Các tấm bán dẫn chuyển đổi năng lượng của mặt trời thành điện thường được lắp đặt cho một mục đích - để đảm bảo hoạt động của các thiết bị gia dụng. Những người đam mê không dừng lại ở đó và cố gắng điều chỉnh các tấm pin mặt trời để sưởi ấm ngôi nhà. Chúng tôi đề nghị thảo luận về ý tưởng này, xem xét các phương pháp sưởi ấm có thể sử dụng các tấm quang điện. Lợi nhuận của các nhà máy điện thay thế và các vấn đề tài chính khác không có ý nghĩa, đó là một vấn đề riêng biệt.
Nhà máy điện mặt trời hoạt động như thế nào
Chúng tôi sẽ không dành thời gian của bạn và nói về cách các mô-đun bán dẫn tạo ra dòng điện. Nhưng nếu bạn muốn tổ chức sưởi ấm năng lượng mặt trời của một ngôi nhà riêng, bạn cần tưởng tượng nguyên lý của trạm quang điện và biết tất cả các sắc thái ảnh hưởng đến sức mạnh của nó.
Nhà máy điện mặt trời (SES) bao gồm các yếu tố sau (thể hiện trong sơ đồ bên dưới):
- một hoặc nhiều tấm nhận bức xạ từ mặt trời;
- pin sạc (pin) tích lũy điện được tạo ra;
- bộ điều khiển theo dõi mức sạc, hướng dòng điện đến mạch mong muốn;
- biến tần chuyển đổi điện áp không đổi của các tấm pin mặt trời thành dòng điện xoay chiều 220 V.
Một điểm thú vị. Giá của các mô-đun không quá 30% chi phí cho một bộ thiết bị hoàn chỉnh. 70% còn lại là pin, bộ biến tần và bộ điều khiển. Phụ kiện được chọn cho một điện áp hoạt động 12, 24 hoặc 48 volt.
Chúng tôi đơn giản hóa thuật toán của hệ thống:
- Trong giờ ban ngày, pin tạo ra dòng điện thông qua bộ điều khiển.
- Bộ phận điện tử ước tính mức sạc pin, sau đó hướng năng lượng đến dòng mong muốn - để sạc hoặc cho người tiêu dùng (đến biến tần).
- Bộ biến tần chuyển đổi dòng điện trực tiếp thành dòng điện xoay chiều với các thông số tiêu chuẩn - 220 V / 50 Hz.
Có 2 loại bộ điều khiển - PWM và MPPT. Sự khác biệt giữa hai loại này bao gồm trong phương pháp sạc các phần tử công suất và mức độ tổn thất điện áp. Các khối MPPT hiện đại và tiết kiệm hơn. Các loại pin khác nhau được sử dụng: axit chì, gel, vân vân.
Nếu bạn dự định sử dụng một số mô-đun, thì chúng được kết nối với nhau theo 3 cách:
- Sơ đồ kết nối song song cho phép bạn tăng dòng điện trong mạch. Các tiếp điểm "âm" của tất cả các pin được kết nối với một dòng, các tiếp điểm "cộng" với nhau. Điện áp đầu ra vẫn không thay đổi.
- Việc sử dụng một mạch nối tiếp làm cho nó có thể tăng điện áp đầu ra. Thiết bị đầu cuối của minusus của bảng điều khiển đầu tiên kết nối với thiết bị cộng với cộng đồng thứ hai, v.v.
- Phương pháp kết hợp được sử dụng khi bạn cần thay đổi cả hai tham số - cường độ dòng điện và điện áp. Một số mô-đun được kết nối theo chuỗi, sau đó một nhóm được kết nối với một mạng chung song song với các nhóm tương tự khác.
Bạn cần bao nhiêu tấm pin mặt trời để sưởi ấm một ngôi nhà
Dường như mọi thứ đều đơn giản. Khoảng 10 kW = 10.000 watt năng lượng nhiệt sẽ được sử dụng để sưởi ấm một ngôi nhà nhỏ ở vùng nông thôn nhỏ 100 mét vuông. Đây là 100 tấm 0,1 kW hoặc 34 mô-đun lớn 300 watt. Bạn có thể đặt rất nhiều pin trên nóc nhà, nhưng không có gì để nói về căn hộ.
Tài liệu tham khảo. Kích thước của 1 tế bào quang điện với công suất 100 W, được sản xuất bằng công nghệ đa tinh thể, có kích thước khoảng 1020 x 700 mm hoặc 0,71 mét vuông. Một pin 300 W tương tự sẽ chiếm 1,68 mét vuông (170 x 99 cm).
Chúng tôi sẽ đặt chỗ ngay lập tức, kết quả thu được là không chính xác, vì nó không tính đến các chi tiết cụ thể của hệ thống năng lượng mặt trời đang vận hành:
- Mô-đun quang điện cung cấp năng lượng tối đa khi các tia rơi ở góc 90 ° so với mặt phẳng của pin.Nếu bạn không tạo trình theo dõi - một cơ chế theo dõi làm xoay bảng sau khi chuyển động của mặt trời, chúng ta sẽ mất khoảng 40% năng lượng. Mặt khác, một thiết bị như vậy cũng tiêu thụ điện.
