الألواح الشمسية للمنزل: تكلفة العدة وجدوى التركيب. طاقة بديلة لمساعدة سكان المباني السكنية

من المؤكد أن مالكي شقق المدينة سيسعدون بفرصة تحويل شرفتهم الخاصة إلى محطة طاقة صغيرة - مصدر للكهرباء المجانية. من غير المحتمل أن تكون هذه الشرفة قادرة على منافسة مفاعل نووي من حيث كفاءة الطاقة ، لكنها ستكون قادرة تمامًا على توفير التدفئة والإضاءة الخاصة بها. يمكن تحقيق هذه الفكرة بمساعدة الألواح الشمسية. اقرأ عن ماهيته وكيفية تركيب الألواح الشمسية على الشرفة في مادتنا.

خالية من الجبن بدون مصيدة فئران

قال نيكولا تيسلا اللامع ذات مرة أن الفضاء من حولنا عبارة عن محيط مليء بالطاقة الحرة. لقد استنفدت البشرية بسبب الاعتماد على الغاز والنفط ، وكانت تبحث دائمًا عن فرصة لربط نفسها بهذا المحيط واستخراج جزء صغير من محتوياته على الأقل. ترتبط إحدى طرق تحقيق ذلك باستخدام الأجهزة التي ظهرت في الخمسينيات من القرن العشرين ، والتي تسمى الألواح الشمسية. منذ اختراعها ، تم تحسينها باستمرار ، لتصبح أكثر كفاءة وموثوقية ودائمة.

فكيف تعمل البطارية الشمسية؟ تعد الخلية الكهروضوئية أهم جزء في الخلية الشمسية الحديثة.، المواد التي لها خصائص أشباه الموصلات. العديد من هذه الأجزاء مترابطة وتشكل ألواحًا بأحجام مختلفة. تحت تأثير الإشعاع الشمسي ، تولد الخلية الكهروضوئية تيارًا كهربائيًا مباشرًا ، لكن لا يمكن استخدامها مباشرة لتزويد مستهلكي الكهرباء بالطاقة. لإعطاء مثل هذه الكهرباء شكل "قابل للهضم" ، يستخدمون جهازًا خاصًا - العاكس..

عنصر مهم آخر للخلية الشمسية هو البطارية. يسمح لك بتجميع الطاقة الكهربائية خلال فترة الإشعاع الشمسي المكثف ثم استخدامها حسب الحاجة.

اليوم ، لإنتاج الخلايا الشمسية ، يتم استخدام مواد مختلفة ، والتي تختلف عن بعضها البعض من حيث التكلفة والكفاءة. الأكثر شيوعًا تشمل:

1. بلورات السيليكون

هذا النوع من الخلايا الكهروضوئية في أعلى طلبلأنه يحتوي على أفضل نسبة أداء من حيث التكلفة. ميزة أخرى هي سهولة التثبيت ، والتي يمكن حتى لأي شخص غير مستعد التعامل معها بسهولة. يمكنك التعرف على العناصر متعددة الكريستالات من خلال لونها الأزرق المميز.

2. بلورات السيليكون

الخلايا الضوئية من هذا النوع هي أكثر إنتاجية من الكريستالات ، وتكلفتها أعلى بكثير. السمة الرئيسية للبلورات المفردة هي أن لها شكل المضلع. يحدد هذا عيبها المتأصل: لا يمكن دمج الخلايا الضوئية أحادية البلورة في مصفوفة مستمرة ، وهناك دائمًا فجوات بين الأجزاء الفردية. وبالتالي ، يتم إهدار جزء من المنطقة التي تم جمعها من العناصر المماثلة في اللوحة.

3. السيليكون غير المتبلور

يعد هذا النوع من الخلايا الكهروضوئية أقل جودة من النوعين الموصوفين أعلاه ، ولكنه لا يزال مطلوبًا بدرجة كافية نظرًا لتكلفته المعقولة.

4. الكادميوم تيلورايد

تحتوي الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من هذه المادة على شكل فيلم يصل سمكه إلى 0.5 مم. يمكن أن يكون هذا الفيلم شفافًا جزئيًا ، مما يجعل من الممكن استخدامه على زجاج الشرفة. في هذه الحالة ، بالإضافة إلى وظيفتها الرئيسية ، ستلعب دور تلوين الزجاج.

5. CIGS (مادة أشباه الموصلات)

يتم أيضًا تصنيع الخلايا الكهروضوئية المستندة إلى CIGS في شكل فيلم ، ولكن بالمقارنة مع تيلورايد الكادميوم ، فإنها تتمتع بأداء أعلى.

الاختلافات في الأداء بين هذه المواد كبيرة جدا. على سبيل المثال ، لوحة من 1 متر مربع. م ، مصنوع من السيليكون أحادي البلورة ، في ظروف مثالية يولد 125 واط من الكهرباء. بطارية سيليكون غير متبلورة من نفس المنطقة لها طاقة كهربائية تبلغ 50 واط فقط.

الشقة دائما دافئة. وسيساعد الاحتفاظ بها لأطول فترة ممكنة. اقرأ المزيد عن خصائصه واستخدامه في مقالتنا.

وإذا قررت أن تغلق شرفتك بانحيازها ، لتثبيتها.

