Håpet om å ha energiuavhengighet: å kunne drive hjemmet ditt uten en månedlig forbruksbetaling og ikke bli påvirket av strømbrudd eller strømbrudd, blir mer vanlig. Drivkraften bak denne innsatsen er solenergisystemet «utenfor-nettet». Nettbaserte-nettsystemer er ikke fysisk eller på annen måte avhengige av kraftselskapet for drift, det samme er nettilknyttede systemer, men er i stedet et fullstendig selvstendig-system for kraftproduksjon, lagring og distribusjon. Et solenergisystem uten-nett er et eksempel på et "lukket sløyfe"-system, og vil gi strøm til en hytte i skogen, bobil eller bobil, eller andre avsidesliggende steder som ikke har tilgang til strømnett.
Den eneste måten å oppnå fullstendig frakobling fra energileverandøren er å ha et uavhengig solenergisystem på eiendommen din. Å installere bare et par solceller på taket ditt er ikke nok for å gjøre dette; du må først bestemme hvor mye strøm du bruker og deretter designe et uavhengig solenergisystem som kan gi deg den mengden strøm. Solenergisystemet må også være passende dimensjonert for dine spesifikke energiforbruksbehov, siden kjøp av for mange eller for få elektriske solcellepaneler vil resultere i bortkastet energi samt hyppig utarming av batterier og nesten ingen inntekter fra installasjonen. Denne artikkelen gir en sammenligning av noen av de viktigste faktorene du bør vurdere når du oppretter et solenergisystem med lave driftskostnader og pålitelig-langsiktig ytelse.
1. Kjernekomponenter: Systemets anatomi
For å utføre beregninger nøyaktig, er det viktig å først forstå funksjonen til hver av de fire komponentene som utgjør et-nettbasert (-frittstående) system.
Solcellepaneler (fotovoltaiske): Så godt som alle solcelleanlegg består av solcellepaneler og deres ulike teknologier. Cellene på solcellepanelet som omdanner lys (solstråling) til elektrisitet (DC - likestrøm) kalles fotovoltaiske celler og prosessen der de konverterer lys til elektrisitet kalles fotovoltaisk effekt.
DC ladekontroller (forskrift):DC-elektrisiteten strømmer fra solcellepanelene inn i denne enheten som brukes som en gateway. Ladekontrollerens primære ansvar er å regulere spenningen og mengden strøm som kommer fra solcellepanelene dine, slik at du ikke overlader batteriene, og dermed sikre at batteriene ikke blir skadet.
For systemer utenfor-nettet vil det foretrukne valget av kontrolleren være en Maximum Power Point Tracking (MPPT)-kontroller over en eldre PWM-modell (Pulse Width Modulated), ettersom MPPT-kontrollere sporer det maksimale strømpunktet for solcellepaneler, og gir langt større effektivitet enn PWM-kontrollere, og spesielt i kalde eller overskyede værforhold.
Batteribank (lagring):Batteribanken regnes som hjertet av et-nettbasert solsystem. Siden 100 % av solenergiproduksjonen ikke skjer om natten, er det derfor nødvendig å ha noe til å lagre all overflødig elektrisk energi som produseres i løpet av høye strømproduksjonstimer for bruk om natten så vel som på overskyet/regnværsdager.
Selv om oversvømmede bly-syrebatterier er billigere i-frontkostnad; Lithium Iron Phosphate (LiFePO₄)-batterier er i ferd med å bli en ny industristandard batteritype for nye installasjoner på grunn av deres mye lengre levetid, større utladningsdybder og vedlikeholdsfrie-drift.
Inverter:Mengden energi som er lagret i batteriene dine er lav likespenning. De fleste husholdningsapparater bruker imidlertid vekselstrøm (AC) spenning for å fungere. For å konvertere den lave likespenningen fra batteriene til brukbar AC-spenning (vanligvis enten 120 volt eller 240 volt) for andre apparater (lys, kjøleskap osv.), må du kjøpe en omformer.
For å betjene sensitivt utstyr trenger du en ren sinusbølgeomformer siden den gir en jevn sinusbølgeutgang (ideelt for at sensitivt elektronisk utstyr skal fungere skikkelig).
2. Det kritiske første trinnet: Belastningsanalysen
Du kan ikke velge noen komponent før du vet hvor mye strøm du faktisk bruker. Denne prosessen kalles en lastanalyse eller energirevisjon.
