Paneles solares para casas y casas de verano: tipos, principio de funcionamiento y procedimiento para calcular sistemas solares.

Ejemplo de cálculo del consumo energético de los electrodomésticos

En la casa siempre hay nevera, TV, ordenador, lavadora, termo, plancha, microondas y demás electrodomésticos, sin los cuales la vida se vuelve incómoda. Además, se utilizan al menos 100 focos para la iluminación (que sean energéticamente eficientes). Todo esto debe tenerse en cuenta al calcular la potencia de los paneles solares instalados en la casa.

La tabla proporciona datos sobre su potencia, tiempo de funcionamiento, consumo de energía, etc. Todos ellos trabajan todo el año:

Después de hacer un cálculo simple, llegamos al consumo de energía diario final: 18,9 kW / h. Aquí debe agregar la potencia de equipos adicionales, que no se usan todos los días: un hervidor eléctrico, una cosechadora de cocina, una bomba, un secador de pelo, etc. En promedio, se obtendrán al menos 25 kW / h por día.

Recomendado:

• Inversor solar: tipos, resumen de modelos, características de conexión, criterios de selección y precio
• Los mejores inversores solares híbridos: similitudes y diferencias, precio, dónde comprar - TOP-6
• Linterna de camping con energía solar: características, funciones, especificaciones, precio - TOP-7

Por lo tanto, el consumo de energía mensual será de 750 kWh. Para cubrir los costos actuales, la batería solar debe generar al menos la cifra final, es decir, 750 kilovatios.

¿Qué beneficios recibe el dueño de la casa después de instalar paneles solares?

La instalación de convertidores fotovoltaicos permite recibir electricidad independientemente de los proveedores de recursos. Si se utiliza un conjunto de paneles solares como fuente adicional de energía, es posible reducir significativamente los costos de electricidad.

Otro punto que pronto puede volverse importante para los propietarios de centrales eléctricas autónomas. El Gobierno prevé introducir un nuevo procedimiento para el pago de la electricidad con los propietarios de los complejos autónomos conectados a la red.

Por la energía que un sistema eléctrico privado entrega a la red, el propietario recibirá una determinada tarifa. Hasta el momento, este es solo un proyecto, pero pronto entrará en vigor, estimulando el desarrollo de fuentes de energía renovables. Así, instalar paneles solares puede permitirte ganar algo de dinero, que nunca está de más.

Las principales características de los paneles solares para el hogar.

Comenzando a considerar el tema de los paneles solares, en primer lugar, debe prestar atención al sistema de suministro de energía fotovoltaica. Este dispositivo convierte la luz solar en energía eléctrica.

Durante doscientos años, la humanidad ha estado mejorando este equipo y con éxito. Es por ello que cada día son más y más las personas interesadas en instalar una batería solar.

Pero cuál elegir Hay tres tipos de sistemas, dependiendo de los detalles. fuente de energía alternativa.

El primer tipo se caracteriza por sistemas abiertos de suministro de energía fotovoltaica (PPS). No tienen baterías y el equipo en sí se alimenta a través de un inversor especial. La red principal no funcionará si la potencia generada es mayor que la consumida.

El segundo tipo se caracteriza por sistemas autónomos que son independientes de la red principal. Los PSE de este tipo funcionan en su esquema de la red para el suministro eléctrico directo de todos los equipos. El mejor rendimiento se observa cuando hay una batería que aprovecha la energía acumulada durante el deterioro de la energía solar, y también si la potencia generada es mayor que la consumida.

Los terceros tipos incluyen la combinación de las dos categorías anteriores. PSE combinado tiene una gran funcionalidad.Incluso existe la posibilidad de transferir la energía generada no utilizada a la red principal. Pero este tipo de sistema es el más caro.

¿Como escoger?

Instalar un sistema solar en su propio sitio costará una cantidad decente. Antes de proceder con la instalación de una batería solar, es necesario determinar la potencia requerida para todos los dispositivos. Y antes que nada, es necesario calcular la carga máxima óptima en kilovatios y un consumo de energía promedio condicionalmente racional en kilovatios/hora para satisfacer las necesidades de una casa o sitio.