مزايا وعيوب الألواح الشمسية

مزايا الألواح الشمسية واضحة:

• كهرباء مجانية
• الحفاظ على البيئة؛
• المتانة (عمر الخدمة للأنظمة الحديثة من 20 إلى 25 عامًا) ؛
• الموثوقية (نظرًا لأن البطاريات لا تحتوي على أجزاء متحركة ، فإنها تفشل فقط في حالات استثنائية) ؛
• الحد الأدنى من الصيانة (الألواح تحتاج فقط إلى التنظيف من الغبار والأوساخ).

من بين أوجه القصور التي يمكن ملاحظتها:

• عدم الاستقرار (لا يعتمد أداء البطارية على الوقت من اليوم فحسب ، بل يعتمد أيضًا على الطقس) ؛
• تكلفة عالية (يبدأ سعر التركيب الجاد إلى حد ما للاستخدام المنزلي من 3500 يورو) ؛
• إنتاجية منخفضة مقارنة بمصادر الطاقة التقليدية.

التثبيت والاستخدام على الشرفة

قبل البدء في تركيب الألواح الشمسية على شرفتك ، يجب أن تفهم شيئين. أولاً: البطارية المتضمنة في طقم التركيب لا تتحمل درجات الحرارة المنخفضة لذلك يجب أن تكون الشرفة على الأقل و. ثانيًا ، من الضروري توفير إمكانية تحويل جميع مستهلكي الكهرباء إلى الطاقة من شبكة الطاقة التقليدية في حالة انخفاض أداء البطارية الشمسية بسبب سوء الأحوال الجوية.

تركيب البطارية سهل إلى حد ما. الألواح مثبتة على إطار مصنوع من زاوية بعرض الرف 50 مم. يجب ربط الإطار بإحكام بالعناصر الرأسمالية للمبنى - الجدران أو الألواح ، وإلا فلن يتحمل الهيكل الثلج وأحمال الرياح.

لا تنس أنه يجب تنظيف الألواح الشمسية بانتظام من الغبار والأوساخ المتبقية بعد هطول الأمطار ، لذلك يجب وضع ألواحها في منطقة يسهل الوصول إليها.

ملحوظة: تتمتع البطارية بأعلى كفاءة إذا سقطت أشعة على سطحها بزاوية قائمة. في فصل الشتاء ، تنحرف الشمس عن وضعية الصيف بزاوية 12 درجة ، لذلك يجب أن يكون الإطار الذي يحتوي على خلايا ضوئية قادرًا أيضًا على الدوران بهذه الزاوية

ملاحظة إلى Samodelkin

نقص الموارد المالية الكافية ليس سببا للتخلي عن الحلم. إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك تنظيم جهاز بطارية شمسية بيديك من مواد ميسورة التكلفة.

سوف تحتاج:

• زجاج أو شبكي بسمك 4 مم - 700 × 1050 مم (ورقة واحدة) ؛
• الخلايا الشمسية (يمكن طلبها عبر الإنترنت) - 48 قطعة. (4 صفوف من 12 قطعة) ؛
• ملف الألومنيوم (الزاوية 20 × 20 مم) ؛
• مانع التسرب؛
• لحام حديد؛
• تدفق؛
• القصدير.
• اطارات لحام
• المقياس المتعدد.

اختيار الخلايا الضوئية

يقدم لنا المصنعون نوعين من الخلايا الكهروضوئية:

• أحادي البلورية (الكفاءة 13٪) ؛
• متعدد البلورات (كفاءة 7 - 9٪).

تعمل البلورات المفردة لمدة تصل إلى 30 عامًا ، لكنها حساسة لتقلبات الطقس: إذا كانت الشمس مغطاة بالغيوم ، فإن قوة العناصر ستنخفض بشكل كبير. يمكن تشغيل العناصر متعددة البلورات لمدة لا تزيد عن 20 عامًا ، لكنها لا تفقد قوتها في وجود السحب.

تصنيع البطاريات الشمسية

في الآونة الأخيرة ، أصبحت الطاقة المتجددة أكثر شيوعًا فيما بينها ، يجب تسليط الضوء على الطاقة الشمسية. إنه جيد لأنه لا ينضب. كمية الحرارة المنبعثة من الشمس كبيرة. اليوم ، عندما تتطور التقنيات الجديدة باستمرار ، فإن هذه الهدية الطبيعية تستحق الاستفادة منها. ولكن لجمع هذه الطاقة وتجميعها ، سيكون من الضروري تركيب الألواح الشمسية للشقة.

موقع التثبيت

لكي تعمل الألواح الشمسية بأكبر قدر من الكفاءة ، من الضروري مراعاة ميزات موقعها. على سبيل المثال ، إذا تم وضع البطارية في منطقة مظللة ، فلن تتمكن من توليد طاقة كافية للعمل بشكل طبيعي. نتيجة للتثبيت غير السليم ، قد يفشل التصميم تمامًا بعد فترة من الوقت ، وعدم وجود وقت لتبرير تكلفة الشراء.

يجب توجيه الألواح الشمسية للشقة نحو الشمس. من المهم إجراء التثبيت بحيث يسقط تدفق ضوء الشمس على الخلايا الشمسية للبطارية معظم اليوم. إذا كان المنزل يقع في نصف الكرة الشمالي ، فيجب توجيه السطح الأمامي للجهاز نحو الجنوب. إذا كنت في نصف الكرة الجنوبي ، فيجب عليك تركيب البطاريات بحيث تواجه الشمال. يعد المنحدر أيضًا جانبًا مهمًا ويعتمد على الموقع الجغرافي. كما ينصح الخبراء ، يجب أن تكون زاوية الميل مساوية لخط العرض الذي يقع فيه.

