Võrguväliste päikesesüsteemide mõistmine: teie tee energiasõltumatuseni

Maailmas, mis keskendub üha enam jätkusuutlikkusele ja energiasõltumatusele, on võrguvälised päikesesüsteemid muutunud populaarseks lahenduseks neile, kes soovivad traditsioonilistest toiteallikatest lahti ühendada. Aga mis täpselt on võrguväline päikesesüsteem ja kuidas see töötab? See artikkel juhendab teid läbi põhialuste, alustades olulistest komponentidest kuni disainiprobleemideni ja sammudeni täielikult võrguvälise elustiili saavutamiseks.

Mis on võrguväline päikesesüsteem?

Võrguväline päikesesüsteem on taastuvenergia lahendus, mis võimaldab toota elektrit iseseisvalt, ilma elektrivõrgust sõltumata. Seda tüüpi süsteemid on eriti kasulikud kaugetes piirkondades, kus võrguga ühendamine ei ole teostatav, või inimestele, kes soovivad oma energiatarbimisega ise hakkama saada.

Erinevalt võrguga seotud süsteemidest, mis toidavad üleliigse energia võrku tagasi, salvestab võrguväline süsteem kogu kasutamata energia akudesse, et seda hiljem kasutada. See tähendab, et teil on energiat isegi siis, kui päike ei paista, näiteks öösel või pilvisestel päevadel.

Kuidas töötavad võrguvälised päikesesüsteemid

Võrguvälised päikesesüsteemid töötavad päikesepaneelide abil päikesevalguse elektrienergiaks muutmisel. Seejärel salvestatakse toodetud elekter akudesse ja seda haldab inverter, mis muundab paneelide toodetud alalisvoolu vahelduvvooluks (AC), mida kasutavad enamik kodumasinaid.

Võrguvälise päikesesüsteemi põhikomponendid

Võrguvälise päikesesüsteemi komponentide mõistmine on usaldusväärse ja tõhusa süsteemi loomiseks ülioluline. Iga osa mängib olulist rolli teie kodu pideva elektrivarustuse tagamisel.

Päikesepaneelid

Päikesepaneelid on iga päikesesüsteemi kõige äratuntavam osa. Need paneelid püüavad päikesevalgust ja muudavad selle elektriks. Teie paneelide arv ja tõhusus määravad, kui palju energiat teie süsteem suudab toota.

Patareid

Patareid on võrguvälise päikesesüsteemi selgroog. Need salvestavad päikesepaneelide toodetud elektrienergiat, et saaksite seda kasutada, kui päike ei paista. Saadaval on erinevat tüüpi akusid, millest kõige tõhusamad ja kauakestvamad on liitium-ioonakud.

Inverter

Inverter vastutab päikesepaneelide toodetud alalisvoolu elektrienergia muutmise eest vahelduvvooluks, mida saab kasutada teie kodumasinate toiteks. Ilma inverterita ei ühilduks teie päikesepaneelide toodetud elekter teie majapidamisseadmetega.

Laadimise kontroller

Laadimiskontroller reguleerib päikesepaneelidelt akudesse tulevat pinget ja voolu. See tagab akude tõhusa laadimise ja hoiab ära nende ülelaadimise, mis võib neid kahjustada.

Väljakutsed võrguvälise päikesesüsteemi kujundamisel

Võrguvälise päikesesüsteemi kujundamisega kaasnevad omad väljakutsed. Nende hulka kuulub õigete komponentide valimine, nendevahelise ühilduvuse tagamine ja energiavajaduse rahuldamine ilma võrgule tuginemata.

Inverterite ja akude integreerimine

Võrguvälise päikesesüsteemi kujundamise üks keerulisemaid aspekte on inverteri ja akude tõhus integreerimine. Need komponendid peavad töötama sujuvalt koos, et tagada usaldusväärne energiavarustus.

Tesla Powerwall

Tesla Powerwall on populaarne valik koduomanikele, kes soovivad integratsiooniprotsessi lihtsustada. See kõik-ühes lahendus ühendab aku, inverteri ja energiahaldussüsteemi üheks tervikuks, muutes paigaldamise lihtsamaks ja vähendades vajadust mitme komponendi järele.

Powerwall on loodud töötama sujuvalt päikesepaneelidega, salvestades päeva jooksul toodetud üleliigset energiat ja tehes selle vajaduse korral kättesaadavaks. See vähendab paigaldamise keerukust ja minimeerib erinevate komponentide ühilduvusprobleemide riski.

