Қазіргі заманда адам іс-әрекетінде барынша жайлылықты қамтамасыз ететін әртүрлі технологиялар белсенді дамып келеді. Соның ішінде баламалы қуат көздерін дамытудың қарқынды жүріп жатқанын атап өткен жөн. Мұның жарқын мысалы - енді өз үйіңіздің шатырына орнатуға болатын күн батареялары. Және оларды кез келген адам сатып ала алады. Бұл әсіресе үй электр желілерінен алыс орналасқан жағдайларға қатысты. Бірақ мұндай шешімнің барлық артықшылықтары мен артықшылықтарын сезіну үшін күн батареяларын дұрыс есептеу қажет.
Жалпы ақпарат
Фотоэффект – сонау 1887 жылы ашылған және электр энергиясын өндіру үшін күн панельдерін жасауға негіз болған физикалық құбылыс. Жарықтың (фотондардың) немесе кез келген басқа электромагниттік сәулеленудің әсерінен бұл бөлшектердің энергиясы заттың электрондарына ауысады. Басқаша айтқанда, күннің көмегіменэлектр қуатын алыңыз.
Бұл физикалық құбылыс ашылғаннан кейін оны бақылау қажет болды. Осы мақсатта фотоэлементтер жасалды - шағын өлшемді арнайы электронды құрылғылар. Оларға жартылай өткізгіш материалдар кіреді.
Өнеркәсіптік өндіріс жағдайында микроскопиялық түрлендіргіштерді массивті және тиімді панельдерге біріктіру мүмкін болды. Көптеген заманауи кәсіпорындар үлкен көлемде кремний модульдік конструкцияларды шығарады. Олардың тиімділігі шамамен 18-22% құрайды.
Күн батареясы бірнеше ұқсас модульдерді қамтиды, олар арқылы күн сәулесінің фотондары электр тізбегіне тұрақты ток түрінде енеді. Содан кейін олар сақтау құрылғыларына кіреді немесе айнымалы ток зарядына (220 вольт) айналады. Алынған электр энергиясы тұрмыстық техниканың жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.
Үйге арналған күн батареяларын есептеу ерекшеліктері
Бұл операция, ең алдымен, олардың күшін анықтауға байланысты. Бұл үшін бүкіл құрылымға қандай энергия жүктемесі түсетінін білу қажет. Басқаша айтқанда, ай сайын қанша киловатт энергия тұтынылады.
Бұл көрсеткіштерді электр есептегішін бақылау арқылы анықтауға болады. Ал егер мән 100 кВт шегінде болса, панельдерді дәл осындай энергияны өндіруге қабілеттілерді сатып алу керек.
Сонымен қатар күннің жұмысы екенін ескерген жөнтолық режимде батареяларды күндізгі жарықта ғана пайдалануға болады. Толық мәселе аспан ашық болғанда ғана болады. Күн сәулесінің түсу бұрышы, сондай-ақ көкжиекте бұлттардың пайда болуы өзгерген кезде қуат 20%-ға азаяды. Бұлтты ауа райында да солай болады. Мұның бәрін ұмытуға болмайды.
Яғни, жеке үйге арналған күн батареяларын есептеу процесінде олардың толық қуатында жұмыс істейтін уақыт кезеңін алу керек. Әдетте, бұл 7 сағат - таңғы 9-дан 16-ға дейінгі кезең. Сонымен қатар, жазғы маусымда панельдер таңнан кешке дейін жұмыс істей алады. Бірақ бұрын жұмыс қабілеттілігінің пайызы аймақта 20-30 пайызды ғана құрайтын болады. Жоғарыда көрсетілген сағаттарда сіз қалған 70% ала аласыз.
Қуат
Бұған дейін түсінгеніміздей, күн панельдерін есептеу кезінде ескерілетін негізгі фактор - бұл энергия жүктемесі. Өйткені, батареялардың өнімділігі негізінен үйді қамтамасыз ету үшін қажетті электр қуатының мөлшеріне байланысты:
- Толыққанды станция жасау қуатты панельдерді пайдалануды талап етеді - 150-ден 250 ваттқа дейін.
- Тек елдегі жарықтандырудың өнімділігін сақтау үшін қуаты аз батареялармен жұмыс істеуге болады - 50 Вт-тан аспайды, бұл жеткілікті.
Мұндай есептеулерді қалай жасауға болады?
Негізгі қуат тұтыну
Күн батареясы мен батареяны есептемес бұрын барлық пайдаланылған электр тогын тұтынушылардың жалпы қуатын анықтау қажет. Осы мақсатта әрбір қондырғының (құрылғылар, электр шамдары және т.б.) энергия тұтынуы оны пайдалану сағаттарының санына көбейтіледі.күндіз.
Осыдан кейін барлық алынған деректерді қосыңыз. Нәтиже - тәуліктік электр энергиясын тұтыну нормасы (киловатт-сағатпен). Міне, күн панельдері қанша өндіру керек, бұл ең төменгі мән. Панельдер санына, олардың құнына және басқа параметрлерге қатысты кейінгі есептеулер осы деректерге байланысты болады.
Алайда, бүкіл жүйе тек күн панельдерінен ғана емес, басқа компоненттер де осында қамтылған:
- инверторлар;
- батареялар;
- заряд контроллері.
Үйге арналған күн батареяларының қуатын есептегенде, бұл да жеңілдікке жатпайды! Батареяларда энергияның төмендеуі байқалады - 20% дейін. Осыған байланысты, әрі қарай есептеулерде алынған базалық мән осы сомаға көбейтілуі керек.
Электр энергиясын тұтынушылар
Әр үйде сіз ең қажетті тұрмыстық техниканы таба аласыз. Келесі техника әрқашан белгілі бір сағаттарда жұмыс істейді:
- тоңазытқыш;
- теледидар;
- компьютер;
- кір жуғыш машина;
- қазан;
- темір;
- микротолқынды пеш (бірақ барлығында бірдей емес).
Басқа құрылғылар да бар, олар болмаған жағдайда өмір қажетті жайлылық деңгейін жоғалтады. Сонымен қатар, жеке жылжымайтын мүлік аумағында күн сайын жүзге дейін жететін шамдардың белгілі бір саны жанып тұрады.
Төмендегі кестеде көрсетілгенжиі қолданылатын электр құрылғыларының қуаты.
| Тұрмыстық құрылғы | Қуат рейтингі (W) | Бір күндік жұмыстың шамамен ұзақтығы (сағат) | Тәуліктік тұтыну (кВтсағ) |
| Микротолқынды пеш | 500 | 2 | 3 |
| теледидар | 150 | 5 | 0, 8 |
| Кір жуғыш машина | 500 | 6 | 3 |
| Тоңазытқыш | 500 | 3 | 1, 5 |
| Жарық шамдары | 200 | Шамамен 10 | 2 |
| Темір | 1500 | 1 | 1, 5 |
| Дәптер | 100 | 5 | 0, 5 |
| 150 литрлік қазан | 1, 2 | 5 | 6 |
| Контроллер | 5 | 24 | 0, 1 |
| Инвертор | 20 | 24 | 0, 5 |
Бұл кестемен қарапайым жұмысты орындау ыңғайлыкүн панельдерін математикалық есептеу. Осы нақты мысалда тәуліктік тұтыну шамасы 18,9 кВт/сағ құрайды. Тек бұл біз әдетте күнделікті пайдаланбайтын нәрселерді есепке алмағанда - электр шайнек, шаш кептіргіш, сорғы, тағамдық процессор және т.б. Осылайша, орташа есеппен 25 кВт-сағ (кем дегенде) алуға болады.
Маңызды сәт - инсоляция
Күн батареяларының санын санауды бастамас бұрын, инсоляция сияқты нәрсені ескеру қажет. Дөрекі сөзбен айтқанда, бұл терминді аудан бірлігіне түсетін күн энергиясының мөлшері деп түсіну керек. Бұл өте маңызды параметр, онсыз нақты қанша панель сатып алу керектігін анықтау мүмкін емес.
Ақыр соңында, күн сәулесі жеткіліксіз болса да, батарея қаншалықты өнімді болса да, ол қажетті қуатты шығара алмайды. Сондықтан күн батареяларын есептеу кезінде осы параметрдің маңыздылығын түсіну керек. Өйткені энергиямен қамтамасыз етудің қажетті деңгейі осыған байланысты болады.
Әрине, бұл параметр елдің әрбір нақты аймағы үшін таза жеке болып табылады. Бұл қажетті ақпаратты алудың екі жолы бар:
- мамандандырылған анықтамалықтар;
- электрондық метеорологиялық ресурстар.
Сіз түсінесіз, инсоляцияның максималды мәні жазғы кезеңге түседі. Ең төменгі мәндер негізінен суық айларда болады.
Батареялар саны
Енді панельдердің санын санауды бастауға болады. Ол үшін негізгі тұтынудың табылған мәнітәулігіне электр энергиясын қажетті айдың инсоляция деректеріне бөлу керек.