Para el uso racional de la electricidad solar, es necesario determinar:

• carga máxima: para determinarla, es necesario agregar la potencia de todos los dispositivos encendidos al mismo tiempo;
• consumo máximo de energía: un parámetro necesario para determinar la categoría de dispositivos que deben funcionar al mismo tiempo;
• consumo diario: se determina multiplicando la potencia individual de un solo dispositivo por el tiempo durante el cual funcionó;
• Consumo medio diario: se determina sumando el consumo de energía de todos los aparatos eléctricos en un día.

Todos estos datos son necesarios para el montaje y posterior funcionamiento estable de la batería solar. La información obtenida permitirá seleccionar parámetros más adecuados para el paquete de baterías, un elemento costoso del sistema solar.

Para realizar todos los cálculos, necesitará una hoja en una jaula o, si prefiere trabajar en una computadora, lo más conveniente será usar un archivo de Excel. Prepare una plantilla de tabla con 29 columnas.

Liste los nombres de las columnas en orden.

• El nombre de un electrodoméstico, electrodoméstico o herramienta: los expertos recomiendan comenzar a describir los consumidores de energía desde el pasillo y luego moverse en sentido horario o antihorario. Si la casa tiene más de un piso, el punto de partida para todos los niveles posteriores es la escalera. Y también indicar los electrodomésticos de la calle.
• Consumo eléctrico individual.
• Hora del día de 00 a 23 horas, es decir, para esto necesitas 24 columnas. En las columnas a lo largo del tiempo, deberá ingresar dos números en forma de fracción: la duración del trabajo durante una hora en particular / consumo de energía individual.
• En la columna 27, ingrese el tiempo total de funcionamiento del aparato por día.
• Para la columna 28, es necesario multiplicar los datos de la columna 27 por el consumo de energía individual.
• Después de completar la tabla, la carga final de cada dispositivo se calcula para cada hora; los datos obtenidos se ingresan en la columna 29.

Después de completar la última columna, se determina el consumo promedio diario. Para ello, se resumen todos los datos de la última columna. Sin embargo, este cálculo no tiene en cuenta el consumo de todo el sistema de colectores solares. Para calcular estos datos, es necesario tener en cuenta el coeficiente auxiliar en los cálculos finales.

Un cálculo tan cuidadoso y minucioso permitirá obtener una especificación detallada de los consumidores de energía, teniendo en cuenta las cargas horarias. Dado que la energía solar es muy cara, su consumo debe minimizarse y utilizarse racionalmente para alimentar todos los aparatos.Por ejemplo, si el colector solar se utilizará como fuente de alimentación de respaldo para la casa, los datos obtenidos permitirán excluir de la red los dispositivos que consumen mucha energía hasta que finalmente se restablezca la fuente de alimentación principal.

Con el fin de suministrar constantemente energía a la casa de la batería solar, las cargas horarias se adelantan en los cálculos. El consumo de electricidad debe ajustarse de tal manera que excluya situaciones de emergencia durante la operación del sistema y equilibre las cargas máximas.

Este gráfico muestra claramente cómo usar racionalmente la energía del sol en la casa. El gráfico inicial muestra que la carga se distribuyó aleatoriamente durante el día: la tarifa horaria diaria promedio fue de 750 W y la tasa de consumo fue de 18 kW por hora. Después de cálculos precisos y una planificación competente, fue posible reducir el consumo diario a 12 kW/h y la carga media diaria por hora a 500 vatios. Esta opción de distribución de energía también es adecuada para energía de respaldo.

El principio de funcionamiento de la batería solar.

El dispositivo está diseñado para convertir directamente los rayos del sol en electricidad. Esta acción se llama efecto fotoeléctrico. Los semiconductores (obleas de silicio), que se utilizan para fabricar elementos, tienen electrones con carga positiva y negativa y constan de dos capas, la capa n (-) y la capa p (+). El exceso de electrones bajo la influencia de la luz solar se elimina de las capas y ocupa lugares vacíos en otra capa. Esto hace que los electrones libres se muevan constantemente, moviéndose de una placa a otra, generando electricidad que se almacena en la batería.

