แผงสารกึ่งตัวนำที่แปลงพลังงานของดวงอาทิตย์เป็นไฟฟ้ามักจะถูกติดตั้งเพื่อจุดประสงค์เดียว - เพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องใช้ในครัวเรือนจะทำงานได้ ผู้ที่ชื่นชอบเหล่านี้ไม่ได้หยุดอยู่แค่นั้นและพยายามปรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อให้ความร้อนในบ้าน เราขอแนะนำให้พูดคุยแนวคิดนี้พิจารณาวิธีการทำความร้อนที่เป็นไปได้โดยใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ การทำกำไรของโรงไฟฟ้าทางเลือกและปัญหาทางการเงินอื่น ๆ ไม่สมเหตุสมผลมันเป็นประเด็นแยกต่างหาก
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ทำงานอย่างไร
เราจะไม่ใช้เวลาของคุณและพูดคุยเกี่ยวกับวิธีการสร้างโมดูลเซมิคอนดักเตอร์ในปัจจุบัน แต่ถ้าคุณต้องการจัดระเบียบความร้อนจากแสงอาทิตย์ของบ้านส่วนตัวคุณต้องนึกถึงหลักการของสถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์และรู้ถึงความแตกต่างทั้งหมดที่ส่งผลต่อพลังงานของมัน
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ (SES) ประกอบด้วยองค์ประกอบต่อไปนี้ (แสดงในแผนภาพด้านล่าง):
- หนึ่งแผงขึ้นไปที่ได้รับรังสีจากดวงอาทิตย์
- แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ (แบตเตอรี่) ที่สะสมพลังงานไฟฟ้าที่สร้างขึ้น;
- ตัวควบคุมจะตรวจสอบระดับประจุไฟฟ้านำกระแสไปยังวงจรที่ต้องการ
- อินเวอร์เตอร์แปลงแรงดันไฟฟ้าคงที่ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เป็นกระแสสลับ 220 โวลต์
จุดที่น่าสนใจ ราคาของโมดูลไม่เกิน 30% ของต้นทุนของอุปกรณ์ครบชุด ส่วนที่เหลืออีก 70% เป็นแบตเตอรี่หน่วยอินเวอร์เตอร์และตัวควบคุม อุปกรณ์เสริมถูกเลือกสำหรับแรงดันไฟฟ้า 12, 24 หรือ 48 โวลต์หนึ่งตัว
เราลดความซับซ้อนของอัลกอริทึมของระบบ:
- ในช่วงเวลากลางวันแบตเตอรี่จะสร้างกระแสไฟฟ้าผ่านตัวควบคุม
- หน่วยอิเล็กทรอนิกส์ประมาณการระดับประจุแบตเตอรี่จากนั้นนำพลังงานไปยังบรรทัดที่ต้องการ - สำหรับการชาร์จหรือให้กับผู้บริโภค (ไปยังอินเวอร์เตอร์)
- หน่วยอินเวอร์เตอร์แปลงกระแสตรงเป็นกระแสสลับด้วยพารามิเตอร์มาตรฐาน - 220 V / 50 Hz
ตัวควบคุมมี 2 ประเภทคือ - PWM และ MPPT ความแตกต่างระหว่างทั้งสองประกอบด้วยวิธีการขององค์ประกอบการชาร์จพลังงานและขนาดของการสูญเสียแรงดันไฟฟ้า บล็อก MPPT ทันสมัยและประหยัดมากขึ้น มีการใช้แบตเตอรี่ที่ต่างกัน: ตะกั่วกรดเจลและอื่น ๆ
หากคุณวางแผนที่จะใช้โมดูลหลายตัวโมดูลเหล่านั้นจะเชื่อมต่อถึงกันใน 3 วิธี:
