Alternative Energie wird erschwinglicher. Dieser Artikel vermittelt Ihnen ein umfassendes Verständnis der Solarenergie auf lokaler Ebene, der Arten von Solarzellen und -modulen, der Prinzipien für den Bau von Solarparks und der wirtschaftlichen Machbarkeit..
Merkmale der Sonnenenergie in mittleren Breiten
Alternative Energie ist für Bewohner mittlerer Breiten sehr attraktiv. Selbst in nördlichen Breiten beträgt die durchschnittliche jährliche tägliche Strahlendosis 2,3–2,6 kWh / m2. Je näher am Süden, desto höher ist dieser Indikator. In Jakutsk beispielsweise beträgt die Intensität der Sonnenstrahlung 2,96 und in Chabarowsk 3,69 kWh / m2. Die Indikatoren im Dezember liegen zwischen 7% und 20% des durchschnittlichen Jahreswerts und verdoppeln sich im Juni und Juli.
Hier ist ein Beispiel für die Berechnung des Wirkungsgrads von Sonnenkollektoren für Archangelsk, eine Region mit einem der niedrigsten Indikatoren für die Intensität der Sonnenstrahlung:
Wo:
- Q ist die durchschnittliche jährliche Sonneneinstrahlung in der Region (2,29 kWh / m)2);
- ZUaus – Abweichungskoeffizient der Kollektoroberfläche von der südlichen Richtung (Durchschnittswert: 1,05);
- P.nom – die Nennleistung des Solarmoduls;
- ZUSchweiß – Verlustkoeffizient in elektrischen Anlagen (0,85–0,98);
- Q.isp – die Strahlungsintensität, bei der das Panel getestet wurde (normalerweise 1000 kWh / m2)2).
Die letzten drei Parameter sind im Reisepass der Panels angegeben. Wenn also KVAZAR-Module mit einer Nennleistung von 0,245 kW unter den Bedingungen von Archangelsk betrieben werden und die Verluste in der elektrischen Installation 7% nicht überschreiten, liefert ein Block Photovoltaikzellen eine Erzeugung von etwa 550 Wh. Dementsprechend werden für ein Objekt mit einem Nennverbrauch von 10 kWh etwa 20 Paneele benötigt.
Wirtschaftliche Machbarkeit
Die Amortisationszeiten für Solarmodule sind einfach zu berechnen. Multiplizieren Sie die tägliche Energiemenge pro Tag mit der Anzahl der Tage pro Jahr und der Lebensdauer der Paneele ohne Leistungsreduzierung – 30 Jahre. Die oben betrachtete elektrische Anlage kann je nach Länge der Tageslichtstunden durchschnittlich 52 bis 100 kWh pro Tag erzeugen. Der Durchschnittswert liegt bei 64 kWh. In 30 Jahren sollte das Kraftwerk theoretisch 700.000 kWh erzeugen. Mit einer einteiligen Rate von 3,87 Rubel. und die Kosten für ein Panel betragen ungefähr 15.000 Rubel, die Kosten werden sich in 4 bis 5 Jahren auszahlen. Aber die Realität ist prosaischer.
Tatsache ist, dass die Dezemberwerte der Sonnenstrahlung um etwa eine Größenordnung unter dem durchschnittlichen Jahreswert liegen. Daher erfordert der vollständig autonome Betrieb des Kraftwerks im Winter 7-8 mal mehr Paneele als im Sommer. Dies erhöht die Investition erheblich, verkürzt jedoch die Amortisationszeit. Die Aussicht auf die Einführung eines „grünen Tarifs“ sieht recht ermutigend aus, aber es ist auch heute noch möglich, eine Vereinbarung über die Stromversorgung des Netzes zu einem Großhandelspreis zu schließen, der dreimal niedriger ist als der Einzelhandelstarif. Und selbst das reicht aus, um im Sommer das 7-8-fache des Stromüberschusses gewinnbringend zu verkaufen.
Die Haupttypen von Sonnenkollektoren
Es gibt zwei Haupttypen von Sonnenkollektoren.
Feste Siliziumsolarzellen gelten als Zellen der ersten Generation und sind die häufigsten: etwa 3/4 des Marktes. Es gibt zwei Arten von ihnen:
- monokristallin (schwarz) haben einen hohen Wirkungsgrad (0,2-0,24) und einen niedrigen Preis;
- polykristallin (dunkelblau) ist billiger herzustellen, aber weniger effizient (0,12-0,18), obwohl ihre Effizienz mit diffusem Licht weniger abnimmt.
Weiche Fotozellen werden als Filmzellen bezeichnet und bestehen entweder aus Siliziumspritzen oder aus einer Mehrschichtzusammensetzung. Siliziumzellen sind billiger herzustellen, aber ihre Effizienz ist zwei- bis dreimal niedriger als die von kristallinen. Bei diffusem Licht (Dämmerung, Bewölkung) sind sie jedoch wirksamer als Kristall.