OKEPS integreeritud süsteemid

Teine suurepärane võimalus võrguvälise päikesesüsteemi projekteerimise ja paigaldamise lihtsustamiseks on integreeritud süsteem OKEPS. Nagu Tesla Powerwall, pakub OKEPS kõik-ühes lahendust, mis sisaldab akut, inverterit ja muid vajalikke komponente.

OKEPS-süsteemide üks peamisi eeliseid on nende paigaldamise lihtsus. Kuna kõik komponendid on loodud koos töötama, on installiprotsess lihtne ja ühilduvusprobleemide tõrkeotsing on väiksem. Lisaks on OKEPS-süsteemid tuntud oma töökindluse ja vastupidavuse poolest, mis teeb neist kindla valiku neile, kes soovivad investeerida pikaajalistesse võrguvälistesse lahendustesse.

OKEPS-i integreeritud süsteemide kohta lisateabe saamiseks vaadake nende üksikasjalikku tootelehtesiin.

Kuidas valida õige võrguta päikesesüsteem

Õige võrguvälise päikesesüsteemi valimine hõlmab teie energiavajaduse mõistmist, süsteemi õige suuruse määramist ja sobivate komponentide valimist. Allpool käsitleme levinumaid juhtumeid, esitame arvutusvalemeid ja pakume soovituslikke plaane, mis aitavad teil teha parima otsuse.

Teie kodu energiatarbimise hindamine

Esimene samm õige võrguvälise päikesesüsteemi valimisel on oma kodu energiatarbimise arvutamine. See annab teile ülevaate sellest, kui palju energiat teie süsteem teie igapäevaste vajaduste rahuldamiseks tootma ja salvestama peab.

Levinud juhtum: majapidamise keskmine energiatarbimine

Vaatleme tüüpilist majapidamist, mis tarbib 30 kWh (kilovatt-tundi) päevas. Selles majapidamises võivad olla tavalised seadmed, nagu külmkapp, pesumasin, valgustid ja televiisor.

Arvutusvalem: Päevane energiatarbimine

Päevase energiatarbimise arvutamiseks tehke järgmist.

$\text{Päevane koguenergia tarbimine (kWh)}=\text{Iga seadme energiatarbimise summa (kWh)}$

Näiteks:

• Külmik: 1,5 kWh/päev
• Pesumasin: 0,5 kWh/kasutus, kasutatud 3 korda nädalas =0,5 × 37 = 0,21\frac{0,5 \ korda 3}{7} = 0,2170.5×3)=0.21kWh/päevas
• Valgustus: 0,6 kWh/päev
• TV: 0,3 kWh/päev

Kokku:$1.5+0.21+0.6+0.3=2.61$kWh/päevas just nende seadmete jaoks.

Kui aga lisada kütte-, jahutus- ja muud seadmed, võite jõuda keskmiselt 30 kWh päevas.

Õige akuhoidla valimine

Kui olete oma päevase energiatarbimise kindlaks määranud, on järgmise sammuna valida õige aku salvestusruum. Aku mahutavus peab olema piisavalt suur, et salvestada energiat päevadeks, mil päikesevalgust on vähem.

Tavaline juhtum: 2-3 päeva autonoomiat

Usaldusväärse toite tagamiseks, eriti vähese päikesevalguse ajal, on levinud soovitus määrata aku salvestusruum 2–3 päeva autonoomiaks (päevade arv, mil aku suudab toita ilma päikesepaneelidelt sisendit saamata).

Arvutusvalem: aku mahutavus (kWh)

$\text{Aku mahutavus (kWh)}=\text{Päevane energiatarbimine (kWh)}\times \text{Autonoomia päevad}$

Kodumajapidamisele, mis kasutab 30 kWh/päevas 2-päevase autonoomiaga:

$\text{Aku mahutavus}=30\text{kWh/päevas}\times 2\text{päevadel}=60\text{kWh}$

Soovitatav akuplaan

Ülaltoodud näite puhul oleks soovitatav liitiumioonakupank koguvõimsusega 60 kWh. Kui valite Tesla Powerwalli, mille võimsus on 13,5 kWh ühiku kohta, vajate ligikaudu 5 ühikut:

Toiteseinte arv=60 kWh13,5 kWh/ühik≈4,4 ühikut\text{Toiteseinte arv} = \frac{60 \text{ kWh}}{13,5 \text{ kWh/ühik}} \umbes 4,4 \text{ ühikut}Powerwallide arv=13.5kWh/ühik60kWh)≈4.4ühikut

Seega tagaksid 5 Powerwalli vajaliku salvestusruumi.

Teie kodu maksimaalse võimsusvajaduse määramine

Samuti on oluline arvestada tippvõimsusega, mida teie majapidamine võib igal hetkel tarbida, eriti kui samaaegselt kasutatakse mitut suure võimsusega seadet.

Tavaline juhtum: seadmete samaaegne kasutamine

Näiteks kui kasutate samal ajal kliimaseadet (3500 vatti), külmkappi (800 vatti) ja mikrolaineahju (1200 vatti), oleks teie tippvõimsuse nõue järgmine:

$\text{tippvõimsus (W)}=3500\text{IN}+800\text{IN}+1200\text{IN}=5,500\text{IN}$

Soovitatav inverteri suurus

Teie inverter peaks selle tippkoormusega hakkama saama. 6 kW inverter oleks sel juhul sobiv valik tippnõudluse rahuldamiseks.

Päikesepaneelide jaoks saadaoleva ruumi hindamine

Järgmise sammuna tuleb hinnata päikesepaneelide paigaldamiseks saadaolevat ruumi ja määrata, kui palju paneele on vaja piisava energia tootmiseks.

Levinud juhtum: katusepinna piiramine

Oletame, et teie katusel on 300 ruutjalga kasutatavat ruumi ja te kavatsete kasutada standardseid päikesepaneele, mis toodavad umbes 350 vatti ja on umbes 17,5 ruutjalga.

Arvutusvalem: paneelide arv

Paneelide arv = Päevane energiatarbimine (kWh) Ühe paneeli kohta päevas toodetud energia (kWh)\text{Paneelide arv} = \frac{\text{Päevane energiatarbimine (kWh)}}{\text{Paneeli kohta päevas toodetud energia (kWh)}}Paneelide arv=Päevas toodetud energia paneeli kohta (kWh)Päevane energiatarbimine (kWh))

Paneeli kohta toodetud energia arvutamiseks tehke järgmist.

1. Eeldage 5 tundi päikesevalguse tipptundi päevas.
2. Iga 350 W paneel genereerib$350\text{IN}\times 5\text{tundi}=1.75\text{kWh/päevas}$.

Kui vajate 30 kWh/päevas:

Paneelide arv=30 kWh1,75 kWh/paneel≈17,1 paneelid\text{Paneelide arv} = \frac{30 \text{ kWh}}{1,75 \text{ kWh/paneel}} \umbes 17,1 \text{ paneelid}Paneelide arv=1.75kWh/paneel30kWh)≈17.1paneelid

17 paneeliga kataksite oma energiavajaduse ja see nõuaks ligikaudu$17\times 17.5\text{ruutjalga}=\mathrm{297,5}\text{ruutjalga}$, just teie vaba katuseruumi piires.

Kulude kaalutlused ja lõplik soovitus

Levinud juhtum: eelarve vs tõhusus

Kulude ja tõhususe tasakaalustamine on võtmetähtsusega. Näiteks võivad tõhusamad paneelid (nagu SunPoweri omad) maksta rohkem, kuid nõuavad vähem ruumi. Vastupidi, odavamate paneelide valimine võib teie energiavajaduse rahuldamiseks vajada rohkem ruumi või rohkem paneele.

Soovitatav plaan

Kodumajapidamisele, mis kasutab 30 kWh/päevas:

• Aku hoiustamine: 60 kWh salvestusruumi, nt 5 Tesla Powerwalli.
• Päikesepaneelid: 17 paneeli, igaüks 350 W, mis nõuavad umbes 300 ruutjalga ruumi.
• Inverter: 6 kW inverter tippvõimsuse nõuete täitmiseks.
• Maksumus: Hinnanguliselt umbes 40 000–50 000 dollarit tervikliku süsteemi eest, sõltuvalt komponentide kvaliteedist ja paigalduskuludest.

See süsteem tagaks enamiku tüüpiliste majapidamiste jaoks piisavalt võimsust, tagades, et isegi vähese päikesevalguse ajal on teil piisavalt energiat salvestatud.