umiestnenie, účinnosť a prispôsobivosť
Napokon, technické špecifikácie nie sú jedinými faktormi. Fyzické umiestnenie vašich panelov je rozhodujúce. Na severnej pologuli by mali panely v ideálnom prípade smerovať na juh pod uhlom naklonenia, ktorý sa rovná vašej zemepisnej šírke, aby sa maximalizovala expozícia.
Nedávny akademický výskum navyše zdôrazňuje potrebu „faktorov prispôsobivosti“ pri návrhu mimo{0}}mriežky, najmä v rozvojových oblastiach. Faktory, ako je schopnosť užívateľa platiť za údržbu, štrukturálna integrita strechy a dokonca aj schopnosť premiestniť systém, sú životne dôležité faktory, ktoré sú často prehliadané v rámcoch štandardných rozmerov.
Záver
Zvážte celkové energetické požiadavky a počet solárnych panelov, ktoré môžete umiestniť na dostupnú strechu alebo plochu. Jedinou ďalšou úvahou je výber medzi panelmi Mono a Poly. Je to dlhá a kľukatá cesta posiata vedou a matematikou. Solárne dobrodružstvo mimo-mriežky však vyvrcholí sebestačnosťou – veľkou odmenou. Okrem významného prahu znalostí na presné predpovedanie zaťaženia systému a minimalizovanie energetických strát je nevyhnutná aj schopnosť dimenzovať akumulátory na dosiahnutie autonómneho stavu. Schopnosť prispôsobiť solárne polia miestnym slnečným hodinám a vybrať vhodné invertory je tiež nevyhnutným predpokladom pre budovanie systémov, ktoré produkujú čistú energiu a budú v nadchádzajúcich rokoch fungovať v tichej samote. Či už ide o DIY systém alebo profesionálny systém, so znalosťou týchto princípov bude slnko pracovať za vás.
