Pannelli solari per la casa: schemi applicativi e di collegamento

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L’energia alternativa sta diventando più conveniente. Questo articolo ti fornirà una comprensione completa dell’energia solare su scala locale, dei tipi di celle e pannelli solari, dei principi per la costruzione di impianti solari e della fattibilità economica..

Pannelli solari per la casa. Schemi di applicazione e di connessione

Caratteristiche dell’energia solare a metà latitudine

L’energia alternativa è molto interessante per gli abitanti delle medie latitudini. Anche alle latitudini settentrionali, la dose media giornaliera di radiazioni è di 2,3–2,6 kWh / m2. Più vicino a sud, maggiore è questo indicatore. A Yakutsk, ad esempio, l’intensità della radiazione solare è di 2,96 e a Khabarovsk – 3,69 kWh / m2. Gli indicatori a dicembre variano dal 7% al 20% del valore medio annuo e raddoppiano a giugno e luglio.

Ecco un esempio di calcolo dell’efficienza dei pannelli solari per Arkhangelsk, una regione con uno dei più bassi indicatori di intensità della radiazione solare:

Pannelli solari per la casa. Schemi di applicazione e di connessione

Dove:

  • Q è la quantità media annua di radiazione solare nella regione (2,29 kWh / m2);
  • PERvia – coefficiente di deviazione della superficie del collettore dalla direzione sud (valore medio: 1,05);
  • Pnom – la potenza nominale del pannello solare;
  • PERsudore – fattore di perdita negli impianti elettrici (0,85-0,98);
  • Qisp – l’intensità di radiazione alla quale è stato testato il pannello (generalmente 1000 kWh / m22).

Pannelli solari per la casa. Schemi di applicazione e di connessione

Gli ultimi tre parametri sono indicati nel passaporto dei pannelli. Pertanto, se i pannelli KVAZAR con una potenza nominale di 0,245 kW funzionano nelle condizioni di Arkhangelsk e le perdite nell’impianto elettrico non superano il 7%, un blocco di celle fotovoltaiche genererà una generazione di circa 550 Wh. Di conseguenza, per un oggetto con un consumo nominale di 10 kWh, saranno necessari circa 20 pannelli..

Fattibilità economica

Il periodo di rimborso per i pannelli solari è facile da calcolare. Moltiplicare la quantità giornaliera di energia prodotta al giorno per il numero di giorni all’anno e per la durata dei pannelli senza declassamento – 30 anni. L’impianto elettrico sopra considerato è in grado di generare una media di 52-100 kWh al giorno, a seconda della durata delle ore di luce. Il valore medio è di circa 64 kWh. Quindi, in 30 anni, la centrale in teoria dovrebbe generare 700 mila kWh. Con un tasso di una parte di 3,87 rubli. e il costo di un pannello è di circa 15.000 rubli, i costi pagheranno in 4-5 anni. Ma la realtà è più prosaica.

Pannelli solari per la casa. Schemi di applicazione e di connessione

Il fatto è che i valori di dicembre della radiazione solare sono inferiori alla media annuale di circa un ordine di grandezza. Pertanto, il funzionamento completamente autonomo della centrale in inverno richiede 7-8 volte più pannelli rispetto all’estate. Ciò aumenta significativamente l’investimento, ma riduce il periodo di rimborso. La prospettiva di introdurre una “tariffa verde” sembra abbastanza incoraggiante, ma ancora oggi è possibile concludere un accordo per la fornitura di elettricità alla rete a un prezzo all’ingrosso tre volte inferiore alla tariffa al dettaglio. E anche questo è sufficiente per vendere in modo redditizio 7-8 volte il surplus di elettricità generata in estate.

I principali tipi di pannelli solari

Esistono due tipi principali di pannelli solari.

Le celle solari in silicio solido sono considerate celle di prima generazione e sono le più comuni: circa 3/4 del mercato. Ce ne sono di due tipi:

  • il monocristallino (nero) ha un’alta efficienza (0,2-0,24) e un prezzo basso;
  • policristallino (blu scuro) è più economico da produrre, ma meno efficiente (0,12-0,18), sebbene la sua efficienza diminuisca meno alla luce diffusa.

Pannelli solari per la casa. Schemi di applicazione e di connessione

Le fotocellule morbide sono chiamate celle di pellicola e sono realizzate a spruzzo di silicio o con una composizione multistrato. Le celle al silicio sono più economiche da produrre, ma la loro efficienza è 2-3 volte inferiore a quelle cristalline. Tuttavia, a luce diffusa (crepuscolo, coperto) sono più efficaci del cristallo.

Pannelli solari per la casa. Schemi di applicazione e di connessione

Alcuni tipi di film compositi hanno un’efficienza di circa 0,2 e costano molto di più rispetto agli elementi solidi. Il loro utilizzo nelle centrali solari è altamente discutibile: i pannelli di film sono più suscettibili al degrado nel tempo. Il loro principale campo di applicazione sono le centrali elettriche mobili a basso consumo energetico.

I pannelli ibridi includono, oltre all’unità fotocellula, un collettore – un sistema di tubi capillari per il riscaldamento dell’acqua. Il loro vantaggio non è solo quello di risparmiare spazio e la possibilità di approvvigionamento di acqua calda. A causa del raffreddamento ad acqua, le celle solari perdono meno prestazioni se riscaldate.

Tavolo. Panoramica dei produttori

Modello SSI Solar LS-235 SOLBAT MCK-150 Canadian Solar CS5A-210M Chinaland CHN300-72P
Nazione Svizzera Russia Canada Cina
Un tipo Polycrystal monocristallo monocristallo Polycrystal
Potenza a 1000 kWh / m2, W 235 150 210 300
Numero di elementi 60 72 72 72
Tensione: a vuoto / sotto carico, V 36,9 / 29,8 18/12 45.5 / 37.9 36.7 / 43.6
Corrente: sotto carico / corto circuito, A 7.88 / 8.4 8.33 / 8.58 5.54 / 5.92 8.17 / 8.71
Peso (kg diciannove 12 15.3 24
Dimensioni, mm 1650x1010x42 667x1467x38 1595x801x40 1950x990x45
Prezzo, rub. 13.900 10.000 14.500 18150

Apparecchiature complesse a energia solare

Le batterie generano fino a 40 V di corrente continua durante il funzionamento. Per utilizzarlo per scopi domestici, sono necessarie diverse trasformazioni. La seguente attrezzatura è responsabile per questo:

  1. Pacco batteria. Ti consente di utilizzare l’energia generata di notte e ad ore a bassa intensità. Vengono utilizzate batterie all’elio con una tensione nominale di 12, 24 o 48 V..
  2. I regolatori di carica mantengono la durata ottimale della batteria e trasferiscono la potenza richiesta ai consumatori. L’attrezzatura necessaria è selezionata per i parametri di batterie e accumulatori.
  3. L’inverter di tensione converte CC in CA e ha una serie di funzioni aggiuntive. Innanzitutto, l’inverter imposta la priorità della sorgente di tensione e, in caso di mancanza di energia, “mescola” la potenza di un’altra. Gli inverter ibridi consentono anche di trasferire energia generata in eccesso alla rete cittadina.

Pannelli solari per la casa. Schemi di applicazione e di connessione 1 – pannelli solari 12 V; 2 – pannelli solari 24 V; 3 – controller di carica; 4 – batteria 12 V; 5 – illuminazione 12 V; 6 – inverter; 7 – automazione “casa intelligente”; 8 – blocco batteria 24 V; 9 – generatore di emergenza; 10 – principali consumatori di 220 V

Applicazione domestica

I pannelli solari possono essere utilizzati per qualsiasi scopo: dalla compensazione dell’energia ricevuta e dalla fornitura di singole linee alla completa autonomia del sistema di alimentazione, compreso il riscaldamento e la fornitura di acqua calda. In quest’ultimo caso, un ruolo importante è svolto dall’applicazione su larga scala di tecnologie a risparmio energetico – recuperatori e pompe di calore..

Nell’uso misto, l’energia solare utilizza gli inverter. In questo caso, l’energia può essere indirizzata al funzionamento di singole linee o sistemi o per compensare parzialmente l’uso dell’elettricità urbana. Un classico esempio di un efficiente sistema di alimentazione è una pompa di calore alimentata da una piccola centrale solare con un banco di batterie.

Pannelli solari per la casa. Schemi di applicazione e di connessione 1 – rete urbana 220 V; 2 – pannelli solari 12 V; 3 – illuminazione 12V; 4 – inverter; 5 – regolatore di carica; 6 – principali consumatori di 220 V; 7 – batteria

Tradizionalmente, i pannelli sono installati sui tetti degli edifici e in alcune soluzioni architettoniche sostituiscono completamente la copertura del tetto. In questo caso, i pannelli devono essere orientati verso il lato sud in modo tale che l’incidenza dei raggi sul piano sia perpendicolare.

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