- รูปแบบการเชื่อมต่อแบบขนานช่วยให้คุณสามารถเพิ่มกระแสในวงจร หน้าสัมผัส "ลบ" ของแบตเตอรี่ทั้งหมดเชื่อมต่อกับหนึ่งบรรทัดส่วนหน้าสัมผัส "บวก" เข้ากับอีกช่องหนึ่ง แรงดันเอาท์พุทยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
- การใช้วงจรอนุกรมทำให้สามารถเพิ่มแรงดันขาออกได้ ขั้ว“ ลบ” ของแผงแรกเชื่อมต่อกับ“ บวก” ของวินาทีและต่อไปเรื่อย ๆ
- วิธีการรวมจะใช้เมื่อคุณต้องการเปลี่ยนพารามิเตอร์ทั้งสอง - ความแรงของกระแสและแรงดัน โมดูลหลายตัวเชื่อมต่อเป็นอนุกรมจากนั้นกลุ่มจะเชื่อมต่อกับเครือข่ายทั่วไปควบคู่ไปกับกลุ่มอื่นที่คล้ายคลึงกัน
คุณต้องใช้แผงโซลาร์เซลล์จำนวนเท่าใดในการทำให้บ้านร้อน
ดูเหมือนว่าทุกอย่างจะง่าย ประมาณ 10 kW = 10,000 วัตต์พลังงานความร้อนจะถูกนำมาใช้เพื่อให้ความร้อนกระท่อมประเทศเล็ก ๆ ของ 100 ตารางเมตร นี่คือ 100 แผง 0.1 kW หรือ 34 โมดูลขนาดใหญ่ 300 วัตต์ คุณไม่สามารถใส่แบตเตอรี่จำนวนมากบนหลังคาบ้านได้ แต่ไม่มีการพูดคุยเกี่ยวกับอพาร์ทเมนท์
การอ้างอิง ขนาดของเซลล์แสงอาทิตย์ 1 เซลล์ที่มีกำลัง 100 W ซึ่งผลิตโดยเทคโนโลยี polycrystalline นั้นมีขนาดประมาณ 1,020 x 700 มม. หรือ 0.71 ตารางเมตร แบตเตอรี่ 300 W ที่คล้ายกันจะมีขนาด 1.68 ตารางเมตร (170x99 ซม.)
เราจะทำการจองทันทีผลลัพธ์ที่ได้นั้นไม่ถูกต้องเนื่องจากไม่ได้คำนึงถึงข้อมูลเฉพาะของระบบปฏิบัติการพลังงานแสงอาทิตย์:
- โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ให้พลังงานสูงสุดเมื่อรังสีตกที่มุม 90 °กับระนาบของแบตเตอรี่หากคุณไม่ได้ติดตาม - กลไกการติดตามที่หมุนแผงหลังจากการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์เราจะสูญเสียพลังงานประมาณ 40% ในทางกลับกันอุปกรณ์ดังกล่าวยังใช้ไฟฟ้า
- ปริมาณรังสีอาทิตย์ต่อ 1 ตารางเมตร - ไข้แดด - ขึ้นอยู่กับพื้นที่ที่อยู่อาศัยระดับความสูงและพื้นที่สีเทา ปัจจัยเหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่
- เมื่อเวลาผ่านไปการเคลือบสารกึ่งตัวนำของโมดูลจะลดลงเป็นผลให้สูญเสียพลังงานไฟฟ้าประมาณ 1% ต่อปี
- หากชั้นของโฟโตอิเล็กทริกมีความร้อนสูงเกินจากดวงอาทิตย์ประสิทธิภาพของแผงก็จะลดลงเช่นกัน
- พลังงานเพียงเล็กน้อยจะสูญเสียไปกับอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องเช่นอินเวอร์เตอร์ตัวควบคุมแบตเตอรี่ นี่คือการทำความร้อนซ้ำ ๆ ของชิ้นส่วน - หม้อแปลงไมโครเซอร์กิตและองค์ประกอบอื่น ๆ
- เมื่อพื้นผิวการทำงานมีการปนเปื้อนด้วยฝุ่นหรือปกคลุมด้วยหิมะจะเกิดการสูญเสียเพิ่มเติม
- โปรดทราบว่าสำหรับดวงอาทิตย์ที่จะร้อนในฤดูหนาวกระแสไฟฟ้าที่สร้างขึ้นควรเพียงพอที่จะทำให้บ้านร้อนและชาร์จแบตเตอรี่ในชั่วข้ามคืน
ข้อสรุป ไม่มีการคำนวณพลังงานไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่เหมาะสมสำหรับทุกประเทศและภูมิภาค แต่ตัวเลขดังกล่าวข้างต้น 10 kW จะต้องเป็นสองเท่า (อย่างน้อย) เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีในการปฏิบัติ คุณจะต้องใช้แผง 200 แสนวัตต์ซึ่งครอบคลุมพื้นที่กว่า 140 ตารางเมตร
มีวิธีที่เชื่อถือได้ในการรับข้อมูลการ insolation ที่แม่นยำและคำนวณประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์โดยติดต่อ บริษัท ติดตั้งในพื้นที่ของคุณ หรือศึกษาแผนที่ไข้แดดของพื้นที่ด้วยตัวเอง
เราแนะนำให้ใช้วิธีอื่น - เพื่อใช้ประสบการณ์ของเจ้าของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในเขตปกครองตนเองอ่านบทวิจารณ์ของพวกเขาในฟอรั่มเฉพาะเรื่อง ค้นหาผู้ใช้ที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ของคุณหากคุณต้องการรับจำนวนจริงฟรี นี่คือตัวอย่างบางส่วน:
- ระบบปกครองตนเองของแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ตั้งอยู่ในภูมิภาคเลนินกราดประเทศรัสเซีย มีการติดตั้งแผงละ 0.22 กิโลวัตต์ 6 ตัว (รวมทั้งหมด 1.32 กิโลวัตต์) กำลังสูงสุดในวันฤดูหนาวที่ไม่มีเมฆคือ 1,157 วัตต์ หัวข้อนี้จะกล่าวถึงในฟอรั่มภาษารัสเซียที่มีชื่อเสียง
- Anapa, ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ - 2.2 kW, หมายเลขไม่ได้ถูกระบุ ในช่วงเวลากลางวันโรงไฟฟ้าจะสร้างประมาณ 9 กิโลวัตต์
- มอสโกกำลัง SES 2.64 กิโลวัตต์ ตลอดเดือนมิถุนายนการติดตั้งสร้างพลังงาน 304 กิโลวัตต์
บันทึก. คุณจะพบความเห็นและข้อมูลที่เป็นประโยชน์อื่น ๆ เกี่ยวกับการทำงานของ SES ตามที่อยู่นี้
โปรดทราบ: เราคำนึงถึงเฉพาะพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อให้ความร้อนการทำน้ำร้อนและความต้องการของครัวเรือนอื่น ๆ ไม่ได้นำมาพิจารณา วิธีคำนวณจำนวนแบตเตอรี่ที่ใช้งานจริงให้ดูวิดีโอ:
วิธีทำความร้อนที่แท้จริง
ในขณะที่คุณเข้าใจก่อนหน้านี้มันค่อนข้างยาก (และแพง) ในการตระหนักถึงความร้อนไฟฟ้าเต็มรูปแบบของบ้านที่มีแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ไม่ใช่ว่าเจ้าของทุกคนจะตัดสินใจซื้อและติดตั้งแผงบนพื้นที่ 100-150 ตารางเมตรเพื่ออุ่นบ้านหลังเล็ก ๆ หรือกระท่อม ดังนั้นรูปแบบของหม้อต้มน้ำไฟฟ้า + ระบบน้ำ + หม้อน้ำความร้อนจะหายไป
แต่แนวคิดของการทำความร้อนด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ยังคงไม่สามารถเรียกว่ายูโทเปียได้ เราแสดงรายการตัวเลือกที่นำมาใช้โดยเจ้าของบ้านในทางปฏิบัติ:
- พาเนลพร้อมเครื่องปรับอากาศอินเวอร์เตอร์พร้อมค่าสัมประสิทธิ์ COP ของประสิทธิภาพ 3.5–4;
- เชื่อมต่อแบตเตอรี่โดยตรงกับเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าโดยไม่ต้องใช้อินเวอร์เตอร์;
- การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เต็มรูปแบบ, การขายไฟฟ้าให้กับรัฐ, รายได้ไปจ่ายเพื่อให้ความร้อนแบบดั้งเดิม
ส่วนที่เพิ่มเข้าไป. การใช้พาเนลเป็นแหล่งพลังงานเพิ่มเติมสำหรับการทำความร้อนขั้นพื้นฐานนั้นไม่เหมาะสมที่จะพูดถึง - นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่ชัดเจน
เริ่มจากตัวเลือกที่สามซึ่งน่าสนใจสำหรับผู้ประกอบการ ในประเทศที่รัฐกำหนดภาษีสีเขียวเรียกว่าเจ้าของบ้านสามารถรับกระแสไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนและมอบให้กับเครือข่ายพลังงานทั่วไปเพื่อทำกำไรนั่นคือเจ้าของบ้านได้รับแผงโซลาร์เซลล์ 200-300 ชุดเดียวกัน แต่ขายพลังงานในราคาที่ดีและไม่เสียเปล่ามากนัก
ตัวอย่างเช่นในยูเครนอัตราภาษีสีเขียวเกินกว่าปกติ 3 เท่า (ณ เดือนมิถุนายน 2562) มีความจำเป็นต้องทนต่อ 1 เงื่อนไข: กำลังการผลิตขั้นต่ำของ SES คือ 30 กิโลวัตต์ สร้างโรงไฟฟ้าจ่ายพลังงานให้กับกริดและคุณซื้อถูกกว่าสามเท่า
ส่วนที่เหลืออีก 2 ตัวเลือกจะได้รับการพิจารณาโดยละเอียด
เครื่องปรับอากาศ
วิธีนี้ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของระบบแยกอินเวอร์เตอร์ที่ให้ความร้อนภายในบ้านมากกว่าพลังงานที่ใช้ไปสี่เท่า วิธีการตระหนักถึงความร้อนเช่น:
- ก่อนอื่นเราลดการสูญเสียความร้อนของอาคารให้มากที่สุด - เราหุ้มฉนวนพื้นและหลังคาติดตั้งหน้าต่างประหยัดพลังงาน ตัวบ่งชี้การใช้ความร้อนในอุดมคติสำหรับบ้านขนาด 100 ตารางเมตร - 6 กิโลวัตต์
- เราซื้อเครื่องปรับอากาศ 2 เครื่องที่มีอินเวอร์เตอร์คอมเพรสเซอร์ทำงานที่อุณหภูมิถนนติดลบ ประสิทธิภาพโดยรวมของหน่วยควรเท่ากับการสูญเสียความร้อนของบ้านในกรณีของเรา - 6 kW การบริโภคของ "แยก" ดังกล่าวจะไม่เกิน 2 กิโลวัตต์
- เรากำลังติดตั้งสถานีพลังงานแสงอาทิตย์ที่สามารถให้บริการเครื่องปรับอากาศได้ตลอดเวลา
- เพื่อให้ความร้อนในวันที่อากาศเย็นมันคุ้มค่าที่จะติดตั้งแหล่งความร้อนแบบดั้งเดิม - หม้อไอน้ำเตาไม้