El funcionamiento de una batería solar depende en gran medida de su diseño.Las celdas solares se hicieron originalmente de silicio. Todavía son muy populares, pero dado que el proceso de purificación del silicio es bastante laborioso y costoso, se están desarrollando modelos con fotocélulas alternativas a partir de compuestos de cadmio, cobre, galio e indio, pero son menos productivos.

La eficiencia de los paneles solares ha aumentado con el desarrollo de la tecnología. Hoy, esta cifra ha pasado del uno por ciento, que se registraba a principios de siglo, a más del veinte por ciento. Esto nos permite usar paneles hoy no solo para necesidades domésticas, sino también para producción.

Especificaciones

El dispositivo de batería solar es bastante simple y consta de varios componentes:

Directamente células solares / panel solar;

Un inversor que convierte la corriente continua en corriente alterna;

Controlador de nivel de batería.

Baterías para paneles solares comprar debe basarse en las funciones necesarias. Almacenan y distribuyen electricidad. El almacenamiento y consumo se produce durante todo el día, y por la noche sólo se consume la carga acumulada. Por lo tanto, hay un suministro constante y continuo de energía.

La carga y descarga excesiva de la batería acortará su vida útil. Controlador carga de bateria solar detiene automáticamente la acumulación de energía en la batería cuando ha alcanzado los parámetros máximos, y apaga la carga del dispositivo en caso de descarga fuerte.

(Tesla Powerwall -una batería de panel solar de 7 kW- y carga domiciliaria para vehículos eléctricos)

la red inversor para energía solar La batería es el elemento de diseño más importante. Convierte la energía recibida de los rayos del sol en corriente alterna de varias capacidades.Al ser un convertidor síncrono, combina la tensión de salida de la corriente eléctrica en frecuencia y fase con una red estacionaria.

Las fotocélulas se pueden conectar tanto en serie como en paralelo. La última opción aumenta los parámetros de potencia, voltaje y corriente y permite que el dispositivo funcione incluso si un elemento pierde funcionalidad. Los modelos combinados se fabrican utilizando ambos esquemas. La vida útil de las placas es de unos 25 años.

Esquema de suministro de energía solar.

Cuando observa los nombres que suenan misteriosos de los nodos que componen el sistema de energía solar, el pensamiento llega a la complejidad supertécnica del dispositivo. En el nivel micro de la vida de un fotón, esto es así. Y visualmente, el esquema general del circuito eléctrico y el principio de su funcionamiento parecen muy simples. Solo hay cuatro pasos desde la luminaria del cielo hasta el "bulbo de Ilich".

Los módulos solares son el primer componente de una central eléctrica. Estos son paneles rectangulares delgados ensamblados a partir de un cierto número de placas de fotocélulas estándar. Los fabricantes fabrican fotopaneles diferentes en potencia eléctrica y voltaje, un múltiplo de 12 voltios.

Galería de imágenes
Foto de
Los paneles solares se utilizan en regiones con un bajo número de días nublados, utilícelos como proveedor de energía primaria o secundaria

Tiene sentido construir un sistema de paneles solares en áreas con poca infraestructura que aún no están conectadas a redes eléctricas centralizadas.

En verano, en su casa de verano, los aparatos solares podrán proporcionar energía para aparatos eléctricos y un sistema de calefacción.

Los equipos para monitorear el funcionamiento y ajuste de paneles solares no ocupan mucho espacio, generalmente incluyen inversor, controlador y batería

Si hay un área libre y bien iluminada en el sitio, se puede colocar una planta de energía solar en él

Con buena protección contra la negatividad atmosférica, los dispositivos de control y monitoreo para el funcionamiento de la batería solar pueden ubicarse en el exterior

solar planta electrica para casa particular se puede ensamblar a partir de baterías fabricadas en fábrica

Una batería solar ensamblada a partir de obleas de silicio será mucho más barata y tendrá un rendimiento casi igual.

Instalación de paneles solares en pendientes de techo.

Instalación en terrazas, porches, balcones de áticos

Sistema solar en el techo inclinado de la ampliación.

Mini planta de energía solar de unidad interior

Ubicación en el sitio gratuito del sitio.