إذا لم يكن المنزل يقع على خط الاستواء ، فيجب إجراء تصحيح الزاوية حسب الوقت من السنة. من المهم توفير الوصول إلى البطاريات. الاختراع بسيط ، لكن الأوساخ والغبار يمكن أن يغطيا سطحه الأمامي بمرور الوقت ، وفي الشتاء يمكن تغطية البطارية بالثلج. إذا حدث هذا ، فإن تراكم الطاقة سينخفض. لحل المشكلة ، يجب تنظيف قاعدة الهيكل بانتظام. من المهم أن تتذكر أن طبقة من الثلج على سطح البطارية يمكن أن توقف توليد الطاقة ، لذلك تحتاج إلى مراقبة حالة هذا الجزء من الألواح.

خطوات التثبيت

يمكنك تركيب الألواح الشمسية للشقة بنفسك. من المهم تحديد مكان وجودهم ؛ يمكن أن تصبح المزارع الخاصة أو سطح المنزل مكانًا. إذا توقفت عند الخيار الأخير ، فعليك تثبيت ملفات التعريف وتثبيت الألواح في البراغي. يوصى باستخدام أدوات تثبيت لهذا الغرض ، والتي يتراوح قطرها من 6 إلى 8 مم.

إذا قمت بتثبيت الألواح الشمسية لشقة على ملفات التعريف ، فسيؤدي ذلك إلى إصلاحها في حالة ثابتة وتوفير مساحة على الشرفة. عند إجراء التثبيت في مزارع الأرض ، يجب عليك أولاً شرائها. عادة ما تكون عبارة عن مقاطع أو زوايا أو عناصر حديدية من الألومنيوم يتم توفيرها بشكل قابل للطي.

منهجية العمل

لتنفيذ العمل ، بالإضافة إلى السحابات ، ستحتاج إلى مفاتيح ، يعتمد حجمها على معلمات البراغي. لتركيب الألواح الشمسية في شقة ما ، تحتاج إلى تجميع المزارع ، ثم اختيار مكان ، مسترشداً بالنصائح الواردة أعلاه. يمكن أن يكون مكان التثبيت هو السقف. يتم تثبيت التصميم عليه في المكان المخصص ، ثم يتم تثبيت الألواح.

في المرحلة النهائية ، من المهم التأكد من أن البطاريات لا تتحرك حتى مع هبوب رياح قوية. بمجرد اكتمال الخطوات المذكورة أعلاه ، يمكنك المتابعة لتوصيل البطاريات باللوحات. سيتم توصيل أولهم بوحدات تحكم أو محولات.

تركيب الميزات

إذا قررت تركيب الألواح الشمسية لشقة في مبنى سكني ، فعليك دراسة الفروق الدقيقة في التركيب. مهما كان نوع التثبيت الذي تختاره ، فأنت بحاجة إلى مراقبة زاوية الميل. من المهم ملاحظة أن البطاريات ، إذا تم تركيبها بشكل غير صحيح ، قد تكون مظللة ببعضها البعض. إذا قمت بتثبيت العناصر على نفس المستوى ، فبمساعدة المزارع ، يمكنك تكوين عدة مستويات. من المهم مراعاة المسافة لتجنب التظليل.

من أجل استخدام المساحة المتاحة بشكل أكثر كفاءة ، يجب الجمع بين تقنيات تخطيط البطارية. على سبيل المثال ، يمكن استكمال البطاريات المثبتة على السطح بأنظمة أرضية. من المهم أن نتذكر أنه بعد تركيب الألواح الشمسية لن يكون من الممكن رفض خدمات شبكات الطاقة المحلية ، لأن المنازل بها أجهزة كثيفة الطاقة مثل التلفزيونات والمكاوي والسخانات الكهربائية ، والتي من أجلها سيتم شحن الوحدات. لا تكفي. لذلك ، قبل تركيب الألواح الشمسية في الشقة ، عليك التفكير فيما إذا كان الحدث سيكون فعالاً من حيث التكلفة. بعد إجراء جميع الحسابات ، من الضروري شراء الأجزاء الرئيسية للنظام وهي:

• الألواح الشمسية
• المراكم؛
• محولات.
• مراقب.

كما تبين الممارسة ، فإن المشكلة الرئيسية عند تركيب البطاريات والمراكم هي اختيار المكان المناسب. يجب أن تتعرض الألواح الشمسية لأشعة الشمس معظم اليوم ، فهناك عدد قليل جدًا من هذه الأماكن في الشقة ، وبالتالي فإن الاختيار صغير. للقيام بذلك ، يمكنك استخدام الجدران الأقرب إلى الشرفة وتزجيج الشرفة. هذا صحيح إذا كان تركيب السقف غير ممكن.

غالبًا ما يتم تثبيت البطاريات مؤخرًا على زجاج الشرفة ، لكن هذا يؤثر سلبًا على الإضاءة الطبيعية في الشقة. يجد بعض المستهلكين جوانب إيجابية في هذا الناتج ، والتي ترتبط بتأخير الأشعة فوق البنفسجية. يمكن إجراء التثبيت في هذه الحالة في إطار الشرفة أو على الزجاج.

يمكن تركيب مجموعة من الألواح الشمسية للشقة باستخدام هذه التقنية فقط إذا كانت الشرفة في الجانب المشمس ، وإلا فلن يكون التثبيت منطقيًا. ستكون النقطة المهمة التالية هي العثور على مكان لموقع العناصر المتراكمة. عند شراء مجموعة متوسطة للشقة ، يجب أن تحصل على بطاريات من 20 إلى 30 قطعة. بالنسبة لشقة في منزل لوحة ، هذه المنطقة كبيرة جدًا. سيكون من الصعب وضع مثل هذا العدد من البطاريات.

يمكنك حل المشكلة بوضع العناصر في الجزء العلوي من سقف الشرفة. ومع ذلك ، نادرًا ما يستخدم هذا المكان. للقيام بذلك ، عادةً ما يتم إنشاء رف توجد عليه جميع البطاريات ، والتي لن تكون مرئية في هذه الحالة ، بالإضافة إلى أنها لن تتداخل. من المهم أن تتذكر كتلة العناصر ، يمكن أن يختلف وزن كل منها من 15 إلى 20 كجم ، لذلك يجب أن يكون الرف موثوقًا به.

ما هو المهم أن نتذكر

من الضروري إيلاء اهتمام خاص لعزل الرف. هذا يرجع إلى حقيقة أنه في الطقس البارد ، قد تنخفض سعة البطاريات إذا لم تكن محمية من الصقيع. لكي لا تعمل البطاريات عبثًا ، يجب عزلها بجودة عالية. إذا لم يتم تثبيت المصادر البديلة بشكل صحيح ، فستواجه فقط تكاليف غير ضرورية. لذلك يجب إعادة النظر في رأيك بخصوص بعض الأجهزة الكهربائية.

قبل تركيب البطاريات ، يوصي الخبراء بالتخلي عن المستهلكين الأقوياء واستبدالهم بأخرى أقل استهلاكًا للطاقة. على سبيل المثال ، سيحل الكمبيوتر المحمول أو الكمبيوتر محل لوحات البلازما بشكل مثالي. فهي ليست كثيفة الاستخدام للطاقة وتوفر كيلووات. سيكون الشرط الأساسي هو استخدام المصابيح الموفرة للطاقة ، لكن أجهزة الإضاءة LED تعد خيارًا مثاليًا.

خاتمة

يمكن تركيب الألواح الشمسية للشقة على الشرفة بشكل مستقل. لهذا ، فإن لوجيا هو الأنسب ، حيث يمكنك وضع أرفف في منطقة السقف في مساحتها. بالإضافة إلى ذلك ، يجب عزلها بمواد رقيقة عازلة للحرارة.

بالحديث عن الألواح الشمسية ، كل واحد منا ، أولاً وقبل كل شيء ، يعني استخدامها في مكان ما في البلد أو في منزله الريفي. لكن قلة من الناس يعتقدون أن البطاريات التي تستهلك الطاقة الشمسية يمكن تركيبها على سطح مبنى سكني ، وفي هذه الحالة ، سيكون للنظام الشمسي مزايا أكثر بكثير.

تم تطوير هذه الممارسة بشكل كبير في العديد من الدول الأوروبية ، لكن الخبر السار هو أن روسيا ليست بعيدة عنهم. تم تجهيز عشرات المنازل في مناطق مختلفة من البلاد بالفعل بألواح شمسية ، مما أدى إلى خفض تكاليف الإضاءة عدة مرات. من هو الرائد؟ كيف ينظم هذا النظام؟ إجابات على هذا وأسئلة أخرى في الأقسام التالية.

ما هي مجموعة الألواح الشمسية المناسبة؟

ليست هناك حاجة للحديث عن الاستبعاد الكامل لشبكة الطاقة المركزية من حياة سكان مبنى سكني. تحتوي كل شقة على عدد كبير من الأجهزة الكهربائية ، ومن الواضح أن النظام الشمسي غير مناسب لتشغيلها. ولكن قد يتم تنفيذ إنارة الشوارع والمصاعد والتدفئة على حساب الطاقة الشمسية.

بالإضافة إلى تركيب الألواح الشمسية ، سيكون من الضروري توفير استبدال المصابيح المتوهجة التقليدية بمصابيح LED التي تستهلك طاقة أقل بكثير. سيسمح لك استخدام مستشعرات الحركة بتشغيل الإضاءة فقط إذا لزم الأمر ، باستثناء تشغيل المصابيح طوال الليل. تدل الممارسة على أن مثل هذا النظام يمكن أن يقلل السعر لكل 1 كيلوواط بمتوسط ​​70-90٪.

