Panel semikonduktor yang mengubah energi matahari menjadi listrik biasanya dipasang untuk satu tujuan - untuk memastikan pengoperasian peralatan rumah tangga. Penggemar ini tidak berhenti di situ dan mencoba mengadaptasi panel surya untuk memanaskan rumah. Kami menyarankan untuk mendiskusikan ide ini, pertimbangkan kemungkinan metode pemanasan menggunakan panel fotovoltaik. Keuntungan dari pembangkit listrik alternatif dan masalah keuangan lainnya tidak masuk akal, ini adalah masalah yang terpisah.
Cara kerja pembangkit listrik tenaga surya
Kami tidak akan mengambil waktu Anda dan berbicara tentang bagaimana modul semikonduktor menghasilkan arus. Tetapi jika Anda ingin mengatur pemanasan matahari di rumah pribadi, Anda perlu membayangkan prinsip stasiun fotovoltaik dan mengetahui semua nuansa yang mempengaruhi kekuatannya.
Pembangkit listrik tenaga surya (SES) terdiri dari unsur-unsur berikut (diperlihatkan dalam diagram di bawah):
- satu atau lebih panel yang menerima radiasi dari matahari;
- baterai isi ulang (baterai) yang mengakumulasi listrik yang dihasilkan;
- controller memonitor level pengisian, mengarahkan arus ke sirkuit yang diinginkan;
- inverter mengubah tegangan konstan panel surya menjadi arus bolak-balik 220 V.
Poin yang menarik. Harga modul tidak lebih dari 30% dari biaya satu set peralatan lengkap. 70% sisanya adalah baterai, unit inverter dan pengontrol. Aksesori dipilih untuk satu voltase operasi 12, 24 atau 48 volt.
Kami menyederhanakan algoritma sistem:
- Selama siang hari, baterai menghasilkan arus melalui pengontrol.
- Unit elektronik memperkirakan tingkat pengisian baterai, kemudian mengarahkan energi ke saluran yang diinginkan - untuk pengisian daya atau ke konsumen (ke inverter).
- Unit inverter mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik dengan parameter standar - 220 V / 50 Hz.
Ada 2 jenis pengontrol - PWM dan MPPT. Perbedaan antara keduanya terdiri dari metode pengisian elemen daya dan besarnya kehilangan tegangan. Blok MPPT lebih modern dan ekonomis. Baterai yang berbeda digunakan: asam timbal, gel, dan sebagainya.
Jika Anda berencana untuk menggunakan beberapa modul, maka mereka saling berhubungan dalam 3 cara:
- Skema koneksi paralel memungkinkan Anda untuk meningkatkan arus di sirkuit. Kontak "negatif" semua baterai terhubung ke satu saluran, kontak "plus" ke yang lain. Tegangan output tetap tidak berubah.
- Penggunaan sirkuit serial memungkinkan untuk meningkatkan tegangan output. Terminal "minus" pada panel pertama terhubung ke "plus" dari panel kedua dan seterusnya.
- Metode gabungan digunakan ketika Anda perlu mengubah kedua parameter - kekuatan dan tegangan saat ini. Beberapa modul dihubungkan secara seri, kemudian suatu kelompok dihubungkan ke jaringan bersama secara paralel dengan kelompok lain yang serupa.
Berapa banyak panel surya yang Anda butuhkan untuk memanaskan rumah
Tampaknya semuanya sederhana. Sekitar 10 kW = 10.000 watt energi panas akan digunakan untuk memanaskan pondok kecil seluas 100 m². Ini adalah 100 panel 0,1 kW atau 34 modul besar 300 watt. Anda tidak dapat meletakkan begitu banyak baterai di atap rumah, tetapi tidak ada pembicaraan tentang apartemen.
Referensi. Ukuran 1 sel fotovoltaik dengan kekuatan 100 W, diproduksi oleh teknologi polikristalin, adalah sekitar 1020 x 700 mm atau 0,71 m². Baterai 300 W yang serupa akan menempati 1.68 m² (170 x 99 cm).
Kami akan segera melakukan reservasi, hasil yang diperoleh tidak benar, karena tidak memperhitungkan secara spesifik sistem pengoperasian energi surya:
- Modul fotovoltaik memberikan daya maksimum ketika sinar jatuh pada sudut 90 ° terhadap bidang baterai.Jika Anda tidak membuat pelacak - mekanisme pelacakan yang memutar panel setelah pergerakan matahari, kami kehilangan sekitar 40% energi. Di sisi lain, perangkat semacam itu juga mengkonsumsi listrik.