Caja de batería construida al aire libre

Montaje de un panel solar a partir de baterías preparadas

Hacer una batería solar con tus propias manos.

Los dispositivos de forma plana están convenientemente ubicados en superficies abiertas a los rayos directos. Los bloques modulares se combinan mediante conexiones mutuas para formar una batería solar. La tarea de la batería es convertir la energía recibida del sol, dando una corriente constante de un valor dado.

Las baterías son conocidas por todos los dispositivos para la acumulación de carga eléctrica. Su papel dentro del sistema de suministro de energía del sol es tradicional. Cuando los consumidores domésticos están conectados a una red centralizada, los dispositivos de almacenamiento de energía se almacenan con electricidad. También acumulan su excedente si hay suficiente corriente del módulo solar para proporcionar la energía consumida por los aparatos eléctricos.

El paquete de baterías suministra al circuito la cantidad de energía requerida y mantiene un voltaje estable tan pronto como el consumo aumenta a un valor mayor. Lo mismo sucede, por ejemplo, por la noche con paneles fotográficos que no funcionan o cuando hay poca luz solar.

El esquema de suministro de energía en el hogar con la ayuda de paneles solares difiere de las opciones con colectores por la capacidad de almacenar energía en una 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 permite que hiervan por sobrecarga o que el potencial eléctrico caiga por debajo de cierta norma, que es necesaria para el funcionamiento estable de todo el sistema solar.

Inversor: inversión, por lo que el sonido de esta palabra se explica literalmente. Sí, porque de hecho, este nodo realiza una función que alguna vez les pareció fantástica a los ingenieros eléctricos. Convierte la corriente continua del módulo solar y de las baterías en corriente alterna con una diferencia de potencial de 220 voltios. Es este voltaje el que funciona para la gran mayoría de los 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 según la temporada.

Cómo funciona

El sistema SBItak, una batería solar, es un sistema de elementos interconectados, cuya estructura permite, utilizando el principio del efecto fotoeléctrico, convertir la luz solar que incide sobre ellos en un cierto ángulo en corriente eléctrica.

Un sistema que convierte la luz solar en energía eléctrica consta de los siguientes componentes:

1. Material semiconductor (dos capas estrechamente combinadas de materiales con diferente conductividad).Puede ser, por ejemplo, silicio monocristalino o policristalino con la adición de otros compuestos químicos que permitan obtener las propiedades necesarias para que se produzca el efecto fotoeléctrico.

   Para la transición de electrones de un material a otro, es necesario que una de las capas tenga exceso de electrones y la otra carencia de ellos. La transición de electrones a una región con su deficiencia se denomina transición p-n.

2. La capa más delgada de un elemento que resiste la transición de electrones (colocada entre estas capas).
3. Fuente de alimentación (si está conectado a la capa opuesta, los electrones pueden superar fácilmente esta zona de barrera). Entonces habrá un movimiento ordenado de partículas infectadas, llamado corriente eléctrica.
4. Acumulador (acumula y almacena energía).
5. controlador de carga.
6. Inversor-convertidor (convierte la corriente continua recibida de la batería solar en corriente alterna).
7. Estabilizador de voltaje (diseñado para crear un voltaje del rango deseado en el sistema de batería solar).

Esquema de funcionamiento de un panel solar Los fotones de luz (luz solar) que inciden sobre la superficie de un semiconductor al chocar con su superficie transfieren su energía a los electrones del semiconductor. Los electrones eliminados por el impacto del semiconductor superan la capa protectora y tienen energía adicional.

Por lo tanto, los electrones negativos abandonan el conductor p y pasan al conductor n, positivo, viceversa. Tal transición es facilitada por los campos eléctricos existentes en los conductores en ese momento, que posteriormente aumentan la fuerza y ​​la diferencia de cargas (hasta 0,5 V en un conductor pequeño).