تنظيم نظام لمبنى سكني

كلما زادت قوة النظام الشمسي المشتراة ، ارتفع سعره ، ولكن من ناحية أخرى ، انخفضت تكلفة عنصر فردي واحد. ستكلف مجموعة الألواح الشمسية التي يشتريها سكان المنزل بأكمله أقل بكثير لكل شخص من النظام المثبت في منزل ريفي. يتمتع نظام SB بالمزايا التالية:

1. لا حاجة لمساحة إضافية للتثبيت. يتم تركيب مجموعة الألواح الشمسية على سطح المنزل وعلى جانبه المواجه للجنوب.
2. يمكن إنفاق الطاقة المتراكمة خلال ساعات النهار على الإضاءة وتشغيل المصاعد ليلاً.
3. تقضي المباني الشاهقة على أحد العيوب الرئيسية للتركيب على الأسطح - التظليل بالأشياء الموجودة في الحي. هذا يساهم في الإضاءة الجيدة للوحات المركبة ، ونتيجة لذلك ، إنتاجية عالية.
4. أسطح معظم المنازل مسطحة ، مما يسهل أيضًا تركيب البطاريات.

اتضح أن فائدة الألواح الشمسية للشقة ستكون أكبر بكثير من فائدة المنزل الريفي. على سبيل المثال ، في سويسرا ، تم تطبيق نظام مماثل لمبنى سكني منذ 20 عامًا. تُستخدم مجموعة SB المثبتة عليها لتسخين المياه وتسخينها للاحتياجات المنزلية. في روسيا ، لا تتمتع أنظمة مماثلة بهذا الحجم الهائل ، لكنها موجودة أيضًا. مزيد من التفاصيل في القسم التالي.

البيوت الشمسية في المناطق الروسية

لنبدأ بالعاصمة. كموقع تجريبي ، حيث تم تركيب مجموعة من أربعة ألواح شمسية ، تم تقديم المنزل رقم 15 ، الواقع في Leontievsky Lane. علاوة على ذلك ، تم تنفيذ هذه الفكرة بالفعل منذ 6 سنوات. اليوم ليس المبنى الوحيد الذي يعمل بالطاقة الشمسية في موسكو. تميزت إدارة منطقة Svyatoshinsky أيضًا ، بمبادرة منها تم تركيب 18 بطارية على سطح المنزل في بولجاكوف ، 19. يتم إنفاق الطاقة المتولدة على الإنارة ، والسندرات ، والمداخل. وفقًا لمطور مجمع الطاقة الشمسية في Leontievsky Lane ، فإن نظامهم قد أتى ثماره بالفعل في غضون عامين.

في أكتوبر من هذا العام ، تم تشغيل منزل موفر للطاقة في إقليم كراسنويارسك ، والذي تم تسخينه من خلال حقيقة أن مجموعة من المجمعات مثبتة على سطح المنزل ، والتي تقوم بتسخين المياه في الغلايات في الطابق السفلي من المبنى. كما تم تنفيذ أنظمة مماثلة في كيميروفو وإقليم ألتاي. لم يقف سكان يكاترينبورغ جانبًا أيضًا. بمبادرتها الخاصة ، قامت شراكة المنزل في 8 Rodonitovaya بتركيب مجموعة من المجمعات ، والتي من المقرر استخدامها لتدفئة الشقق. بالطبع ، نحن نتحدث عن مصدر إضافي للإمداد الحراري ، لكن هذا بالفعل تقدم كبير بالنسبة للروس.

تم العثور على أكبر عدد من المنازل ، حيث يتم تنفيذ الإضاءة باستخدام SB ، في القوقاز. في قرية Essentukskaya ، تم بالفعل فصل 7 منازل على الأقل عن شبكة إمداد الطاقة المركزية بفضل الوحدات الشمسية والبطاريات ومصابيح LED المثبتة. هذا يسمح لأصحاب الشقق بتوفير ما يصل إلى 2000 روبل في الشهر. وفي نوفوتشركاسك ، في يوليو من هذا العام ، تم تشغيل منزل ، وتم توفير الماء الساخن فيه أيضًا من قبل مجلس الأمن.

أعد المقال عبد الله ريجينا

الألواح الشمسية على سطح منزل في يكاترينبورغ:

علم البيئة

مرحبًا Geektimes. هذا المقال هو استمرار للجزء السابق حول شاحن السفر "". بدت لي فكرة استخدام بطارية شمسية لشحن العديد من الأدوات واعدة جدًا ، ولكن بالطبع لا يكفي 21 وات كشاحن عالمي - أريد أن أكون قادرًا على الشحن ليس فقط في الطقس المشمس ، ولكن لهذا تحتاجه احتياطي الطاقة. لذلك ، تم شراء الألواح الشمسية الكاملة وبدأت التجارب معها.

ما جاء منه ، تفاصيل تحت الخفض.

حديد

1. لوحة للطاقة الشمسية

هناك خيارات مختلفة هنا ، ولكن القيد الرئيسي على الشرفة هو توفر مساحة خالية. لفهم ترتيب الأسعار ، تكلف بطارية 50 وات حوالي 5000 روبل وتبدو كما يلي:

أبعاد اللوحة مم - 540x620x30 ، الوزن 4 كجم.

تختلف أحجام الشرفات ، بناءً على أبعاد الألواح ، فمن الممكن تمامًا وضع قطعتين أو أربع قطع دون أي مشاكل ، ولن تتناسب بعد الآن. للاختبار ، تم شراء لوحتين بقدرة 50 وات. تعطي هذه البطارية حوالي 18 فولت تحت الحمل أو 24 فولت بدونها ، مما يعني أنه عند استخدام بطاريتين ، تحتاج إلى الاعتماد على جهد إجمالي يصل إلى 50 فولت (على سبيل المثال ، تعمل العديد من محولات التيار المستمر التي تعمل بالتيار المستمر عادةً حتى 30 فولت). يمكنك توصيل البطاريات بالتوازي ، لكن الخسائر الناتجة عن طول الأسلاك ستكون أعلى قليلاً.

