Kuna ülemaailmne tähelepanu taastuvenergiale kasvab, on päikesepatareide salvestussüsteemidest saanud peamine valik majapidamistele, kes soovivad energiasõltumatust, kulude kokkuhoidu ja keskkonnavastutust.
Õige päikesepatareide arvu määramine eeldab energiavajaduse, süsteemi komponentide ja kasutusstsenaariumide süstemaatilist analüüsi. See artikkel toob välja peamised mõjutegurid ja arvutusmeetodid, mis aitavad teil vastata põhiküsimusele: kui palju päikesepatareisid teie kodu tegelikult vajab?
Miks paigaldada päikesepatareid oma majapidamise elektrivajaduste jaoks?
Päikesepatareid toimivad elamute fotogalvaaniliste süsteemide "energiareservuaarina". Need ei käsitle mitte ainult päikeseenergia tootmise katkendlikku olemust, vaid avavad ka mitmeid praktilisi väärtusi:
Energiasõltumatus: vähendage sõltuvust elektrivõrgust ja tagage pidev toide elektrikatkestuste või võrgutõrgete ajal.
Kulude kokkuhoid: salvestage üleliigne päeval toodetud päikeseenergia öiseks kasutamiseks, vältige{0}}elektri tipptasemeid ja maksimeerige ise toodetud energia{1}}kasutust.
Keskkonnakaitse ja heitkoguste vähendamine: parandage puhta päikeseenergia kasutamise efektiivsust ja vähendage võrguenergiaga seotud süsinikdioksiidi heitkoguseid.
Hädaolukorra varukoopia: pakkuge hädaolukorras usaldusväärset toidet kriitilistele koormustele, nagu külmikud, meditsiiniseadmed ja sideseadmed.
Maksimaalne raseerimine ja oru täitmine: kasutage elektrihinna määramise mehhanismide-kasutamise-aega, et salvestada energiat väljaspool-(madala{3}}hinnaga) ja kasutada seda tippperioodidel (kõrge-hind), vähendades pikaajalisi-elektrikulusid.
Kuidas arvutada oma kodu igapäevast elektritarbimist, et määrata kindlaks akuvajadus?
Päevane elektritarbimine on akuvajaduse arvutamise põhiandmed, mis kajastavad otseselt energia koguhulka, mida akupank vajab salvestamiseks.
Arvutusmeetod: loetlege kõik elektriseadmed ja registreerige nende nimivõimsus ja igapäevased kasutustunnid. Nimivõimsuse ühik on vatid (W). Arvutage kogu päevane elektritarbimine järgmise valemi abil: Päevane elektritarbimine (kWh)=Σ (Seadme võimsus (kW) × igapäevased kasutustunnid (h)).
Näide: 150 W külmik, mis töötab 24 tundi + 5 LED-tuled (igaüks 10 W) on kasutusel 5 tundi + 10 W ruuter, mis töötab 24 tundi. Arvutusprotsess on 0,15kW × 24h + 0.05kW × 5h + 0.01kW × 24h, mille tulemuseks on 4,09kWh päevas.
Märkused. Eristage kriitilisi ja mitte{0}}kriitilisi koormusi. Kriitilised koormused viitavad seadmetele, mis on elektrikatkestuse ajal kasutamiseks hädavajalikud. Broneerige 10–20% varu, et tulla toime ootamatute toitevajaduste ja süsteemikadudega.
Kuidas päikesepaneelide võimsus mõjutab vajalike patareide arvu?
Päikesepaneeli võimsus ja aku salvestusruum on üksteisest sõltuvad. Päikesepaneelid vastutavad laadimiseks energia tootmise eest ja nende suurus mõjutab otseselt aku konfiguratsiooni.
Sobivuspõhimõte: Päikesepaneelide koguvõimsus peab olema piisav, et katta majapidamise igapäevane elektritarbimine ja akud täis laadida saadaolevate päikesevalguse tundide jooksul.