Сонымен бірге, есептеу ай сайын жүргізілуі керек екенін түсіну маңызды, өйткені деректер әртүрлі және кейде айтарлықтай дәрежеде өзгеруі мүмкін. Енді күн панельдерінің санын тағы бір рет есептеу нәтижесінде алынған мәнді тек таңдалған панельдің қуат параметрі бойынша бөлу қалады. Бұл сипаттама паспортта көрсетілген. Егер нәтиже бөлшек сан болса, ол бүтін мәнге дейін дөңгелектенеді және тек жоғары. Бұл соңғы нәтиже болады.
Әрине, панельдің өнімділігі неғұрлым жоғары болса, соғұрлым олардың азын қабылдау керек болады. Мұнда бәрі негізінен отбасылық бюджеттің көлеміне және шатырдың ауданына байланысты. Бұл ретте бүкіл жүйенің жұмыс істеу мерзімін ескеру қажет. Шынында да, күн панельдерінің инсоляциясының төмендеуімен қалыпты жағдайға қарағанда көбірек қажет болады.
Ұтымды шығындар
Күн батареяларын есептеу туралы ойлана отырып, жарықтандыруға назар аударған жөн. Бірақ, бұрын айтылғандай, жеке үйдің аумағындағы шамдардың саны көп болуы мүмкін - 100 немесе одан да көп. Осы себепті энергияны үнемдейтін шамдарға назар аударған жөн. Нәтижесінде энергияны тұтыну тұрғысынан айтарлықтай үнемдеуге болады.
Сонымен қатар, A класынан төмен емес және тіпті A +, A ++, A +++ тұрмыстық техниканы сатып алу керек. Сайып келгенде, мұндай шара күн сатып алуға жұмсалатын шығындарды айтарлықтай азайтадыпанельдер. Сонымен қатар, қазіргі заманғы құрылғылардың көпшілігі жай ғана 12 В тұтынуға арналған.
Тұрақты токты айнымалы кернеуге түрлендіруге арналған қосымша құрылғыларды пайдаланбай-ақ фотопанельдер шығаруға қабілетті дәл осындай.
Математикалық мысал
Үйге арналған күн батареяларының санын есептегенде, бүкіл жүйе жылдың қай мезгілінде толық режимде жұмыс істейтінін ескеру қажет. Тағы да, мұнда бәрі инсоляцияға байланысты. Айға байланысты фото панельдердің басқа саны қажет болуы мүмкін.
Нақтырақ түсіну үшін нақты мысал келтірген жөн:
- Мысалы, үйдегі тәуліктік электр қуаты 15 кВт/сағ болады.
- Инсоляция параметрі - 3 кВт/м2.
- Бір панельдің қуаты 300 Вт немесе 0,3 кВт.
Батареялардың қажетті санын есептеңіз (N әрпімен белгіленген): N=15/3/0, 3=16, 6. Алынған мәнді бүтін санға дейін дөңгелектесек, нәтиже аламыз - 17 панель.
Алайда, қыста инсоляция айтарлықтай төмендейді және 1 кВт/м2 жетуі мүмкін. Бұл жағдайда сізге әлдеқайда көп батарея қажет болады - 50-ге дейін.
Бірқатар нюанстар
Бір жағынан, орталық электрмен жабдықтаудың тәуелділігінен бас тарту белгілі бір артықшылықтарды білдіреді. Бірақ монетаның екінші жағы да бар - мұндай шара жеңілдікке жатпайтын кейбір нюанстарға толы. Ең алдымен, күн барлық айлар бойы «үзіліссіз» жарқырамайтынын түсіну керек - ақыр соңында жарықсондай-ақ "демалу" керек.
Осы себепті күн батареяларын есептеген кезде бұлтты күндердің санын анықтау үшін тұрғылықты аймақтағы ауа райы жағдайларының мұрағатын тексеру керек. Бір айда кемінде 7 күн ауа райының қолайсыз кезеңі екенін байқауға болады. Бұл уақытта күн панельдері қажетті мөлшердегі электр қуатын қамтамасыз ете алмайды.
Сонымен қатар, күзде және көктемде күннің қысқаруын ұмытпау керек. Сәйкесінше бұлтты күндер де көбейеді. Осыған байланысты, наурыздан қазанға дейін күн энергиясын алу үшін тұрғылықты аймаққа байланысты панельдер қатарын 50%-ға дейін ұлғайту қажет.