Einige Arten von Verbundfolien haben einen Wirkungsgrad von etwa 0,2 und kosten viel mehr als feste Elemente. Ihr Einsatz in Solarkraftwerken ist höchst fraglich: Filmplatten sind im Laufe der Zeit anfälliger für eine Verschlechterung. Ihr Hauptanwendungsgebiet sind mobile Kraftwerke mit geringem Energieverbrauch.
Hybridplatten enthalten neben der Fotozelleneinheit einen Kollektor – ein System von Kapillarröhrchen zum Erhitzen von Wasser. Ihr Vorteil liegt nicht nur in der Platzersparnis und der Möglichkeit der Warmwasserversorgung. Durch die Wasserkühlung verlieren Solarzellen beim Erhitzen weniger Leistung.
Tabelle. Herstellerübersicht
Modell SSI Solar LS-235 SOLBAT MCK-150 Kanadische Solar CS5A-210M Chinaland CHN300-72P Land Schweiz Russland Kanada China Eine Art Polykristall Einkristall Einkristall Polykristall Leistung bei 1000 kWh / m2, W. 235 150 210 300 Anzahl der Elemente 60 72 72 72 Spannung: Leerlauf / unter Last, V. 36,9 / 29,8 18/12 45,5 / 37,9 36,7 / 43,6 Strom: unter Last / Kurzschluss, A. 7,88 / 8,4 8,33 / 8,58 5,54 / 5,92 8,17 / 8,71 Gewicht (kg neunzehn 12 15.3 24 Abmessungen, mm 1650 x 1010 x 42 667 x 1467 x 38 1595 x 801 x 40 1950x990x45 Preis, reiben. 13.900 10.000 14.500 18150 Komplexe Ausrüstung für Solarenergie
Die Batterien erzeugen im Betrieb bis zu 40 V Gleichstrom. Um sie für Haushaltszwecke zu verwenden, sind eine Reihe von Transformationen erforderlich. Hierfür sind folgende Geräte verantwortlich:
- Batteriepack. Ermöglicht es Ihnen, die erzeugte Energie nachts und bei Stunden mit geringer Intensität zu nutzen. Es werden Heliumbatterien mit einer Nennspannung von 12, 24 oder 48 V verwendet.
- Laderegler sorgen für eine optimale Akkulaufzeit und übertragen die erforderliche Leistung an die Verbraucher. Die erforderliche Ausrüstung wird für die Parameter von Batterien und Akkus ausgewählt.
- Der Spannungswechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um und verfügt über eine Reihe zusätzlicher Funktionen. Erstens stellt der Wechselrichter die Priorität der Spannungsquelle ein, und wenn es an Leistung mangelt, „mischt“ er die Leistung von einer anderen. Hybridwechselrichter ermöglichen es auch, überschüssige erzeugte Energie in das Stadtnetz zu übertragen.
1 – Sonnenkollektoren 12 V; 2 – Sonnenkollektoren 24 V; 3 – Laderegler; 4 – Batterie 12 V; 5 – Beleuchtung 12 V; 6 – Wechselrichter; 7 – „Smart Home“ -Automation; 8 – Batterieblock 24 V; 9 – Notstromaggregat; 10 – Hauptverbraucher von 220 V.
Haushaltsanwendung
Sonnenkollektoren können für absolut jeden Zweck verwendet werden: von der Kompensation der empfangenen Energie über die Versorgung einzelner Leitungen bis hin zur vollständigen Autonomie des Stromnetzes, einschließlich Heizung und Warmwasserversorgung. Im letzteren Fall spielt der großflächige Einsatz energiesparender Technologien – Rekuperatoren und Wärmepumpen – eine wichtige Rolle..
Bei gemischter Nutzung verwendet Solarenergie Wechselrichter. In diesem Fall kann der Strom entweder für den Betrieb einzelner Leitungen oder Systeme oder zum teilweisen Ausgleich des Verbrauchs von Stadtstrom verwendet werden. Ein klassisches Beispiel für ein effizientes Stromversorgungssystem ist eine Wärmepumpe, die von einem kleinen Solarkraftwerk mit einer Batteriebank angetrieben wird.
1 – Stadtnetz 220 V; 2 – Sonnenkollektoren 12 V; 3 – 12V Beleuchtung; 4 – Wechselrichter; 5 – Laderegler; 6 – Hauptverbraucher von 220 V; 7 – Batterie
Traditionell werden Paneele auf den Dächern von Gebäuden installiert und ersetzen in einigen architektonischen Lösungen die Dacheindeckung vollständig. In diesem Fall müssen die Paneele so nach Süden ausgerichtet sein, dass der Einfall von Strahlen in die Ebene senkrecht ist.
Hallo! Ich habe den Text über Sonnenkollektoren für zu Hause gelesen und habe eine Frage. Gibt es verschiedene Anwendungs- und Anschlusspläne für diese Kollektoren oder ist es ein standardisierter Plan? Ich bin daran interessiert, mehr darüber zu erfahren. Vielen Dank im Voraus für Ihre Hilfe!