Arvutusvalem: Päikesepaneeli nõutav võimsus (W) ≈ (päevane elektritarbimine (kWh) + päevane aku laadimisvõimsus (kWh)) ÷ (kohalikud päikesevalguse tipptunnid (h) × süsteemi efektiivsus). Süsteemi efektiivsus jääb vahemikku 0,8–0,85.
Praktiline tähtsus: Päikesepaneelide ebapiisav võimsus viib aku ebapiisava laadimiseni, mistõttu on energiapuuduse kompenseerimiseks vaja täiendavaid akusid. Liigne võimsus ilma mõistliku reguleerimiseta võib põhjustada ülekoormust ja ressursside raiskamist. Näiteks kodumajapidamine, mille igapäevane energiatarve on 10 kWh ja 4 tundi päikesevalgust, vajab toetava akupanga stabiilseks laadimiseks ligikaudu 4 kW päikesepaneele.
Mitu tundi päikesevalgust on vaja päikesepatareide täielikuks laadimiseks?
Laadimisaegpäikesepatareidsõltub kolmest põhitegurist ja erineb oluliselt piirkonniti:
Peamised mõjutegurid: päikesepaneeli võimsus, aku võimsus ja kohalikud päikesevalguse tipptunnid. Suurem päikesepaneeli võimsus lühendab laadimisaega; suurem aku mahutavus nõuab rohkem energiasisendit; kohalikud päikesevalguse tipptunnid viitavad päevasele kestusele, mil päikesevalguse intensiivsus on tõhusaks laadimiseks piisav.
Üldarvutus: Laadimisaeg (h) ≈ Aku mahutavus (kWh) ÷ (päikesepaneeli võimsus (kW) × süsteemi laadimise efektiivsus). Süsteemi laadimise efektiivsus jääb vahemikku 0,8–0,9.
Piirkondlik viide: enamikus Hiina piirkondades on päevane maksimaalne päikesevalgus 3–5 tundi, samas kui sellistes piirkondades nagu Xinjiang ja Tiibet võib ulatuda 5–6 tunnini. Lõunapoolsetel sajualadel võib olla vaid 2,5-3,5 tundi. 10 kWh aku, mis on ühendatud 4 kW võimsusega päikesepaneeliga, saab ideaalselt laadida ligikaudu 3–4 tunniga ideaaltingimustes 4 tundi päikesevalgust.
Kui palju päikesepatareisid on vaja maja 24/7 toiteks?
24-tunnise toiteallika saavutamiseks peavad akud salvestama piisavalt energiat öiseks kasutamiseks. Arvutustes tuleks arvesse võtta tegelikku energiatarbimist ja süsteemi tõhusust:
Põhivalem: nõutav aku nimivõimsus (kWh) suurem või võrdne (päevane elektritarbimine (kWh) × 1 päev) ÷ (aku tühjenemise sügavus × tühjenemise efektiivsus). Tühjenemise efektiivsus on 0,9.
Erinevused akutüüpide vahel: tavaliselt kodumajapidamistes kasutatavate liitiumraudfosfaatpatareide tühjenemissügavus on 80%-90%, samas kui geellakude tühjenemise sügavus on ligikaudu 50%.
Praktiline näide: 4,09 kWh päevase energiatarbimisega leibkond kasutab liitiumraudfosfaatakusid, mille tühjenemissügavus on 90%. Vajalik võimsus on arvutatud 4,09 ÷ (0,9 × 0,9), mille tulemuseks on ligikaudu 5,05 kWh. Redundantsi suurendamiseks saate valida ühe 5 kWh akumooduli või kaks 3 kWh moodulit.
Öine elektrisalvestus: kui palju akusid teil tegelikult vaja on?
Öine energiasalvestus keskendub olulistele koormustele, muutes arvutused sihipärasemaks kui 24-tunnine täistoiteallikas:
1. samm: tuvastage öised koormused. Keskenduge pärast päikeseloojangut kasutatavatele 统计-seadmetele, nagu valgustus, televiisorid, ruuterid ja öösel töötavad külmikud.
2. samm: öise energiatarbimise arvutamine. Tehke kokkuvõte ainult öösel kasutatavate seadmete energiatarbimisest. Näiteks 5 LED-valgusti energiatarve on 0,25 kWh, televiisor 0,24 kWh ja külmkapp 0,5 kWh, mille tulemuseks on öine elektritarbimine kokku 0,99 kWh.
3. samm: määrake patareide arv. Eelnimetatud valemit kasutades vajab öise 1kWh elektritarbimisega majapidamine tühjenemise sügavust ja efektiivsust arvestades 1,3-1,5kWh liitiumraudfosfaatakut. Enamik majapidamisi vajab usaldusväärse öise toiteallika jaoks 3–10 kWh aku mahtu, mis vastab 1–2 standardsele 5 kWh moodulile.
Aku salvestusvajaduse hindamine mitme{0}}päevaste voolukatkestuste korral
Piirkondades, kus esineb pikaajalisi elektrikatkestusi, peavad akud katma kriitilise koormuse energiavajaduse mitme päeva jooksul:
Põhivalem: aku mahutavus (kWh) suurem või võrdne (päevane energiatarve kriitilistel koormustel (kWh) × eeldatavad katkestuspäevad) ÷ (tühjenemise sügavus × tühjenemise efektiivsus).
Põhiparameeter: "oodatavad katkestuste päevad" jäävad tavaliselt vahemikku 3 kuni 5 päeva. See on 3 päeva tavalistes piirkondades ja rohkem kui 5 päeva kaugemates või katastroofiohtlikes piirkondades{5}}.
Arvutuse näide: leibkond, kus kriitiliste koormuste jaoks on päevane energiatarve 2 kWh, valmistub 3-päevaseks voolukatkestuseks ja kasutab liitiumraudfosfaatakusid, mille tühjenemissügavus on 80%. Vajalik võimsus on arvutatud (2 × 3) ÷ (0,8 × 0,9), mille tulemuseks on ligikaudu 8,33 kWh. Kahe 5 kWh mooduli valimine koguvõimsusega 10 kWh võib tagada piisava koondamise.
Päikesepatarei salvestusruum ja{0}}kasutusaeg-: mida peate teadma
Kasutusaja--elektri hinnakujundusmehhanismid loovad aku salvestamise kulude-säästuvõimalusi, mille tuumaks on energia salvestamine off-tippperioodidel ja selle kasutamine tippperioodidel:
Hinnakujundusmehhanismi mõistmine: võrgu võimsus jaguneb tipp-, tasase- ja oruperioodiks, kusjuures vastavad elektrihinnad on vastavalt kõrged, keskmised ja madalad. Tippperioodid vastavad tavaliselt õhtustele majapidamiste elektritarbimise tippudele, kella 17.00-22.00; oru perioodid on enamasti hilisõhtused, 23.00-st järgmise päeva 7.00-ni.
Aku võimsuse valik: raha säästmiseks tipp{0}}oru arbitraaži kaudu peab aku võimsus vastama elektrienergia kogusele, mis on plaanitud vooluhulgast tippperioodidesse üle kanda. Näiteks kodumajapidamine, mille elektritarbimine tippperioodil on 8 kWh, vajab efektiivsuskadusid arvesse võttes ligikaudu 10 kWh akut.
Süsteemi koordineerimise nõuded: aku laadimise ja tühjenemise automaatseks juhtimiseks on vaja hübriidmuundurit. Kulude kokkuhoiu maksimeerimiseks tagage laadimine oru perioodidel (kasutades päikeseenergiat või võrku) ja tühjendamine tippperioodidel.
Strateegiad majapidamise energiatarbimise tasakaalustamiseks päikesepatareidega
Võrgu energiatarbimise maksimeerimiseks on vaja koordineerida päikesepaneelide, akude ja elektritarbimise harjumusi ning sõnastada sihipärased strateegiad:
Eelistage oma-tarbimist: kasutage akude laadimiseks päevasel ajal liigset päikeseenergiat ja öösel võrgutoite asemel salvestatud elektrit, vähendades sõltuvust tippajast ja tavalisest võrgutoitest.
Koormuse nihutamine: kohandage suure võimsusega-seadmete, nagu pesumasinad ja veesoojendid, kasutusaega päikeseenergia tootmise tippperioodile päeva jooksul, vähendades akude vajadust nende koormuse jaoks elektrienergia salvestamiseks.
Optimeerige aku tsüklit: vältige sagedast sügavtühjendust, välja arvatud liitiumraudfosfaatakud. Säilitage võimsustase vahemikus 20% kuni 80%, et pikendada aku kasutusiga ja tagada energia salvestamine kriitiliste vajaduste jaoks.
Süsteemi jälgimine: kasutage intelligentseid jälgimistööriistu, et jälgida elektritootmise, -salvestuse ja -tarbimise andmeid, kohandada elektrikasutuse mustreid ja süsteemi sätteid ning parandada kompensatsiooni tõhusust.
Miks võib liigne päikeseenergia aku jõudlust mõjutada?
Ilma mõistliku juhtimiseta võib liigne päikeseenergia akusid kahjustada ja süsteemi tõhusust vähendada:
Ülelaadimise oht: kui päikesepaneelide toodetav võimsus ületab aku salvestusmahtu ja puudub võrguühendus või koormuse tarbimine, võib aku olla üle laetud, kahjustades elemente ja lühendades nende eluiga.
Süsteemi ebatõhusus: kasutamata üleliigne energia läheb kas raisku, mis on tavalisem võrguvälistes{0}}süsteemides, või tuleb seda käsitleda möödaviigumehhanismide kaudu, mis suurendab energiakadusid.
Soojuse akumuleerumine: Pidev ülelaadimine või suured laadimisvoolud tekitavad liigset soojust, halvendades aku materjale ja kujutades endast ohtu.
Preventive measures: Install a Maximum Power Point Tracking (MPPT) solar charge controller with a conversion efficiency of >95% laadimisvoolu reguleerimiseks. Kasutage võrgu-ühendusfunktsiooniga inverterit või konfigureerige koormuse haldussüsteem, et suunata üleliigne energia suure võimsusega seadmetesse, kui tootmine on ülejääk.
Järeldus
Kodu toitmiseks vajalike päikesepatareide arv ei ole kindel väärtus. See sõltub igapäevasest elektritarbimisest, päikesepaneelide võimsusest, kohalikest päikesevalguse tingimustest, kasutuseesmärkidest ja akutehnoloogiast.
Kasutuseesmärgid hõlmavad avariitoiteallikat, tipp{0}}oru arbitraaži ja võrgust väljas{1}}elamist. Peamised sammud on järgmised: arvutage tegelik energiavajadus, selgitage välja olulised koormused, kaaluge süsteemi tõhusust ja aku omadusi ning hinnake kõikehõlmavalt piirkondlikke tingimusi, nagu päikesevalguse kestus ja elektrihinnapoliitika.
Enamiku linnamajapidamiste jaoks, mis kasutavad 24-tunnist toiteallikat ja 1–3-päevast avariivarukoopiat, piisab 5–15 kWh liitiumraudfosfaadi akupangast, mis vastab 1–3 standardsele 5 kWh moodulile, mis on ühendatud 3–8 kW päikesepaneelisüsteemiga.
Võrgust väljas olevad-majapidamised või suure energiatarbimisega majapidamised vajavad suuremat võimsust, tavaliselt üle 20 kWh. Soovitatav on konsulteerida professionaalsete paigaldajatega kohapealsete-hinnangute ja kohandatud konfiguratsioonide osas, et tasakaalustada jõudlust, kulusid ja usaldusväärsust.