Con la intención de comprar un panel solar o fabricarlo, calcule cuidadosamente:

• el costo de dicha batería y el equipo necesario;
• la cantidad de energía eléctrica que necesita;
• la cantidad de baterías que necesita;
• número de días soleados por año en su área;
• el área que necesita para instalar paneles solares.

empiezo a coleccionar

Antes de comprar y ensamblar, es necesario calcular todo el sistema para no confundirse con la ubicación de todos los sistemas y cableado. Desde los paneles solares hasta el inversor, tengo unos 25-30 metros y coloqué dos cables flexibles con una sección transversal de 6 mm cuadrados por adelantado, ya que a través de ellos se transmitirá un voltaje de hasta 100 V y una corriente de 25-30 A. Se eligió dicho margen sobre la sección transversal para minimizar las pérdidas en el cable y entregar energía a los dispositivos tanto como sea posible. Monté los paneles solares en guías hechas por mí mismo con esquinas de aluminio y los atraje con monturas hechas por mí mismo. Para evitar que el panel se deslice hacia abajo, un par de pernos de 30 mm miran hacia arriba en la esquina de aluminio opuesta a cada panel y son una especie de "gancho" para los paneles. Después de la instalación, no son visibles, pero continúan soportando la carga.

Cómo beneficiarse de

Dada la propiedad de los paneles de funcionar solo con tiempo soleado, es necesario estudiar en detalle el mercado de los paneles solares, es decir, el material del que están hechos. Los paneles policristalinos pueden generar perfectamente no solo la luz solar directa, sino también los rayos dispersos. Y las nubes necesarias para el funcionamiento de las instalaciones y la radiación solar ya no son un obstáculo. Para obtener una mayor eficiencia, incluso con tiempo nublado, se deben seleccionar baterías de silicio policristalino.

La precipitación, en particular la nieve, en cierto sentido, no es un inconveniente en absoluto. Cuando cae la nieve, los volúmenes de los rayos reflejados aumentan.Y si las células solares de silicio están presentes en los paneles, aumenta la cantidad de energía almacenada. Al instalar los paneles, también se debe tener en cuenta el problema de la nieve, es necesario limpiar los paneles de la nieve con frecuencia.

Sin embargo, el tiempo y el progreso no se detienen, y quizás en un futuro cercano las baterías se desarrollen con el poder del pensamiento, sin deficiencias ni inconvenientes. Y la humanidad dará pasos confiados en la dirección de preservar la naturaleza, la atmósfera y el planeta.

¿Cuántos inversores debe haber en el sistema?

En teoría, 1 dispositivo de la potencia requerida debería ser suficiente para toda la planta de energía. Pero, si tiene una gran cantidad de fotocélulas y están ensambladas en varias líneas, es mejor colocar un convertidor de este tipo en cada una de ellas.

¿Porqué es eso? El hecho es que el funcionamiento inestable de una línea, por ejemplo, no está ubicado en el lado soleado, afectará negativamente el funcionamiento del inversor y su eficiencia será generalmente menor.

Si es importante obtener la máxima eficiencia de la central eléctrica, esta opción no es adecuada.

Una opción alternativa es un inversor para varias entradas MMP independientes. Puede haber 2-4 de ellos y esos modelos son mucho más caros.

Eficiencia del panel solar en invierno

Probablemente se sorprenda, pero en un día de invierno solo cae 1.5-2 veces menos energía en una superficie vertical que en verano. Estos datos son para el centro de Rusia. Durante el día, el panorama es peor: durante este período del verano tenemos 4 veces más energía

Pero atención: en una superficie vertical. Eso está en la pared.

Si hablamos de la superficie horizontal, entonces la diferencia ya es 15 veces.

La imagen más triste de la generación de energía solar no le espera en invierno, sino en otoño: en tiempo nublado, su eficiencia es de 20 a 40 veces menor, dependiendo de la densidad de la capa de nubes. En invierno, después de que cae la nieve, la insolación (la cantidad de luz que cae sobre las baterías) en los días soleados puede acercarse a los valores de verano. Por tanto, los sistemas solares para el hogar generan más electricidad en invierno que en otoño.

Resulta que para lograr una eficiencia cercana a la máxima en invierno, es necesario colocar los paneles solares en forma vertical o casi vertical. Y, si los cuelga en las paredes, entonces preferiblemente en el sureste: por la mañana, según las estadísticas, a menudo hay un clima despejado. Si no hay una pared sureste, o si es imposible instalar algo en ella, puede salir de la situación haciendo soportes especiales. Luego pusieron paneles solares en el techo. Dado que el ángulo de incidencia de la luz solar varía según la estación, es recomendable hacer un soporte con un ángulo de inclinación ajustable. Existe una oportunidad: gire los paneles solares "enfrentados" hacia el sureste, no existe tal posibilidad, déjelos "mirar" hacia el sur.