- Jumlah radiasi matahari per 1 m² - insolasi - tergantung pada wilayah tempat tinggal, ketinggian, dan area yang diarsir. Faktor-faktor ini secara langsung mempengaruhi kinerja baterai.
- Seiring waktu, lapisan semikonduktor dari modul menurun, sebagai akibatnya, sekitar 1% dari daya listrik hilang setiap tahun.
- Jika lapisan fotoelektrik terlalu panas oleh matahari, kinerja panel juga menurun.
- Sebagian kecil energi hilang dalam peralatan terkait - inverter, pengontrol, baterai. Ini adalah pemanasan dangkal bagian - transformer, sirkuit mikro, dan elemen lainnya.
- Ketika permukaan kerja terkontaminasi dengan debu atau tertutup salju, kerugian tambahan terjadi.
- Perhatikan bahwa untuk memanaskan matahari di musim dingin, listrik yang dihasilkan harus cukup untuk memanaskan rumah dan mengisi baterai semalam.
Kesimpulan. Perhitungan universal daya listrik baterai yang cocok untuk semua negara dan wilayah tidak ada. Tetapi angka yang diumumkan di atas 10 kW perlu digandakan (setidaknya) untuk mendapatkan hasil yang layak dalam praktik. Anda akan membutuhkan panel 200 ratus watt seluas lebih dari 140 m².
Ada cara yang dapat diandalkan untuk mendapatkan data insolasi yang akurat dan menghitung kinerja panel surya dengan menghubungi perusahaan instalasi lokal Anda. Atau pelajarilah sendiri peta insolasi area tersebut.
Kami menyarankan pergi sebaliknya - untuk menggunakan pengalaman pemilik pembangkit listrik tenaga surya, baca ulasan mereka di forum tematik. Temukan pengguna di sana yang tinggal di daerah Anda jika Anda ingin mendapatkan bilangan real secara gratis. Berikut ini beberapa contohnya:
- Sistem otonom pasokan tenaga surya, yang terletak di wilayah Leningrad, Rusia. 6 panel masing-masing 0,22 kW (total 1,32 kW) dipasang, daya puncak pada hari tanpa awan musim dingin adalah 1.157 watt. Topik ini dibahas di forum berbahasa Rusia yang terkenal.
- Anapa, kinerja baterai - 2,2 kW, jumlahnya tidak ditunjukkan. Pada siang hari, pembangkit listrik menghasilkan sekitar 9 kW.
- Moskow, kekuatan SES 2,64 kW. Secara keseluruhan Juni, instalasi menghasilkan energi 304 kW.
Catatan. Anda akan menemukan ulasan dan data berguna lainnya tentang operasi SES di alamat ini.
Harap dicatat: kami hanya memperhitungkan energi matahari untuk pemanas, pemanas air, dan kebutuhan rumah tangga lainnya yang tidak diperhitungkan. Cara menghitung jumlah baterai dalam praktik, lihat video:
Metode pemanasan nyata
Seperti yang Anda pahami sebelumnya, sangat sulit (dan mahal) untuk mewujudkan pemanas listrik penuh rumah dengan panel surya. Tidak setiap pemilik akan memutuskan untuk membeli dan memasang panel di atas lahan seluas 100-150 m² untuk menghangatkan rumah atau pondok kecil. Jadi, skema boiler listrik + sistem air + radiator pemanas menghilang.
Namun gagasan memanaskan dengan modul surya masih belum bisa disebut utopia. Kami mencantumkan opsi yang diterapkan oleh pemilik rumah dalam praktik:
- panel plus AC inverter dengan koefisien efisiensi COP 3,5–4;
- menghubungkan baterai secara langsung ke pemanas listrik tanpa inverter;
- pembangunan stasiun tenaga surya penuh, penjualan listrik ke negara bagian, hasilnya digunakan untuk membayar pemanasan tradisional.
Tambahan. Penggunaan panel sebagai sumber energi tambahan untuk pemanasan dasar tidak masuk akal untuk didiskusikan - ini adalah solusi yang jelas.
Mari kita mulai dengan opsi ketiga, yang menarik bagi pengusaha. Di negara-negara di mana negara telah menetapkan apa yang disebut tarif hijau, pemilik rumah dapat menerima listrik dari sumber terbarukan dan memberikannya ke jaringan energi umum, menghasilkan keuntungan.Artinya, pemilik rumah memperoleh panel surya 200-300 yang sama, tetapi menjual energi dengan harga yang baik, dan tidak membuang banyak sia-sia.
Misalnya, di Ukraina, tarif hijau melebihi 3 kali (per Juni 2019). Hal ini diperlukan untuk menahan kondisi 1: kapasitas minimum SES adalah 30 kW. Bangun pembangkit listrik, suplai energi ke jaringan listrik, dan Anda beli tiga kali lebih murah.
2 opsi yang tersisa akan dipertimbangkan secara lebih rinci.
AC
Metode ini didasarkan pada efisiensi sistem split inverter yang memberikan panas empat kali lebih banyak ke bagian dalam rumah daripada energi yang dikonsumsi. Bagaimana mewujudkan pemanasan tersebut:
- Pertama-tama, kami memaksimalkan kehilangan panas bangunan - kami mengisolasi dinding, lantai dan atap, memasang jendela hemat energi. Indikator konsumsi panas yang ideal untuk rumah 100 m² - 6 kW.
- Kami membeli 2 AC dengan kompresor inverter yang beroperasi pada suhu jalan negatif. Kinerja total unit harus sama dengan kehilangan panas rumah, dalam kasus kami - 6 kW. Konsumsi "pemisahan" tersebut tidak akan melebihi 2 kW.
- Kami memasang stasiun tenaga surya yang mampu menyediakan pendingin udara sepanjang waktu.
- Untuk pemanasan pada hari-hari terdingin, ada baiknya memasang sumber panas tradisional - ketel, tungku kayu.
Video di akhir bagian ini mengonfirmasi bahwa rangkaian yang dijelaskan tersebut beroperasi penuh. Satu minus signifikan: pada suhu negatif, efisiensi pendingin udara menurun tajam, Anda tidak dapat melakukannya tanpa ketel. Di daerah beriklim sedang dan utara, modul surya saja tidak bisa mengatasinya.
Catatan. Sebagian besar sistem split inverter dapat berfungsi dalam cuaca beku hingga -15 ° C. Efisiensi COP berkurang menjadi 1,5-2 (dua kali lebih banyak panas dihasilkan saat listrik dikonsumsi).
Gunakan pemanas lokal
Kita berbicara tentang pengurangan yang signifikan dalam biaya sistem jika menggunakan konsumen yang bersahaja - pemanas kipas biasa. Karena kurangnya inverter, pemanas 12 volt harus dihubungkan ke modul surya (Anda dapat mengambil mobil atau melakukannya sendiri).
Cara merakit generator tenaga surya:
- Kami memasang jumlah baterai yang diperlukan dengan voltase operasi 12 volt.
- Kami menghubungkannya dengan kabel 2,5 mm² sesuai diagram di bawah ini - tanpa inverter.
- Kami menghubungkan beban - pemanas kipas daya rendah 12 V.
Di bawah ini dalam video, spesialis menjelaskan secara rinci semua nuansa koneksi seperti itu. Metode ini cocok untuk memanaskan setiap kamar dengan pemanas kipas 1-1,5 kW. Lebih sulit memanaskan seluruh rumah - Anda perlu mengumpulkan beberapa sirkuit terpisah dengan panel surya, agar tidak menambah potongan melintang kabel.
Kesimpulan akhir
Untuk membuat pemanasan penuh rumah pribadi dengan panel surya sangat sulit. Skenario yang kurang lebih realistis adalah penggunaan sistem split, atau lebih baik, pompa panas geotermal, sedikit tergantung pada suhu jalan. Instalasi mengkonsumsi listrik yang sedikit, sehingga dapat bekerja dari SES rumah.
Kami secara khusus mengecualikan masalah keuangan dari artikel, karena kami berbicara tentang masalah teknis. Tetapi Anda perlu memahami bahwa peralatan energi matahari - baterai, baterai, inverter dan unit kontrol - menghabiskan banyak uang. Untuk berhasil memecahkan masalah, Anda harus menjadi penggemar yang berpenghasilan baik.
Sirkuit dengan manifold vakum yang terhubung ke pemanas air tidak langsung akan lebih murah. Tetapi opsi ini memiliki kesulitannya sendiri, misalnya, akumulasi panas dan stagnasi kolektor selama panas. Tidak ada solusi mudah untuk tugas sulit memanfaatkan energi matahari.