- El dispositivo y el principio de funcionamiento de la batería solar.
- Tipos de paneles de módulos solares.
- Esquema de energía solar
- Carga máxima y consumo medio diario de energía.
- El procedimiento para calcular los indicadores de energía.
- Selección de nodos de plantas de energía solar.
- Montaje de heliosistemas domésticos.
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
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La ciencia nos ha dado tiempo cuando la tecnología de uso de la energía del sol se ha vuelto ampliamente disponible. Obtener los paneles solares para la casa tiene la oportunidad de cualquier propietario. Los residentes de verano no se quedan atrás en este asunto. A menudo están más alejados de las fuentes centralizadas de suministro de energía sostenible.
Sugerimos familiarizarse con la información que representa el dispositivo, los principios de trabajo y el cálculo de los nodos de trabajo del heliosistema. El conocimiento de la información que ofrecemos acercará la realidad de proporcionar electricidad natural a nuestro sitio.
Para la percepción visual de los datos proporcionados, se adjuntan diagramas detallados, ilustraciones, fotografías y video.
El dispositivo y el principio de funcionamiento de la batería solar.
En algún momento, mentes curiosas descubrieron sustancias naturales para nosotros, que se desarrollan bajo la influencia de partículas de luz solar, fotones, energía eléctrica. El proceso se llamó efecto fotoeléctrico. Los científicos han aprendido a gestionar el fenómeno microfísico.
Sobre la base de materiales semiconductores, crearon dispositivos electrónicos compactos - fotocélulas.
Los fabricantes han dominado la tecnología de combinar convertidores en miniatura en heliopaneles eficientes. La eficiencia de los módulos solares de panel hechos de silicio ampliamente producidos por la industria es del 18-22%.
En la descripción del esquema se puede ver claramente: todos los componentes de la planta de energía son igualmente importantes: el trabajo coordinado del sistema depende de su selección adecuada
De los módulos que van a la batería solar. Es el destino final del viaje de fotones del Sol a la Tierra. Desde aquí, estos componentes de la radiación de luz continúan su camino dentro del circuito eléctrico como partículas de corriente continua.
Se distribuyen sobre baterías o se transforman en cargas de corriente alterna con un voltaje de 220 voltios, que alimenta todo tipo de dispositivos técnicos domésticos.
Una célula solar es un complejo de dispositivos semiconductores conectados en serie: fotocélulas que convierten la energía solar en energía eléctrica.
Puede encontrar más detalles sobre las características específicas del dispositivo y el principio de funcionamiento de la batería solar en otro artículo popular en nuestro sitio.
Tipos de paneles de módulos solares.
Los módulos solares se ensamblan a partir de células solares, de lo contrario, células fotovoltaicas. La aplicación masiva encontró dos tipos de FEP.
Se diferencian en las variedades de semiconductor de silicio utilizadas para su fabricación, estas son:
- Policristalino Estas son células solares hechas de silicona fundidas por enfriamiento prolongado. El método de producción simple determina la asequibilidad del precio, pero la productividad de la variante policristalina no supera el 12%.
- Monocristalino Estos son los elementos obtenidos como resultado del corte en placas delgadas de un cristal de silicio cultivado artificialmente. La opción más productiva y cara. La eficiencia promedio en la región del 17%, puede encontrar fotocélulas de un solo cristal con mayor rendimiento.
Células solares policristalinas de forma cuadrada plana con una superficie no uniforme. Las variedades monocristalinas se ven como estructuras superficiales delgadas y uniformes de cuadrados con esquinas cortadas (pseudo-cuadrados).
Así es como se ven los convertidores fotoeléctricos de FEP: las características del módulo solar no dependen del tipo de elementos utilizados, esto solo afecta el tamaño y el precio
Los paneles del primer rendimiento con la misma potencia son más grandes en tamaño que los segundos debido a una menor eficiencia (18% vs. 22%). Pero el porcentaje, en promedio, en diez es más barato y está en la demanda primaria.
Las obleas de silicio monocristalino son muchas veces más eficientes que los análogos policristalinos, pero son significativamente más caras 
Las líneas de corriente negativa se colocan en la parte posterior de las obleas de silicona, las positivas están en la parte frontal 
Las obleas de silicio policristalino son más baratas porque son más populares entre los maestros independientes. Los elementos se sueldan de la misma manera. 