Uno de los sistemas de montaje.

Qué buscar al elegir paneles solares

Debido a que el uso de la energía solar para fines domésticos aún no se ha convertido en algo común y la elección de los paneles solares presenta ciertas dificultades, ofrecemos una lista de los parámetros más importantes.

Entonces, al comprar un módulo de este tipo, debe prestar atención a los siguientes puntos: fabricante

fabricante.

Es importante prestar atención a cuánto tiempo ha estado este fabricante en el mercado para este producto y cuál es su volumen de producción. Cuanto más tiempo haya estado un fabricante en la industria, más se puede confiar en él.

área de uso.

Para qué se utilizará la energía recibida: para cargar pequeños electrodomésticos, para alimentar electrodomésticos grandes, para iluminación o para un suministro de energía completo en el hogar. La elección de la tensión de salida y la potencia de los paneles depende de la finalidad para la que se compre el módulo solar.

Voltaje.

Para pequeños electrodomésticos, 9 V es suficiente, para cargar teléfonos inteligentes y computadoras portátiles: 12-19 V, y para proporcionar todo el sistema de energía en el hogar: 24 V o más.

energía.

Este parámetro se calcula sobre la base del consumo energético medio diario (la suma de la energía consumida por todos los aparatos al día). La potencia de los paneles solares debería cubrir el consumo con cierto margen.

calidad de las celdas fotovoltaicas.

Hay 4 categorías de calidad de fotocélulas que componen el panel solar: Grad A, Grad B, Grad C, Grad D. Naturalmente, la primera categoría es la mejor: Grad A. Los módulos de esta categoría de calidad no tienen astillas ni microfisuras, son uniformes en color y estructura, tienen la más alta eficiencia y prácticamente no están sujetos a degradación.

toda la vida.

La vida útil de los paneles solares varía de 10 a 20 años. Por supuesto, la duración del funcionamiento completo de dicho sistema de energía depende de la calidad de las baterías y la instalación correcta.

parámetros técnicos adicionales.

Los más importantes son la eficiencia, la tolerancia (tolerancia de potencia), el coeficiente de temperatura (el efecto de la temperatura en el rendimiento de la batería).

Habiendo entendido las principales características técnicas, le ofrecemos una calificación de los mejores paneles solares en 2020.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Los principios de funcionamiento y los esquemas de conexión de los paneles solares no son demasiado difíciles de entender.Y con los materiales de video que hemos recopilado a continuación, será aún más fácil comprender todas las complejidades del funcionamiento y la instalación de los paneles solares.

Es accesible y comprensible cómo funciona una batería solar fotovoltaica, en todos los detalles:

Cómo funcionan los paneles solares:

Montaje de un panel solar a partir de fotocélulas con sus propias manos:

Cada elemento en el sistema de suministro de energía solar de la cabaña debe seleccionarse correctamente. Las pérdidas de energía inevitables ocurren en las baterías, los transformadores y el controlador. Y deben reducirse al mínimo, de lo contrario, la baja eficiencia de los paneles solares se reducirá a cero por completo.

Las fuentes de energía alternativas son cada vez más importantes cada día. La razón de esto es el respeto al medio ambiente, la capacidad de renovación y el bajo costo. La energía solar es una de las fuentes de energía más rentables. Durante los próximos miles de millones de años, seguirá iluminando nuestro planeta, emitiendo una gran cantidad de energía, a diferencia del gas y el petróleo. Hoy hemos aprendido a utilizar esta fuente con un sistema de paneles solares, pero pocas personas entienden el principio de funcionamiento de la batería solar.
Averigüémoslo.

Primero necesitas entender lo que sistema de energía solar para el hogar
no son solo esos paneles negros o azulados los que se instalan en los techos de las casas. Estos receptores de luz son solo uno de los cuatro componentes del sistema general, que incluye: