Paneles solares para el hogar: diagramas de aplicación y conexión.

El contenido del artículo

• Características de la energía solar en latitudes medias.
• Viabilidad económica
• Los principales tipos de paneles solares.
• Equipo complejo de energía solar
• Aplicación para el hogar

La energía alternativa es cada vez más asequible. Este artículo le brindará una comprensión completa de la energía solar a escala local, los tipos de células y paneles solares, los principios de construcción de granjas solares y la viabilidad económica..

Características de la energía solar en latitudes medias.

La energía alternativa es muy atractiva para los residentes de latitudes medias. Incluso en las latitudes septentrionales, la dosis media anual de radiación diaria es de 2,3 a 2,6 kWh / m². Cuanto más cerca del sur, más alto es este indicador. En Yakutsk, por ejemplo, la intensidad de la radiación solar es 2,96, y en Khabarovsk – 3,69 kWh / m². Los indicadores en diciembre oscilan entre el 7% y el 20% del valor medio anual y se duplican en junio y julio.

A continuación se muestra un ejemplo del cálculo de la eficiencia de los paneles solares para Arkhangelsk, una región con uno de los indicadores de intensidad de radiación solar más bajos:

Dónde:

• Q es la cantidad media anual de radiación solar en la región (2,29 kWh / m²);
• A_apagado – coeficiente de desviación de la superficie del colector con respecto a la dirección sur (valor medio: 1,05);
• PAGS_nom – la potencia nominal del panel solar;
• A_sudor – factor de pérdidas en instalaciones eléctricas (0,85-0,98);
• Q_isp – la intensidad de radiación a la que se probó el panel (generalmente 1000 kWh / m2²).

Los últimos tres parámetros están indicados en el pasaporte de los paneles. Por lo tanto, si los paneles KVAZAR con una potencia nominal de 0,245 kW funcionan en las condiciones de Arkhangelsk, y las pérdidas en la instalación eléctrica no superan el 7%, entonces un bloque de células fotovoltaicas proporcionará una generación de aproximadamente 550 Wh. En consecuencia, para un objeto con un consumo nominal de 10 kWh, se necesitarán unos 20 paneles..

Viabilidad económica

El período de amortización de los paneles solares es fácil de calcular. Multiplique la cantidad diaria de energía producida por día por el número de días por año y por la vida útil de los paneles sin reducción de potencia: 30 años. La instalación eléctrica considerada anteriormente es capaz de generar un promedio de 52 a 100 kWh por día, dependiendo de la duración de las horas de luz. El valor medio es de unos 64 kWh. Así, en 30 años, la central, en teoría, debería generar 700 mil kWh. Con una tasa de una parte de 3,87 rublos. y el costo de un panel es de aproximadamente 15,000 rublos, los costos se amortizarán en 4-5 años. Pero la realidad es más prosaica.

El hecho es que los valores de diciembre de la radiación solar son menores que el promedio anual en aproximadamente un orden de magnitud. Por lo tanto, el funcionamiento totalmente autónomo de la central eléctrica en invierno requiere de 7 a 8 veces más paneles que en verano. Esto aumenta significativamente la inversión, pero reduce el período de recuperación. La perspectiva de introducir una «tarifa verde» parece bastante alentadora, pero aún hoy es posible concluir un acuerdo para el suministro de electricidad a la red a un precio mayorista tres veces menor que la tarifa minorista. E incluso esto es suficiente para vender de forma rentable 7-8 veces el excedente de electricidad generada en el verano..

Los principales tipos de paneles solares.

Hay dos tipos principales de paneles solares..

Las células solares de silicio sólido se consideran las células de primera generación y son las más comunes: alrededor de 3/4 del mercado. Hay dos tipos de ellos:

• monocristalino (negro) tiene una alta eficiencia (0.2-0.24) y un precio bajo;
• El policristalino (azul oscuro) es más económico de fabricar, pero menos eficiente (0,12-0,18), aunque su eficacia disminuye menos con la luz difusa..

Las fotocélulas blandas se denominan células de película y se fabrican mediante pulverización de silicio o mediante una composición multicapa. Las celdas de silicio son más baratas de fabricar, pero su eficiencia es 2-3 veces menor que las cristalinas. Sin embargo, en luz difusa (crepúsculo, nublado) son más efectivos que el cristal..

Algunos tipos de películas compuestas tienen una eficiencia de aproximadamente 0,2 y cuestan mucho más que los elementos sólidos. Su uso en plantas de energía solar es muy cuestionable: los paneles de película son más susceptibles a la degradación con el tiempo. Su principal área de aplicación son las centrales eléctricas móviles con bajo consumo energético..

Los paneles híbridos incluyen, además de la unidad de fotocélula, un colector, un sistema de tubos capilares para calentar agua. Su ventaja no es solo el ahorro de espacio y la posibilidad de suministro de agua caliente. Debido a la refrigeración por agua, las células solares pierden menos rendimiento cuando se calientan.

Mesa. Resumen de fabricantes

Modelo	SSI Solar LS-235	SOLBAT MCK-150	Canadian Solar CS5A-210M	Chinaland CHN300-72P
País	Suiza	Rusia	Canadá	China
Un tipo	Policristal	Monocristal	Monocristal	Policristal
Potencia a 1000 kWh / m2, W	235	150	210	300
Numero de elementos	60	72	72	72
Voltaje: sin carga / bajo carga, V	36,9 / 29,8	18/12	45,5 / 37,9	36,7 / 43,6
Corriente: bajo carga / cortocircuito, A	7.88 / 8.4	8,33 / 8,58	5,54 / 5,92	8.17 / 8.71
Peso, kg	diecinueve	12	15,3	24
Dimensiones, mm	1650x1010x42	667x1467x38	1595x801x40	1950x990x45
Precio, frotar.	13,900	10,000	14,500	18150

Equipo complejo de energía solar

Las baterías generan hasta 40 V de corriente continua durante el funcionamiento. Para utilizarlas con fines domésticos, se requieren una serie de transformaciones. El siguiente equipo es responsable de esto:

1. Paquete de baterías. Permite utilizar la energía generada por la noche y en horas de baja intensidad. Se utilizan baterías de helio con una tensión nominal de 12, 24 o 48 V.
2. Los controladores de carga mantienen una duración óptima de la batería y transfieren la energía requerida a los consumidores. El equipo necesario se selecciona para los parámetros de baterías y acumuladores..
3. El inversor de voltaje convierte CC en CA y tiene una serie de funciones adicionales. Primero, el inversor establece la prioridad de la fuente de voltaje, y si hay una falta de energía, «mezcla» la energía de otra. Los inversores híbridos también permiten transferir el excedente de energía generada a la red de la ciudad..

1 – paneles solares 12 V; 2 – paneles solares 24 V; 3 – controlador de carga; 4 – batería 12 V; 5 – iluminación 12 V; 6 – inversor; 7 – automatización del «hogar inteligente»; 8 – bloque de batería 24 V; 9 – generador de emergencia; 10 – principales consumidores de 220 V

Aplicación para el hogar

Los paneles solares se pueden utilizar para absolutamente cualquier propósito: desde compensar la energía recibida y suministrar líneas individuales hasta la completa autonomía del sistema eléctrico, incluida la calefacción y el suministro de agua caliente. En este último caso, la aplicación a gran escala de tecnologías de ahorro de energía desempeña un papel importante: recuperadores y bombas de calor..

En uso mixto, la energía solar utiliza inversores. En este caso, la energía puede dirigirse a la operación de líneas o sistemas individuales, o para compensar parcialmente el uso de la electricidad de la ciudad. Un ejemplo clásico de un sistema de energía eficiente es una bomba de calor alimentada por una pequeña planta de energía solar con un banco de baterías..

1 – red de la ciudad 220 V; 2 – paneles solares 12 V; 3 – Iluminación de 12V; 4 – inversor; 5 – controlador de carga; 6 – principales consumidores de 220 V; 7 – batería

Tradicionalmente, los paneles se instalan en los techos de los edificios y, en algunas soluciones arquitectónicas, reemplazan por completo la cubierta del techo. En este caso, los paneles deben estar orientados hacia el lado sur de tal manera que la incidencia de los rayos en el plano sea perpendicular..