For å finne ut hvor mange watt som bruker kontoret eller hjemmet ditt på daglig basis (for å utføre denne beregningen), må du vite flere opplysninger om alle apparater du bruker. Spesifikt må du vite hvor mye strøm som brukes av hvert av apparatene dine per-watt-basis, hvor lenge enhetene kjører hver dag, og hvor mange watt som forbrukes i timen av apparatene. En annen grunn til at systemer utenfor-nettet ikke oppfyller brukernes forventninger, er at få systemer har blitt dimensjonert riktig basert på toppbruk.
3. Dimensjonering av batteribanken: Autonomifaktoren
Med ditt daglige forbruk kjent, kan du dimensjonere batteribanken. Nøkkelspørsmålet her er «Days of Autonomy». Dette refererer til hvor mange dager du vil at systemet skal kjøre uten innspill fra solen (dvs. under en snøstorm eller lengre overskyet periode).
De fleste designere av-nettbaserte system anbefaler minst 2-3 dagers autonomi for sine off-grid-systemer. I tillegg er det avgjørende å unngå overdreven utlading av batteriene for å forlenge levetiden. Med litiumbatterier kan det være akseptabelt å bruke 80-90 %, men dette må tas med i kapasitetsberegningen.
4. Dimensjonering av solcellepanelet: Lading av banken
Solcellepanelet må være kraftig nok til å lade opp batteribanken samtidig som den forsyner den daglige belastningen. Hovedvariabelen her er Peak Sun Hours. Dette er ikke det samme som totale dagslystimer; det er antall timer per dag når sollysintensiteten i gjennomsnitt er 1000 watt per kvadratmeter.
Et sted i Arizona kan få 6 toppsoltimer, mens et sted i Seattle kan få bare 3. For å bestemme størrelsen på solcellepanelet ditt deler du det daglige forbruket på stedets toppsoltimer.
5. Omformeren og systemspenningen
Du må også velge en inverter som kan håndtere strømstøtet eller maksimal belastning. Selv om det normale forbruket ditt kan være lavt, kan en vannpumpe eller kjøleskapsmotor bruke 3 til 5 ganger det normale forbruket når det først ble slått på. En omformer som ikke kan støtte denne overspenningen vil utløses.
Systemspenningen 12V, 24V eller 48V må bestemmes. Mindre systemer (dvs. varebiler eller små hytter) har en tendens til å bruke 12V, så 24V eller 48V-systemer er vanligvis nødvendig i hjemmene på grunn av den økte avstanden mellom batteriene og apparatene. Systemer med høyere spenning er fordelaktige fordi rimeligere og tynnere kobberledninger kreves, og strømtapet er mindre over avstand.
6. Plassering, effektivitet og tilpasningsevne
Til slutt, tekniske spesifikasjoner er ikke de eneste faktorene. Den fysiske plasseringen av panelene dine er avgjørende. På den nordlige halvkule bør paneler ideelt sett vende mot sør med en helningsvinkel lik breddegraden din for å maksimere eksponeringen.
Videre fremhever nyere akademisk forskning behovet for «tilpasningsfaktorer» i off{0}}griddesign, spesielt i utviklingsområder. Faktorer som brukerens evne til å betale for vedlikehold, takets strukturelle integritet og til og med muligheten til å flytte systemet er viktige hensyn som ofte blir oversett i rammeverk for standard dimensjonering.
Konklusjon
Vurder det totale energibehovet og antall solcellepaneler du kan romme på det tilgjengelige taket eller bakken. Den eneste andre vurderingen er å velge mellom mono- og polypaneler. Det er en lang og svingete vei strødd med naturfag og matematikk. Likevel kulminerer soleventyret utenfor nettet i selvforsyning – en stor belønning. Bortsett fra den betydelige terskelen for kunnskap for nøyaktig å forutsi systembelastninger og minimere strømtap, er muligheten til å dimensjonere lagringsbatterier for å oppnå en autonom tilstand en nødvendighet. Evnen til å tilpasse solcellepaneler til lokale soltimer og velge passende vekselrettere er også en forutsetning for å bygge systemer som produserer ren strøm og fungerer i stille ensomhet i årene som kommer. Enten det er et DIY-system eller et Profesjonelt system, vil kunnskap om disse prinsippene få solen til å fungere for deg.