- Lượng bức xạ mặt trời trên 1 mét vuông - phơi nắng - phụ thuộc vào khu vực cư trú, độ cao và khu vực bóng mờ. Những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất pin.
- Theo thời gian, lớp phủ bán dẫn của các mô-đun xuống cấp, do đó, khoảng 1% năng lượng điện bị mất hàng năm.
- Nếu lớp quang điện bị quá nóng bởi mặt trời, hiệu suất của bảng cũng giảm.
- Một phần nhỏ năng lượng bị mất trong các thiết bị liên quan - bộ biến tần, bộ điều khiển, pin. Đây là một hệ thống sưởi ấm banal của các bộ phận - máy biến áp, vi mạch và các yếu tố khác.
- Khi bề mặt làm việc bị nhiễm bụi hoặc phủ tuyết, tổn thất thêm xảy ra.
- Lưu ý rằng để mặt trời sưởi ấm vào mùa đông, điện được tạo ra phải đủ để sưởi ấm ngôi nhà và sạc pin qua đêm.
Phần kết luận. Một tính toán phổ biến về năng lượng điện của pin phù hợp cho tất cả các quốc gia và khu vực không tồn tại. Nhưng con số được công bố trên 10 kW cần phải được nhân đôi (ít nhất là) để có được kết quả tốt trong thực tế. Bạn sẽ cần các tấm 200 trăm watt có diện tích hơn 140 mét vuông.
Có một cách đáng tin cậy để có được dữ liệu phơi sáng chính xác và tính toán hiệu suất của các tấm pin mặt trời bằng cách liên hệ với công ty lắp đặt địa phương của bạn. Hoặc tự nghiên cứu bản đồ phơi nắng của khu vực.
Chúng tôi khuyên bạn nên đi theo một cách khác - để sử dụng kinh nghiệm của chủ sở hữu các nhà máy điện tự trị mặt trời, đọc các nhận xét của họ trên các diễn đàn chuyên đề. Tìm người dùng sống trong khu vực của bạn nếu bạn muốn nhận số thực miễn phí. Dưới đây là một số ví dụ:
- Hệ thống tự trị cung cấp năng lượng mặt trời, nằm ở khu vực Leningrad, Nga. 6 tấm 0,22 kW mỗi tấm (tổng cộng 1,32 kW) đã được lắp đặt, công suất cực đại trong một ngày không mây mùa đông là 1.157 watt. Chủ đề được thảo luận tại diễn đàn tiếng Nga nổi tiếng.
- Anapa, hiệu suất pin - 2,2 kW, con số không được chỉ định. Vào ban ngày, nhà máy điện tạo ra khoảng 9 kW.
- Matxcơva, công suất SES 2,64 mã lực. Trong toàn bộ tháng 6, việc lắp đặt đã tạo ra 304 kW năng lượng.
Ghi chú. Bạn sẽ tìm thấy các đánh giá và dữ liệu hữu ích khác về hoạt động của SES tại địa chỉ này.
Xin lưu ý: chúng tôi chỉ tính đến năng lượng mặt trời để sưởi ấm, sưởi ấm nước và các nhu cầu khác trong gia đình không được tính đến. Cách tính số lượng pin trong thực tế, xem video:
Phương pháp sưởi ấm thực sự
Như bạn đã hiểu ở trên, khá khó khăn (và tốn kém) để nhận ra hệ thống sưởi điện hoàn toàn của một ngôi nhà với các tấm pin mặt trời. Không phải mọi chủ sở hữu sẽ quyết định mua và lắp đặt các tấm trên diện tích 100-150 mét vuông để làm ấm một ngôi nhà nhỏ hoặc nhà tranh. Vì vậy, sơ đồ của nồi hơi điện + hệ thống nước + tản nhiệt sưởi ấm biến mất.
Nhưng ý tưởng sưởi ấm với các mô-đun năng lượng mặt trời vẫn không thể được gọi là không tưởng. Chúng tôi liệt kê các tùy chọn được thực hiện bởi chủ nhà trong thực tế:
- bảng điều khiển cộng với máy điều hòa không khí biến tần với hệ số hiệu suất COP 3,5 .44;
- kết nối pin trực tiếp với lò sưởi điện mà không có biến tần;
- việc xây dựng một nhà máy năng lượng mặt trời đầy đủ, bán điện cho nhà nước, tiền thu được để trả cho hệ thống sưởi truyền thống.
Thêm vào. Việc sử dụng các tấm làm nguồn năng lượng bổ sung cho sưởi ấm cơ bản không có ý nghĩa để thảo luận - đây là một giải pháp rõ ràng.
Hãy bắt đầu với tùy chọn thứ ba, điều này rất thú vị cho các doanh nhân. Ở các quốc gia nơi nhà nước đã thiết lập cái gọi là thuế quan xanh, chủ nhà có thể nhận điện từ các nguồn tái tạo và cung cấp cho mạng lưới năng lượng chung, tạo ra lợi nhuận.Đó là, chủ nhà mua cùng một tấm pin mặt trời 200-300, nhưng bán năng lượng với giá tốt, và không lãng phí nhiều vô ích.