Las placas policristalinas se conectan en módulos, en los que debe haber 36 o 72 piezas. Los paneles son ensamblados a partir de baterías modulares.
Puede leer las reglas y los matices de la elección de baterías solares para el suministro de energía de calefacción independiente aquí.
Esquema de energía solar
Cuando observa los misteriosos nombres de los nodos que conforman el sistema de energía solar, se le ocurre la idea de la complejidad supertécnica del dispositivo.
En el nivel micro de la vida fotónica esto es así. Y claramente el esquema general del circuito eléctrico y el principio de su funcionamiento parecen muy simples. De la luminaria a la "bombilla de Ilyich" solo cuatro pasos.
Módulos solares - el primer componente de la central eléctrica. Estos son paneles delgados rectangulares ensamblados a partir de un cierto número de placas fotovoltaicas estándar. Los fabricantes hacen paneles de fotos diferentes en energía eléctrica y voltaje, un múltiplo de 12 voltios.
Los paneles solares se utilizan en regiones con días de poca nubosidad, explotándolos como un proveedor de energía primaria o secundaria. 
Hay un sentido en la construcción de un sistema de paneles solares en áreas con infraestructura subdesarrollada que aún no están conectadas a las redes eléctricas centralizadas. 
En el verano, en la cabaña de verano, los dispositivos solares podrán proporcionar energía para aparatos eléctricos y un sistema de calefacción. 
El equipo para controlar el funcionamiento y el ajuste de los paneles solares no ocupa mucho espacio, por lo general incluye un inversor, un controlador y una batería 
Si el sitio tiene un área libre y bien iluminada, la planta de energía solar se puede colocar en ella. 
Con una buena protección contra el negativo atmosférico, el dispositivo para controlar y controlar el funcionamiento de la batería solar se puede colocar en el exterior 
Una planta de energía solar para una casa privada se puede ensamblar a partir de baterías fabricadas en fábrica. 
Un panel solar ensamblado por sí mismo a partir de obleas de silicio será significativamente más barato y tendrá un rendimiento casi igual.
Los dispositivos de forma plana se asientan convenientemente sobre las superficies abiertas para las vigas directas. Las unidades modulares se combinan con la ayuda de interconexiones en una batería solar. La tarea de la batería es convertir la energía recibida del sol, produciendo una corriente constante de una magnitud dada.
Dispositivos de acumulación de carga eléctrica: las baterías solares son conocidas por todos. Su papel dentro del sistema de alimentación del sol es tradicional. Cuando los consumidores domésticos están conectados a una red centralizada, las reservas de energía se almacenan con electricidad.
También acumulan su excedente, si la corriente del módulo solar es suficiente para garantizar la energía consumida por los dispositivos eléctricos.
La batería proporciona al circuito la cantidad de energía requerida y mantiene un voltaje estable tan pronto como su consumo aumenta a un valor incrementado. Lo mismo sucede, por ejemplo, por la noche con los fotopaneles que no funcionan o durante un poco de clima soleado.
El esquema de suministro de energía en el hogar con la ayuda de baterías solares difiere de las opciones con los colectores de la capacidad de acumular energía en la batería
El controlador es un intermediario electrónico entre el módulo solar y las baterías. Su función es regular el nivel de carga de la batería. El dispositivo no les permite hervir debido a una recarga o una caída del potencial eléctrico por debajo de una norma determinada, que es necesaria para el funcionamiento estable de todo el sistema solar.
Un giro, así que literalmente explica el sonido del término inversor para células solares. Sí, porque de hecho, este sitio realiza una función que una vez pareció ciencia ficción.
Convierte la corriente continua del módulo solar y las baterías en corriente alterna con una diferencia de potencial de 220 voltios. Es este voltaje el que está funcionando para la abrumadora masa de electrodomésticos.
El flujo de energía solar es proporcional a la posición de la luminaria: al instalar módulos, sería bueno prever el ajuste del ángulo de inclinación dependiendo de la estación
Carga máxima y consumo medio diario de energía.
El placer de tener tu propia estación solar vale mucho. El primer paso para obtener el poder de la energía del sol es determinar la carga máxima óptima en kilovatios y el consumo promedio diario de energía en kilovatios-hora de una economía doméstica o suburbana.
La carga máxima se crea por la necesidad de encender varios dispositivos eléctricos a la vez y está determinada por su potencia total máxima, teniendo en cuenta las características de inicio sobrestimadas de algunos de ellos.
El cálculo del consumo máximo de energía le permite identificar el trabajo vital de algunos aparatos eléctricos, y cuáles no lo son tanto. Este indicador está sujeto a las características de energía de las centrales eléctricas, es decir, el costo total del dispositivo.
El consumo diario de energía de un dispositivo eléctrico se mide por el producto de su potencia individual durante el tiempo que trabajó en la red (electricidad consumida) durante un día. El consumo diario promedio de energía total se calcula como la suma de la energía consumida de la electricidad por cada consumidor durante un período diario.
El posterior análisis y la optimización de los datos obtenidos sobre las cargas y el consumo de energía proporcionarán el equipo necesario y la posterior operación del sistema de energía solar con costos mínimos.
El resultado del consumo de energía ayuda a aproximarse racionalmente al consumo de electricidad solar. El total de cálculos es importante para el cálculo adicional de la capacidad de la batería. De este parámetro, el precio de la batería, gran parte del componente permanente del sistema, depende aún más.
El procedimiento para calcular los indicadores de energía.
El proceso de computación comienza literalmente con una hoja de tétrada plegada espaciada horizontalmente. Las líneas de lápiz claro de una hoja producen un formulario con treinta gráficos y líneas sobre la cantidad de electrodomésticos.
Preparación para cálculos aritméticos.
La primera columna se dibuja tradicional - número de serie. La segunda columna es el nombre del dispositivo. El tercero es su consumo de energía individual.
Las columnas del cuarto al vigésimo séptimo son las horas del día de 00 a 24. Se ingresan a través de la línea discontinua horizontal:
- en el numerador - el tiempo de funcionamiento del dispositivo en el período de una hora específica en forma decimal (0, 0);
- el denominador es nuevamente su consumo de energía individual (esta repetición es necesaria para calcular las cargas por hora).
La vigésimo octava columna es el tiempo total que el electrodoméstico funciona durante el día. En el vigésimo noveno, el consumo personal de energía del dispositivo se registra como resultado de multiplicar el consumo de energía individual por el tiempo de operación durante el período diario.
La elaboración de una especificación detallada de los consumidores con respecto a las cargas por hora ayudará a dejar más de los dispositivos habituales, gracias a su uso racional.
La trigésima columna también es estándar - nota. Es útil para cálculos intermedios.
Especificación del cliente
La siguiente etapa de los cálculos es la transformación de la forma de cuaderno en la especificación de los consumidores domésticos de electricidad. La primera columna es comprensible. Aquí se colocan los números de serie.
La segunda columna contiene los nombres de los consumidores de energía. Se recomienda comenzar a llenar el pasillo con aparatos eléctricos. A continuación se describen las otras salas en contra o en sentido horario (para quien sea conveniente).
Si hay un segundo piso (y así sucesivamente), el procedimiento es el mismo: desde la escalera - ronda. En este caso, no se olvide de los dispositivos en las escaleras y el alumbrado público.
Es mejor completar la tercera columna que indica la potencia opuesta al nombre de cada dispositivo eléctrico junto con el segundo.
Las columnas del cuarto al vigésimo séptimo corresponden a cada hora del día. Para mayor comodidad, se pueden cruzar inmediatamente con líneas horizontales en el centro de las líneas. La mitad superior resultante de las líneas, como si fueran los numeradores, la parte inferior, los denominadores.
Estas columnas se rellenan línea por línea. Los numeradores se escriben de forma selectiva como intervalos de tiempo del formato decimal (0, 0), lo que refleja el tiempo de funcionamiento de este dispositivo en un período de una hora en particular. En paralelo, donde se colocan los numeradores, los denominadores encajan con el indicador de potencia del instrumento tomado de la tercera columna.
Después de llenar todas las columnas por hora, vaya a los cálculos del tiempo de trabajo diario individual de los aparatos eléctricos, moviéndose a lo largo de las líneas. Los resultados se registran en las celdas correspondientes de la vigésimo octava columna.
En el caso de que la planta de energía solar juegue un papel auxiliar para que el sistema no esté inactivo, parte de la carga se puede conectar a ella para una fuente de alimentación constante.
Sobre la base de la potencia y el tiempo de trabajo, el consumo diario de energía de todos los consumidores se calcula de forma secuencial. Está marcado en las celdas vigésimo novena columna.
Cuando se llenan todas las líneas y columnas de la especificación, se calculan los totales. Al plegar los gráficos de la potencia de los denominadores de las columnas horarias, se obtienen las cargas de cada hora. Resumiendo de arriba a abajo el consumo diario individual de energía de la vigésimo novena columna, encuentran el promedio diario total.
El cálculo no incluye el consumo propio del futuro sistema. Este factor se tiene en cuenta por un factor auxiliar en los cálculos finales posteriores.
Análisis y optimización de los datos.
Si la energía de la planta de energía solar se planea como una copia de seguridad, los datos sobre la energía consumida por hora y el consumo de energía diario promedio total ayudan a minimizar el consumo de energía solar costosa.
Esto se logra excluyendo el uso de los consumidores que consumen energía hasta que se restaure la fuente de alimentación centralizada, especialmente durante las horas pico.
Si el sistema de energía solar está diseñado como una fuente de suministro de energía constante, los resultados de las cargas por hora avanzan. Es importante distribuir el consumo de electricidad a lo largo del día para eliminar los máximos y los mínimos más fuertes que prevalecen.
La excepción del pico, la alineación de las cargas máximas, la eliminación de fallas repentinas del consumo de energía a lo largo del tiempo le permiten elegir las opciones más económicas para los nodos del sistema solar y proporcionar una operación estable, importante y sin problemas a largo plazo de la estación solar.
El programa revelará el consumo de energía desigual: nuestra tarea es cambiar los máximos en el momento de la mayor actividad solar y reducir el consumo diario total, especialmente el de la noche.
El dibujo presentado muestra la transformación de la planificación no racional resultante en la especificación óptima. El indicador de consumo diario se reduce de 18 a 12 kW / h, la carga diaria promedio por hora de 750 a 500 vatios.
El mismo principio de optimalidad es útil cuando se usa la opción de energía del sol como respaldo. No hace falta gastar dinero en aumentar el poder de los módulos solares y las baterías por algún inconveniente temporal, tal vez no valga la pena.
Selección de nodos de plantas de energía solar.
Para simplificar los cálculos, se considerará la versión del uso de una batería solar como la principal fuente de energía eléctrica para la entrega. El consumidor será una casa de verano condicional en la región de Ryazan, donde vivirán constantemente de marzo a septiembre.
La visualización del razonamiento proporcionará cálculos prácticos basados en datos publicados más arriba que el horario racional del consumo de energía por hora:
- El consumo total diario promedio de energía = 12, 000 vatios / hora.
- Consumo medio de carga = 500 vatios.
- Carga máxima de 1200 vatios.
- Carga máxima 1200 x 1.25 = 1500 vatios (+ 25%).
Se requerirán valores en los cálculos de la capacidad total de los dispositivos solares y otros parámetros operativos.
Determinación de la tensión de funcionamiento del sistema solar.
El voltaje operativo interno de cualquier sistema solar se basa en una frecuencia de 12 voltios, como la capacidad de batería más común. Los nodos más extensos de las estaciones solares: módulos solares, controladores, inversores, se producen bajo el popular voltaje de 12, 24, 48 voltios.
Un voltaje más alto permite el uso de cables de suministro más pequeños, y esto es una mayor confiabilidad de contacto. Por otro lado, las baterías de 12V que fallan pueden ser reemplazadas una por una.
En una red de 24 voltios, teniendo en cuenta los aspectos específicos del funcionamiento de la batería, solo tendrá que reemplazar los pares. La red de 48 V requerirá un cambio de las cuatro baterías de una rama. Además, a 48 voltios ya existe peligro de descarga eléctrica.