2. تحكم

يوجد خياران هنا:

- ألواح شمسية + تحكم + بطارية

هذا تصميم كلاسيكي: تقوم وحدة التحكم بشحن البطارية عند وجود الشمس ، ويستخدم المستخدم هذه الطاقة عندما يحتاج إليها.

يتمتع هذا النظام بالعديد من المزايا:

يمكن استخدام الطاقة في أي وقت ، وليس فقط عندما تكون خفيفة ،
- القدرة على توصيل العاكس والحصول على خرج 220 فولت ،
- كمكافأة ، مصدر احتياطي في المنزل في حالة انقطاع التيار الكهربائي.

هناك عيب واحد فقط: استخدام بطارية عالية السعة يقتل بشكل أساسي الصداقة البيئية لفكرة هذا الحدث. عدد دورات الشحن / التفريغ للبطاريات محدود ، فهي لا تحب التفريغ الزائد ، بالإضافة إلى أن البطاريات وأجهزة التحكم باهظة الثمن. يتراوح سعر جهاز التحكم من 1000 روبل لأرخص إصدار من PWM ، إلى 10000-20000 روبل للإصدار الأكثر تكلفة (والأكثر كفاءة) مع دعم MPPT (يمكنك قراءة ما هو MPPT). سعر البطارية من 5000 روبل لبطارية جل عادية 40-50Ah ، والبعض يستخدم بطاريات LiFePo4 ، فهي بالطبع أغلى.

- انفرتر شبكي

هذه التكنولوجيا هي الواعدة في الوقت الحالي.

خلاصة القول هي أن المحول يحول ويعطي الطاقة مباشرة إلى الشبكة الكهربائية المنزلية. في الوقت نفسه ، تنخفض الطاقة المستهلكة من الشبكة العامة ، ويسجل عداد الكهرباء بالمنزل قراءات أقل.

من الناحية المثالية ، إذا كانت الألواح الشمسية توفر طاقة كافية لجميع المستهلكين ، فلن تزيد القيمة على عداد الكهرباء على الإطلاق. وإذا كان استهلاك الشقة / المنزل أقل من إنتاج الألواح الشمسية ، فإن العداد سيسجل "تصدير" الطاقة ، والتي يجب أن يأخذها مزود الكهرباء في الاعتبار. ومع ذلك ، في روسيا ، مثل هذا المخطط لا يعمل بعد - علاوة على ذلك ، تعتبر معظم عدادات الكهرباء القديمة "modulo" للطاقة ، أي سيتعين عليك أيضًا دفع ثمن الطاقة المزودة. يبدو أنه في عام 2017 ، تم التعهد بحل مشكلات التوليد المصغر على المستوى القانوني. لكن بالمناسبة ، بالنسبة للألواح الموجودة على الشرفة ، كل هذا مجرد اهتمام نظري - إنتاجها صغير جدًا.

سعر العاكس الشبكي من 100 دولار ، اعتمادًا على الطاقة. بشكل منفصل ، تجدر الإشارة إلى المحولات الدقيقة - يتم وضعها مباشرة على البطارية ، وتقوم على الفور بإعطاء جهد التيار الكهربائي ، ومع ذلك ، فإن الطاقة الموصى بها للألواح لا تقل عن 200 واط. يتم تثبيت العاكس مباشرة على الجدار الخلفي للوحة الشمسية ، وهذا يسمح لك بتوصيلها على النحو التالي:

لكن بالنسبة للشرفة ، هذا بالطبع لا علاقة له بالموضوع.

اختبارات

بادئ ذي بدء ، كان من المثير للاهتمام معرفة الطاقة الحقيقية التي يمكن الحصول عليها من الألواح الشمسية. لهذا الغرض ، تم شراء لوحة ADS1115 ADC لـ Raspberry Pi مقابل 15 دولارًا:

إنه سهل الاستخدام ، حيث يتم تقسيم جهد الدخل بواسطة مقسم ويتم تغذيته بمدخل تناظري ، ولدينا قيم رقمية عند الإخراج. تتوفر مصادر للعمل مع ADC. لقد اشتريت أيضًا مستشعر تيار ACS712 ، تم صنع مستشعر الجهد من مجموعة من المقاومات (تم العثور على تصنيف واحد فقط في المنزل). كحمل ، تم تركيب لمبة 100 واط تقليدية. بالطبع ، لم تحترق من 48 فولت (المصباح مصمم ل 220 فولت) ، ولكن بالكاد توهج. تبلغ مقاومة اللولب 42 أوم ، مما يسمح لك بتقدير الطاقة تقريبًا بالجهد (على الرغم من أن مقاومة المصباح المتوهج غير خطية ، إلا أنها ستفعل لتقدير تقريبي).

بدت النسخة التجريبية الأولى كما يلي:

علماء التقنية لا يشاهدون!

تم الانتهاء من الكود المصدري بحيث يتم حفظ البيانات والوقت الحالي في ملف CSV ، وتم تشغيل خادم ويب على Raspberry Pi لتنزيل الملفات عبر الشبكة المحلية.