วิดีโอที่ส่วนท้ายของส่วนนี้ยืนยันว่าวงจรที่อธิบายไว้นั้นทำงานได้อย่างสมบูรณ์ สิ่งสำคัญอย่างหนึ่งลบ: ที่อุณหภูมิติดลบประสิทธิภาพของเครื่องปรับอากาศจะลดลงอย่างรวดเร็วคุณไม่สามารถทำได้หากไม่มีหม้อไอน้ำ ในสภาพอากาศที่เย็นและทางเหนือโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียวไม่สามารถรับมือได้
บันทึก. ระบบแยกอินเวอร์เตอร์ส่วนใหญ่สามารถทำงานในน้ำค้างแข็งลงถึง -15 ° C ประสิทธิภาพของ COP ลดลงเหลือ 1.5–2 (เพิ่มความร้อนได้มากเป็นสองเท่าเมื่อใช้ไฟฟ้า)
การใช้เครื่องทำความร้อนในท้องถิ่น
เรากำลังพูดถึงการลดค่าใช้จ่ายของระบบอย่างมีนัยสำคัญในกรณีของการใช้ผู้บริโภคที่ไม่โอ้อวด - เครื่องทำความร้อนพัดลมธรรมดา เนื่องจากการขาดอินเวอร์เตอร์เครื่องทำความร้อน 12 โวลต์จะต้องเชื่อมต่อกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ (คุณสามารถใช้รถยนต์หรือทำด้วยตัวเอง)
วิธีประกอบเครื่องกำเนิดพลังงานแสงอาทิตย์:
- เราติดตั้งแบตเตอรี่ตามจำนวนที่ต้องการพร้อมแรงดันไฟฟ้า 12 โวลต์
- เราเชื่อมต่อพวกเขาด้วยสาย 2.5 มม. ²ตามแผนภาพด้านล่าง - โดยไม่ต้องมีอินเวอร์เตอร์
- เราเชื่อมต่อโหลด - ฮีตเตอร์พัดลมพลังงานต่ำ 12 โวลต์
ด้านล่างในวิดีโอผู้เชี่ยวชาญอธิบายในรายละเอียดความแตกต่างทั้งหมดของการเชื่อมต่อดังกล่าว วิธีนี้เหมาะสำหรับการทำความร้อนในห้องที่มีเครื่องทำความร้อนพัดลม 1–1.5 kW มันเป็นเรื่องยากมากที่จะให้ความร้อนแก่บ้านทั้งหลัง - คุณต้องประกอบวงจรแยกหลาย ๆ อันกับแผงโซลาร์เซลล์เพื่อไม่ให้เพิ่มหน้าตัดของสาย
ข้อสรุปสุดท้าย
เพื่อให้ความร้อนเต็มรูปแบบของบ้านส่วนตัวพร้อมแผงโซลาร์เซลล์เป็นเรื่องยากมาก สถานการณ์ที่เหมือนจริงเพียงอย่างเดียวคือการใช้ระบบแยกหรือดีกว่าปั๊มความร้อนใต้พิภพขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของถนน การติดตั้งใช้ไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยดังนั้นจึงสามารถทำงานได้จาก SES ที่บ้าน
เราแยกประเด็นทางการเงินโดยเฉพาะจากบทความเนื่องจากเรากำลังพูดถึงปัญหาทางเทคนิค แต่คุณต้องเข้าใจว่าอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ - แบตเตอรี่, แบตเตอรี่, อินเวอร์เตอร์และหน่วยควบคุม - ค่าใช้จ่ายเงินเป็นจำนวนมาก ในการแก้ปัญหาให้สำเร็จคุณจะต้องเป็นคนที่กระตือรือร้น
วงจรที่มีสูญญากาศเชื่อมต่อกับเครื่องทำน้ำอุ่นทางอ้อมจะถูกกว่า แต่ตัวเลือกนี้มีปัญหาของตัวเองตัวอย่างเช่นการสะสมความร้อนและความเมื่อยล้าของตัวสะสมระหว่างความร้อน ไม่มีวิธีแก้ปัญหาง่ายๆในการควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์