Con la misma capacidad y aproximadamente el mismo precio, debe comprar baterías con la profundidad de descarga máxima permitida y más que la corriente máxima
La elección principal de la diferencia de potencial interno nominal del sistema está asociada con las características de potencia de los inversores producidos por la industria moderna y debe tener en cuenta la carga máxima:
- de 3 a 6 kW - 48 voltios,
- de 1.5 a 3 kW - igual a 24 o 48V,
- Hasta 1, 5 kW - 12, 24, 48V.
Al elegir entre la confiabilidad del cableado y el inconveniente de reemplazar las baterías, por ejemplo, nos centramos en la confiabilidad. A continuación, desarrollaremos la tensión de operación del sistema que se está diseñando para 24 voltios.
Completando la batería con módulos solares.
La fórmula para calcular la energía requerida de la batería solar se ve así:
RSM = (1000 * Esut) / (k * Sin),
donde:
- RSM = potencia de la batería solar = potencia total de los módulos solares (paneles, W),
- 1000 = Fotosensibilidad aceptada de convertidores fotoeléctricos (kW / m²)
- Esut = necesidad de consumo diario de energía (kWh, en nuestro ejemplo = 18),
- k = coeficiente estacional teniendo en cuenta todas las pérdidas (verano = 0.7; invierno = 0.5),
- Sin = valor tabular de la insolación (flujo de radiación solar) en la pendiente óptima de los paneles (kWh / m²).
Conocer el valor de la insolación puede ser del servicio meteorológico regional.
El ángulo óptimo de inclinación de los paneles solares es igual a la latitud del terreno:
- primavera y otoño
- más 15 grados - en el invierno,
- Menos 15 grados - en el verano.
La región de Riazán considerada en nuestro ejemplo se encuentra en la latitud 55.
La mayor potencia de los paneles solares se logra utilizando sistemas de seguimiento, cambios estacionales en el ángulo de inclinación de los paneles, el uso de módulos de molduras mixtas.
Para el tiempo que se toma de marzo a septiembre, la mejor pendiente no regulada de la batería solar es igual al ángulo de verano de 40⁰ con respecto a la superficie de la tierra. Con tal instalación de módulos, el promedio diario de insolación de Ryazan durante este período es de 4.73. Todos los números son, realice el cálculo:
RSM = 1000 * 12 / (0.7 * 4.73) ≈ 3, 600 vatios.
Si tomamos módulos de 100 vatios como base para una batería solar, entonces necesitamos 36 de ellos. Pesarán un kilogramo de 300 y ocuparán un área de unos 5 x 5 metros.
Los diagramas de cableado probados y las opciones para conectar células solares se muestran aquí.
Disposición de la batería
Seleccionando baterías recargables, necesitas ser guiado por los postulados:
- Las baterías normales de automóvil NO son adecuadas para este propósito. Las baterías solares están etiquetadas como “SOLAR”.
- Las baterías adquiridas deben ser iguales en todos los aspectos, preferiblemente de un lote de fábrica.
- La habitación donde se encuentra la batería debe estar caliente. La temperatura óptima cuando las baterías entregan la máxima potencia = 25⁰C. Cuando disminuye a -5 ° C, la capacidad de la batería disminuye en un 50%.
Si tomamos para el cálculo una batería indicativa con un voltaje de 12 voltios con una capacidad de 100 amperios / hora, es fácil calcular que durante una hora podrá proporcionar a los consumidores una potencia total de 1200 vatios. Pero esto está en plena gestión, lo que es altamente indeseable.
Para el funcionamiento a largo plazo de las baterías, NO se recomienda reducir su carga por debajo del 70%. Cifra máxima = 50%. Tomando el número de "media dorada" al 60%, colocamos 720 W / h por cada componente capacitivo de 100 A * h de la batería (1200 W / h x 60%) como base para los cálculos posteriores.
Quizás la compra de una sola batería con una capacidad de 200 A * h sea más económica que comprar dos por 100, y la cantidad de conexiones de contacto de la batería disminuirá.
Inicialmente, las baterías se deben instalar al 100% con una fuente de corriente estacionaria. Las baterías deben cubrir completamente la carga de la hora oscura del día. Si no tiene suerte con el clima, mantenga los parámetros del sistema necesarios durante el día.
