Modern korunkban különféle technológiák aktívan fejlődnek, amelyek maximális kényelmet biztosítanak az emberi tevékenység során. Különösképpen érdemes megjegyezni, hogy javában zajlik az alternatív energiaforrások fejlesztése. Ennek frappáns példája a napelemek, amelyek immár saját otthonuk tetejére is felszerelhetők. És bárki megvásárolhatja őket. Ez különösen igaz azokra az esetekre, amikor a ház távol van az elektromos vezetékektől. De ahhoz, hogy egy ilyen megoldás minden előnyét és előnyeit érezhessük, a napelemek helyes számítása szükséges.
Általános információ
A fotoelektromos hatás egy fizikai jelenség, amelyet még 1887-ben fedeztek fel, és ez az alapja lett az elektromos áramot termelő napelemek fejlesztésének. Fény (fotonok) vagy bármilyen más elektromágneses sugárzás hatására ezen részecskék energiája az anyag elektronjaihoz kerül. Más szóval, a nap segítségéveláramot kap.
A fizikai jelenség felfedezése után szükségessé vált annak ellenőrzése. Erre a célra fotocellákat hoztak létre - speciális, kompakt méretű elektronikus eszközöket. Félvezető anyagokat is tartalmaznak.
Ipari gyártási körülmények között lehetővé vált a mikroszkopikus jelátalakítók masszív és hatékony panelekbe való kombinálása. Sok modern vállalat nagy mennyiségben gyárt szilícium moduláris kialakításokat. Hatékonyságuk körülbelül 18-22%.
A napelem több hasonló modult tartalmaz, amelyeken keresztül a napfény fotonjai egyenáram formájában belépnek az elektromos áramkörbe. Ezután belépnek a tárolóeszközökbe, vagy váltakozó áramú töltetté (220 volt) alakulnak át. A keletkező elektromos energia lehetővé teszi a háztartási készülékek működését.
Az otthoni napelemek számításának jellemzői
Ez a művelet mindenekelőtt a teljesítményük meghatározásán alapul. És ehhez tudnia kell, hogy milyen energiaterhelés esik az egész szerkezetre. Más szóval, hány kilowatt energiát fogyasztanak el havonta.
Ezeket az értékeket a villanyóra megfigyelésével lehet meghatározni. Ha pedig 100 kW-on belül van az érték, akkor pontosan olyan paneleket kell vásárolni, amelyek ilyen mennyiségű energiát képesek előállítani.
Azt is érdemes figyelembe venni, hogy a napenergia munkájaakkumulátorok teljes üzemmódban csak nappali fényben lehetséges. Teljes probléma csak akkor lesz, ha tiszta az ég. Amikor megváltozik a napsugarak beesési szöge, valamint a felhők megjelenése a horizonton, a teljesítmény 20%-kal csökken. Ugyanez történik borús időben is. Mindezt nem szabad elfelejteni.
Azaz a magánház napelemeinek kiszámításakor azt az időtartamot kell figyelembe venni, amikor azok teljes kapacitással működnek. Általános szabály, hogy ez 7 óra - 9 és 16 óra között. Ugyanakkor a nyári szezonban a panelek hajn altól estig működhetnek. De a múltban a munkaképesség százalékos aránya csak 20-30% körül volt. A fenti órák alatt a fennmaradó 70%-ot megkaphatja.
Tápellátás
Amint azt már megértettük, a napelemek számításánál az alapvető tényező az energiaterhelés. Végül is az akkumulátorok teljesítménye nagymértékben függ az otthon biztosításához szükséges villamos energia mennyiségétől:
- Teljes értékű állomás létrehozásához nagy teljesítményű panelek – 150-250 watt – használatára van szükség.
- A vidéki világítás teljesítményének megőrzése érdekében megelégedhet alacsony fogyasztású akkumulátorokkal – legfeljebb 50 W, ami elég.
Hogyan kell ilyen számításokat végezni?
Alapvető energiafogyasztás
A napelem és az akkumulátor kiszámítása előtt meg kell határozni az összes használt elektromos áram fogyasztó összteljesítményét. Ennek érdekében az egyes egységek (készülékek, izzók stb.) energiafogyasztását meg kell szorozni az üzemórák számával.napközben.
Ezt követően adja össze az összes kapott adatot. Az eredmény a napi villamosenergia-fogyasztás mértéke (kilowattórában). Ennyit kell termelniük a napelemeknek, és ez a minimális érték. A panelek számával, költségével és egyéb paramétereivel kapcsolatos további számítások ezektől az adatoktól függenek.
A teljes rendszer azonban nem csak napelemekből áll, hanem más alkatrészek is itt találhatók:
- inverterek;
- elemek;
- töltésvezérlők.
A napelemek otthoni teljesítményének kiszámításakor ezt sem szabad leszámítani! Az akkumulátorokban az energia csökkenése - akár 20%. Ezzel kapcsolatban a további számításoknál a kapott alapértéket ezzel az összeggel kell növelni.
Villamosenergia-fogyasztók
Minden otthonban megtalálható számos legszükségesebb készülék. A következő technika bizonyos órákban mindig működik:
- hűtő;
- TV;
- számítógép;
- mosógép;
- kazán;
- vas;
- mikrohullámú sütő (azonban nem mindenkinek van).
Vannak más eszközök is, amelyek hiányában az élet elveszti a kívánt komfortfokozatot. Emellett a magáningatlanok területén naponta kigyullad bizonyos számú, akár százat is elérő izzó.
Az alábbi táblázat mutatjaa leggyakrabban használt elektromos készülékek teljesítménye.
| Háztartási gép | Teljesítmény-besorolás (W) | A munka hozzávetőleges időtartama egy napra (óra) | Napi fogyasztás (kWh) |
| Mikrohullám | 500 | 2 | 3 |
| TV | 150 | 5 | 0, 8 |
| Mosógép | 500 | 6 | 3 |
| Hűtőszekrény | 500 | 3 | 1, 5 |
| Izzók | 200 | Körülbelül 10 | 2 |
| Vas | 1500 | 1 | 1, 5 |
| Jegyzetfüzet | 100 | 5 | 0, 5 |
| 150 literes kazán | 1, 2 | 5 | 6 |
| Vezérlő | 5 | 24 | 0, 1 |
| Inverter | 20 | 24 | 0, 5 |
Ezzel az asztallal kényelmesen elvégezhet egy egyszerűnapelemek matematikai számítása. Ebben a konkrét példában a napi fogyasztási érték 18,9 kWh. Csak ez anélkül, hogy figyelembe vesszük azt, amit általában nem használunk minden nap - elektromos vízforralót, hajszárítót, szivattyút, konyhai robotgépet stb. Így átlagosan akár 25 kWh (legalább) is elérhető.
A fontos pont a besugárzás
Mielőtt elkezdi számolni a napelemek számát, vegye figyelembe az olyan dolgot, mint a besugárzás. Nagyjából ezt a kifejezést úgy kell érteni, mint az egységnyi területre eső napenergia mennyiségét. Ez egy nagyon fontos paraméter, amely nélkül nem lehet pontosan meghatározni, hogy hány panelt kell vásárolni.
Végül is, még ha nincs is elég napfény, hiába termelékeny az akkumulátor, nem fogja tudni előállítani a szükséges energiát. Ezért meg kell értenie ennek a paraméternek a fontosságát a napelemek kiszámításakor. Végül is ettől fog függni a szükséges energiaellátás.
Természetesen ez a paraméter az ország egyes régióira vonatkozóan teljesen egyedi. Kétféleképpen szerezheti be ezeket a szükséges információkat:
- specializált könyvtárak;
- elektronikus meteorológiai források.
Mint érthető, a napsugárzás maximális értéke a nyári időszakra esik. A minimális értékek főleg a hideg hónapokban vannak.
Elemek száma
Most már elkezdheti számolni a panelek számát. Ehhez az alapfogyasztás talált értékeA napi elektromos energiát el kell osztani a kívánt hónap sugárzási adataival.
Ugyanakkor fontos megérteni, hogy a számítást havonta kell elvégezni, mivel az adatok eltérő és esetenként jelentős mértékben változhatnak. Most már csak a napelemek számának kiszámítása eredményeként kapott értéket kell elosztani a kiválasztott panel teljesítményparaméterével. Ez a jellemző az útlevélben szerepel. Ha az eredmény egy törtszám, akkor a rendszer egész értékre kerekíti, és csak felfelé. Ez lesz a végeredmény.
Természetesen minél nagyobb a panel teljesítménye, annál kevesebbet kell belőlük venni. És itt minden elsősorban a családi költségvetés méretétől és a tető területétől függ. Ugyanakkor figyelembe kell venni a teljes rendszer működési idejét. Valójában a napelemek besugárzásának csökkenésével többre lesz szükség, mint normál körülmények között.
Racionális költekezés
A napelemek számításánál érdemes odafigyelni a megvilágításra. De amint már említettük, a lámpák száma egy magánház területén nagy lehet - 100 vagy több. Emiatt érdemes odafigyelni az energiatakarékos izzókra. Ennek eredményeként jelentős megtakarítás érhető el az energiafogyasztás terén.
Ezen túlmenően vásároljon olyan háztartási készülékeket, amelyek nem alacsonyabbak az A osztálynál, sőt még az A +, A ++, A +++ osztálynál sem. Végső soron egy ilyen intézkedés jelentősen csökkenti a napenergia vásárlására fordított költségeketpanelek. Ezenkívül a legtöbb modern készüléket csak 12 V fogyasztására tervezték.
És pontosan ennyit képesek a fotópanelek az egyenáramot váltakozó feszültséggé alakító kiegészítő eszközök használata nélkül.
Matek példa
A ház napelemek számának kiszámításakor figyelembe kell venni, hogy az év mely évszakában fog teljes üzemmódban működni a teljes rendszer. És itt megint minden az insolációnak köszönhető. A hónaptól függően eltérő számú fotópanelre lehet szükség.
A világosabb megértés érdekében érdemes egy konkrét példát mondani:
- Például a ház napi áramfogyasztása 15 kWh lesz.
- Besugárzási paraméter - 3 kWh/m2.
- Egy panel teljesítménye 300 W vagy 0,3 KW.
Számítsa ki a szükséges elemszámot (N betűvel jelölve): N=15/3/0, 3=16, 6. A kapott értéket egész számra kerekítve megkapjuk az eredményt - 17 panel.
Azonban télen a besugárzás jelentősen csökken, és elérheti az 1 kWh/m2 értéket. Ebben az esetben lényegesen több elemre lesz szüksége – akár 50.
Számos árnyalatok
Egyrészt a központi tápellátástól való függés elutasítása bizonyos előnyökkel jár. De van az érem másik oldala is - egy ilyen intézkedés tele van néhány árnyalattal, amelyeket nem szabad figyelmen kívül hagyni. És mindenekelőtt meg kell érteni, hogy a nap nem süt minden hónapig, „szünet” nélkül - elvégre a világítótestis kell egy "pihenés".
Ebből az okból kifolyólag a napelemek kiszámításakor ellenőrizze a lakóhely szerinti régió időjárási viszonyainak archívumát, hogy meghatározza a felhős napok számát. Látható, hogy egy hónapban legalább 7 nap a kedvezőtlen időjárás időszaka. Jelenleg a napelemek nem tudják biztosítani a szükséges mennyiségű elektromos energiát.
Emellett nem szabad megfeledkezni az őszi és tavaszi nappalok rövidüléséről sem. Ennek megfelelően nő a felhős napok száma. Ebben a tekintetben, hogy márciustól októberig napenergiát kaphasson, a panelek számát 50%-ra kell növelni a lakóhelytől függően.