نتائج يوم صافٍ نموذجي مع غائم جزئيًا تبدو كالتالي:

يمكن ملاحظة أن ذروة الجهد تحدث في الصباح الباكر ، وهو نتيجة للتركيب غير الصحيح للألواح - من الناحية المثالية ، لا ينبغي أن تقف عموديًا.

وهذا ما يبدو عليه "الفشل" في اليوم الذي ظهرت فيه السحب وبدأت تمطر:

بالنظر إلى الجهد 44V ومقاومة فتيل المصباح 42 أوم ، يمكننا تقدير تقريبي (نتجاهل عدم خطية مقاومة المصباح) ، في أحسن الأحوال ، الطاقة الناتجة هي P = U * U / R = 46W . للأسف ، فإن كفاءة لوحة 100 واط عند تركيبها عموديًا ليست جيدة جدًا - فأشعة الشمس لا تسقط على اللوحة بزاوية قائمة. في أسوأ الحالات (غائم ، ممطر) ، تنخفض الطاقة حتى إلى 10 وات. في الشتاء والصيف ، ستختلف أيضًا الطاقة الإجمالية المستلمة.

تبين أن تجربة عودة الطاقة مباشرة إلى الشبكة لم تنجح: ببساطة لم يعمل العاكس بقدرة 500 وات بقدرة 45 وات. من حيث المبدأ ، كان هذا متوقعًا ، لذلك تم ترك العاكس للمستقبل حتى الانتقال إلى مكان به شرفة أكبر.

نتيجة لذلك ، نظرًا لقرار التخلي عن البطاريات العازلة ، كان خيار العمل الوحيد هو استخدام محولات dc-dc مباشرة: على سبيل المثال ، يمكن لمحول كهذا شحن أي أجهزة USB ، فهو يحتوي بالفعل على موصل USB عند خرجه:

هناك طرز أغلى قليلاً ، ولديها حد أقصى أعلى للتيار وعدد أكبر من موصلات USB:

هناك أيضًا فكرة للعثور على محول dc-dc لشحن كمبيوتر محمول ، واختيارهم على موقع eBay كبير جدًا.

خاتمة

هذا النظام تجريبي بطبيعته ، لكن بشكل عام يمكننا القول إنه يعمل. كما ترون من الرسم البياني ، من حوالي الساعة 7 صباحًا إلى 5 مساءً ، يكون خرج الطاقة من اللوحات أكثر من 30 واط ، وهو ، من حيث المبدأ ، ليس سيئًا للغاية. في طقس غائم جدًا ، تكون النتائج أسوأ بالطبع.

بالطبع ، ليس هناك شك في الجدوى الاقتصادية - عند توليد 40 واط * ساعة لمدة 7 ساعات ، سيتم توليد 2 كيلو واط * ساعة في الأسبوع. يمكن للجميع تقدير العائد في أسعار منطقتهم بمفردهم. بالطبع ، السؤال ليس في السعر ، ولكن في اكتساب الخبرة ، وهو أمر مثير للاهتمام دائمًا.

لكن أين نضع الطاقة ، لا يزال السؤال مفتوحًا. استخدام 40 وات لشحن أجهزة USB أمر مبالغ فيه. توجد محولات ربط شبكية 300 واط على موقع eBay بجهد تشغيل يبلغ 10.5-28 فولت ، ولكن هناك القليل من المراجعات عليها ، ولا أريد إنفاق 100 دولار على الاختبار. إذا لم يتم العثور على حل مناسب ، يمكننا أن نفترض أن لوحة 50 وات واحدة هي الأمثل للشرفة - يمكنها شحن أدوات مختلفة ، والتكرار في هذه الحالة ضئيل للغاية.

على الأقل الآن تم تحويل جميع الأجهزة الرقمية المنزلية (الهواتف والأجهزة اللوحية) إلى "الطاقة الخضراء" دون الكثير من المتاعب. لا تزال هناك فكرة يجب التفكير فيها باستخدام بطارية LiFePo4 المخزنة مؤقتًا - لكن مسألة اختيار كل من البطارية ووحدة التحكم لا تزال مفتوحة.

بالإضافة إلى ذلك: كما هو مقترح في التعليقات ، يمكنك استخدام بطارية الرصاص ، مثل بطارية السيارة. نعم ، إنها رخيصة حقًا وتعمل ، مع لوحة 100 واط ، تكفي وحدة تحكم كهذه ، بتكلفة تتراوح من 10 إلى 20 دولارًا فقط على موقع eBay.

يهتم الكثير من الناس باستخدام الطاقة الشمسية المجانية. بعضها يقوم بتركيب أنظمة الطاقة الشمسية على أسطح المنازل ، والبعض الآخر على قطع الأراضي الشاغرة. لكن ليس لدى الجميع مثل هذه الفرصة بسبب عدم وجود منزل فردي منفصل ، لذلك يقوم المزيد والمزيد من مالكي الشقق بتركيب الألواح الشمسية المولدة للطاقة على الشرفة.

تركيب ألواح الشرفات

يجب أن تتمتع البطاريات الشمسية التي تعمل في الشرفة ، نظرًا للمساحة المحدودة لموقع تركيبها ، بكفاءة عالية في استخدام الطاقة مع أبعاد شاملة مضغوطة إلى حد ما. لتحقيق هذا الهدف ، تم تجهيز لوحات الشرفات بمحولات عالية السعة ذات خرج كهربائي مرتفع وتظل تعمل بأحمال الذروة القصوى.

يتم تضمين العناصر التالية في الحزمة القياسية للألواح الشمسية للشقة:

• البطارية؛
• العاكس.
• رقائق أشباه الموصلات
• نظام التحكم المعياري.

تعمل رقائق أشباه الموصلات على تحويل الطاقة الشمسية الموجهة إليها إلى طاقة كهربائية. يقوم التيار المتولد بشحن البطارية ، حيث يتراكم مخزون الكهرباء المولدة. هناك حاجة إلى العاكس لتحويل جهد التيار المستمر للبطارية إلى تيار متردد ، أي كما هو الحال في منفذ تقليدي.

تتضمن معظم التركيبات الشمسية الحديثة أيضًا أجهزة إضافية ، مثل وحدات التحكم ومخرجات USB ، والتي يمكن توصيل المصابيح الكهربائية والمصابيح المحمولة والهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة المنزلية الصغيرة بها لإعادة الشحن.

الفروق الدقيقة في تركيب البطاريات

يقع نظام تحويل الطاقة الشمسية بالكامل على شرفة الشقة ، ولا يحتاج إلى رعاية خاصة واهتمام مستمر. العامل الوحيد المهم جدًا الذي يجب مراعاته هو يعد وجود درجة حرارة موجبة في موقع البطاريات أمرًا إلزاميًا.في فصل الشتاء ، يمكن أن تفقد البطاريات جزءًا كبيرًا من شحنتها بسبب التعرض للصقيع.

من المستحسن تثبيت رقائق أشباه الموصلات على زجاج الشرفة ، على الرغم من أنه من الممكن أيضًا تثبيت الألواح البلاستيكية السفلية لهيكل إطار النافذة في مكانها. في الخيار الأول ، ستمنع ألواح الطاقة مرور ضوء الشمس إلى الغرفة ، لكن هذا مفيد جدًا في أيام الصيف الصافية والحارة. بالإضافة إلى ذلك ، سيتم توفير الحماية من الأشعة فوق البنفسجية.

يوصى بوضع العناصر الأكثر ضخامة في النظام بأكمله ، البطاريات ، تحت السقف ، بحيث لا تشغل مساحة قابلة للاستخدام وتحتفظ بالمظهر الجمالي للشرفة. من الأفضل وضع العاكس وصندوق التحكم أسفل البطاريات بقليل.

ممارسة التطبيق

في الظروف المناخية الروسية ، يوصي الخبراء باستخدام وحدات الكريستالات شديدة الحساسية لتيار ضعيف من ضوء الشمس. يتم تصفيح هذه الوحدات بمادة متينة تحمي الألواح من الثلج والمطر وتأثيرات الطقس الأخرى.

بالنسبة للشرفة القياسية ، يختار الناس غالبًا أربعة ألواح متعددة الكريستالات ، وتوجههم إلى الجانب الجنوبي. يجب ألا تقع الوحدة في منطقة التظليل للمنازل أو الأشجار المجاورة. في وقت الصيف مثل هذا النظام قادر على توليد ما يصل إلى 2 كيلوواط ساعة من الكهرباء يوميًا، وهو ما يكفي لإضاءة الشقة بأكملها الموفرة للطاقة ، وشحن الهاتف المحمول والكمبيوتر المحمول ، أو لتشغيل ثلاجة صغيرة أو تلفزيون. في فصل الشتاء ، يتم تقليل تشمس أشعة الشمس بشكل كبير ، لذلك تعمل الوحدة كمصدر طاقة احتياطي أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

سلبيات أنظمة الطاقة الشمسية

العيب الرئيسي في تركيب الألواح الشمسية على الشرفة هو قلة كفاءة الطاقة من حيث توفير الكهرباء لجميع الأجهزة الكهربائية في الشقة. لا تستطيع هذه الأنظمة توليد تيار كافٍ لتشغيل سخان المياه أو الموقد الكهربائي أو الغسالة أو الثلاجة القوية ، إلخ.

عادة ، يتم تصميم ما يسمى بـ "المنازل الشمسية" قبل وقت طويل من بنائها. في الوقت نفسه ، يتم تحديد موقع المبنى الأكثر ملاءمة لتشغيل أنظمة الطاقة ، مع مراعاة ميزات البنية التحتية. بفضل التصميم الصحيح للمشروع ، فإن مجمعات الطاقة الشمسية هذه قادرة على ضمان تشغيل نظام الإضاءة بالكامل لمبنى سكني والمناطق المجاورة ، وأنظمة اتصالات الطاقة والأمن.

يعد نظام الطاقة الشمسية للشقة أمرًا مكلفًا إلى حد ما ، لذا فإن تكلفة تركيبه تؤتي ثمارها في وقت طويل نسبيًا. تشمل التكاليف الإضافية أيضًا تكلفة إعادة تجهيز الإضاءة وتركيب مصابيح LED الاقتصادية.

قبل أن تقرر تركيب الألواح الشمسية في الشقة ، من المهم تقييم جميع الإيجابيات والسلبيات. من الضروري الموازنة بين الاستثمار المطلوب للأموال والعائد في شكل ربح. لا يستحق استخدام نظام الطاقة الشمسية على الشرفة إلا إذا دفع تكلفة تركيبه في وقت قصير.