Es importante tener en cuenta que un exceso de oferta de baterías dará lugar a su constante carga insuficiente. Esto reducirá significativamente la vida útil. La solución más racional parece ser la dotación de personal de un bloque con baterías con una reserva de energía suficiente para cubrir un consumo de energía diario.
Para averiguar la capacidad total requerida de las baterías, dividimos el consumo de energía diario total de 12, 000 W / h por 720 W / hy multiplicamos por 100 Ah:
12, 000 / 720 * 100 = 2500 A * h 1600 A * h
En total, para nuestro ejemplo, necesitamos 16 baterías con una capacidad de 100 u 8, 200 A * h, conectadas en serie en paralelo.
Elegir un buen controlador
La selección competente de un controlador de carga de batería (batería) es una tarea muy específica. Sus parámetros de entrada deben corresponder a los módulos solares seleccionados, y al voltaje de salida, la diferencia de potencial interno del sistema solar (en nuestro ejemplo, 24 voltios).
Un buen controlador debe garantizar:
- Carga de la batería en varias etapas, multiplicando su vida útil efectiva.
- Automática mutua, batería y batería solar, conexión-desconexión en correlación con carga-descarga.
- Vuelva a conectar la carga de la batería a la batería solar y viceversa.
Este nodo de pequeño tamaño es un componente muy importante.
Si una parte de los consumidores (por ejemplo, la iluminación) se transfiere a la fuente de alimentación directa de 12 voltios desde el controlador, el inversor necesitará menos potencia, lo que significa más barato.
La elección correcta del controlador depende de la operación sin problemas de una batería costosa y del saldo de todo el sistema.
Selección del mejor rendimiento del inversor.
El inversor es elegido para tal potencia que podría proporcionar una carga máxima a largo plazo. Su voltaje de entrada debe corresponder a la diferencia de potencial interno del sistema solar.
Para la mejor opción de selección, se recomienda prestar atención a los parámetros:
- La forma y frecuencia de la salida de CA. Cuanto más cerca de un sinusoide de 50 hertz, mejor.
- Eficiencia del dispositivo. El 90% anterior - el más notable.
- Consumo propio del dispositivo. Debe ser acorde con el consumo total de energía del sistema. Ideal - hasta 1%.
- La capacidad del nodo para soportar una sobrecarga doble a corto plazo.
El mejor rendimiento es un inversor con una función de controlador incorporado.
Montaje de heliosistemas domésticos.
Le hemos hecho una selección de fotos, que demuestra claramente el proceso de ensamblaje de un heliosistema doméstico a partir de módulos fabricados en fábrica:
Antes de construir una mini planta de energía, es necesario calcular la potencia requerida del grupo de dispositivos y determinar su número. 
En la tienda, antes de comprar, debe revisar cuidadosamente el equipo de cada dispositivo y verificar si están dañados. 
Los paneles solares se envían en su embalaje original. Los dispositivos requieren un transporte adecuado, después del cual debe verificar nuevamente la integridad de la pantalla y la carcasa. 
Es aconsejable montar las baterías solares en un área libre o en una habitación bastante amplia. 
El ángulo de inclinación para el montaje en el soporte incluido debe tener en cuenta la época del año y la dirección de los rayos solares. 
La ubicación de la ubicación de los dispositivos solares debe elegirse de modo que no existan una serie de edificios altos y árboles que creen una sombra. 
El controlador, el inversor y las plantas de energía solar mini ABC se instalan en locales con calefacción que no tienen la amenaza de inundación 
Si es necesario complementar la capacidad de la estación de energía solar, los módulos que se están operando se complementan con dispositivos similares en la cantidad requerida.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Película # 1. Mostrar instalación de paneles solares en el techo de la casa con sus propias manos:
Película # 2. Selección de baterías para sistemas solares, tipos, diferencias:
Película # 3. Central de energía solar del país para quienes lo hacen todo ellos mismos:
Los métodos prácticos de cálculo considerados paso a paso, el principio básico del funcionamiento eficaz de una batería de panel solar moderna como parte de una estación solar autónoma doméstica, ayudarán a los propietarios de una casa grande en un área densamente poblada y una casa de campo en el desierto a obtener soberanía energética.
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