Chẳng hạn, ở Ukraine, mức thuế xanh vượt quá 3 lần thông thường (tính đến tháng 6 năm 2019). Cần phải chịu được 1 điều kiện: công suất tối thiểu của SES là 30 kW. Xây dựng một nhà máy điện, cung cấp năng lượng cho lưới điện và bạn mua rẻ hơn ba lần.
2 tùy chọn còn lại sẽ được xem xét chi tiết hơn.
Điều hòa
Phương pháp này dựa trên hiệu quả của các hệ thống phân tách biến tần cung cấp nhiệt lượng gấp bốn lần vào bên trong ngôi nhà so với năng lượng tiêu thụ. Làm thế nào để nhận ra hệ thống sưởi như vậy:
- Trước hết, chúng tôi tối đa hóa sự mất nhiệt của tòa nhà - chúng tôi cách nhiệt các bức tường, sàn và mái nhà, lắp đặt cửa sổ tiết kiệm năng lượng. Một chỉ báo tiêu thụ nhiệt lý tưởng cho một ngôi nhà 100 mét vuông - 6 kW.
- Chúng tôi mua 2 máy điều hòa không khí với máy nén biến tần hoạt động ở nhiệt độ đường phố âm. Tổng hiệu suất của các đơn vị nên bằng với tổn thất nhiệt của ngôi nhà, trong trường hợp của chúng tôi - 6 kW. Mức tiêu thụ của các phần chia nhỏ như vậy sẽ không vượt quá 2 kW.
- Chúng tôi đang lắp đặt một trạm năng lượng mặt trời có khả năng cung cấp điều hòa không khí suốt ngày đêm.
- Để sưởi ấm vào những ngày lạnh nhất, đáng để lắp đặt bất kỳ nguồn nhiệt truyền thống nào - nồi hơi, bếp củi.
Video ở cuối phần này xác nhận rằng mạch được mô tả là hoạt động đầy đủ. Một điểm trừ đáng kể: ở nhiệt độ âm, hiệu suất của điều hòa giảm mạnh, bạn không thể làm gì nếu không có sự trợ giúp của nồi hơi. Ở vùng khí hậu ôn đới và phía bắc, các mô-đun năng lượng mặt trời không thể đối phó được.
Ghi chú. Hầu hết các hệ thống phân chia biến tần có thể hoạt động trong sương giá xuống tới -15 ° C. Hiệu suất COP giảm xuống còn 1,5 già2 (gấp đôi lượng nhiệt được tạo ra khi tiêu thụ điện).
Sử dụng máy sưởi cục bộ
Chúng tôi đang nói về việc giảm đáng kể chi phí của hệ thống trong trường hợp sử dụng người tiêu dùng không có tiếng tăm - quạt sưởi thông thường. Do không có biến tần, máy sưởi 12 volt sẽ phải được kết nối với các mô-đun năng lượng mặt trời (bạn có thể tự đi xe hơi hoặc tự làm).
Cách lắp ráp máy phát điện năng lượng mặt trời:
- Chúng tôi cài đặt số lượng pin cần thiết với điện áp hoạt động là 12 volt.
- Chúng tôi kết nối chúng với dây 2,5 mm² theo sơ đồ bên dưới - không có biến tần.
- Chúng tôi kết nối tải - một quạt sưởi công suất thấp 12 V.
Dưới đây trong video, chuyên gia mô tả chi tiết tất cả các sắc thái của kết nối này. Phương pháp này phù hợp để sưởi ấm các phòng riêng lẻ với quạt sưởi 1 nhiệt1,5 kW. Việc làm nóng toàn bộ ngôi nhà sẽ khó khăn hơn - bạn cần lắp ráp một vài mạch riêng với các tấm pin mặt trời để không làm tăng tiết diện của dây.
Kết luận cuối cùng
Để làm nóng hoàn toàn một ngôi nhà tư nhân với các tấm pin mặt trời là rất khó. Kịch bản duy nhất ít nhiều thực tế là việc sử dụng các hệ thống phân tách, hoặc tốt hơn, một máy bơm nhiệt địa nhiệt, ít phụ thuộc vào nhiệt độ đường phố. Việc lắp đặt tiêu tốn ít điện, vì vậy nó có thể hoạt động từ SES gia đình.
Chúng tôi đặc biệt loại trừ các vấn đề tài chính khỏi bài viết, vì chúng tôi đã nói về các vấn đề kỹ thuật. Nhưng bạn cần hiểu rằng các thiết bị của năng lượng mặt trời - pin, pin, bộ biến tần và bộ điều khiển - tiêu tốn rất nhiều tiền. Để giải quyết thành công vấn đề, bạn cần phải là người đam mê kiếm tiền.
Một mạch với đa tạp chân không kết nối với một máy nước nóng gián tiếp sẽ rẻ hơn. Nhưng tùy chọn này có những khó khăn riêng của nó, ví dụ, sự tích tụ nhiệt và trì trệ của bộ thu trong quá trình nhiệt. Không có giải pháp dễ dàng cho nhiệm vụ khó khăn là khai thác năng lượng mặt trời.