Painéis solares para casa: diagramas de aplicação e conexão

A energia alternativa está se tornando mais acessível. Este artigo lhe dará uma compreensão completa da energia solar em escala local, tipos de células e painéis solares, princípios de construção de fazendas solares e viabilidade econômica..

Paineis solares para uso doméstico. Diagramas de aplicação e conexão

Características da energia solar em latitudes médias

A energia alternativa é muito atraente para residentes de latitudes médias. Mesmo nas latitudes do norte, a dose de radiação diária média anual é de 2,3-2,6 kWh / m2. Quanto mais próximo ao sul – maior é o indicador. Em Yakutsk, por exemplo, a intensidade da radiação solar é 2,96, e em Khabarovsk – 3,69 kWh / m2. Indicadores em dezembro variam de 7% a 20% do valor médio anual, e em junho e julho dobram.

Aqui está um exemplo de cálculo da eficiência de painéis solares para Arkhangelsk, uma região com um dos mais baixos indicadores de intensidade de radiação solar:

Paineis solares para uso doméstico. Diagramas de aplicação e conexão

Onde:

  • Q é a quantidade média anual de radiação solar na região (2,29 kWh / m2);
  • PARAfora – coeficiente de desvio da superfície do coletor em relação ao sentido sul (valor médio: 1,05);
  • Pnom – a potência nominal do painel solar;
  • PARAsuor – fator de perda em instalações elétricas (0,85-0,98);
  • QISP – a intensidade de radiação na qual o painel foi testado (geralmente 1000 kWh / m22).

Paineis solares para uso doméstico. Diagramas de aplicação e conexão

Os três últimos parâmetros são indicados no passaporte dos painéis. Assim, se os painéis KVAZAR com potência nominal de 0,245 kW operarem nas condições de Arkhangelsk e as perdas na instalação elétrica não ultrapassarem 7%, então um bloco de fotocélulas fornecerá uma geração da ordem de 550 Wh. Consequentemente, para um objeto com um consumo nominal de 10 kWh, cerca de 20 painéis serão necessários.

Viabilidade economica

O período de retorno do investimento para painéis solares é fácil de calcular. Multiplique a quantidade diária de energia produzida por dia pelo número de dias por ano e pela vida útil dos painéis sem desclassificação – 30 anos. A instalação elétrica considerada acima é capaz de gerar em média 52 a 100 kWh por dia, dependendo da duração do dia. O valor médio é de cerca de 64 kWh. Assim, em 30 anos, a usina em tese deve gerar 700 mil kWh. Com uma taxa unitária de 3,87 rublos. e o custo de um painel é de cerca de 15.000 rublos, os custos serão pagos em 4-5 anos. Mas a realidade é mais prosaica.

Paineis solares para uso doméstico. Diagramas de aplicação e conexão

O fato é que os valores de dezembro da radiação solar são menores do que a média anual em cerca de uma ordem de magnitude. Portanto, a operação totalmente autônoma de uma usina no inverno requer de 7 a 8 vezes mais painéis do que no verão. Isso aumenta significativamente o investimento, mas reduz o período de retorno. A perspectiva de introdução de uma “tarifa verde” parece bastante animadora, mas ainda hoje é possível celebrar um contrato de fornecimento de eletricidade à rede a um preço de atacado três vezes inferior ao da tarifa de varejo. E mesmo isso é suficiente para vender com lucro de 7 a 8 vezes o excedente de eletricidade gerada no verão.

Os principais tipos de painéis solares

Existem dois tipos principais de painéis solares.

As células solares de silício sólido são consideradas as células de primeira geração e são as mais comuns: cerca de 3/4 do mercado. Existem dois tipos deles:

  • monocristalino (preto) tem uma alta eficiência (0,2–0,24) e um baixo preço;
  • policristalino (azul escuro) é mais barato de fabricar, mas menos eficaz (0,12-0,18), embora sua eficiência diminua menos na luz difusa.

Paineis solares para uso doméstico. Diagramas de aplicação e conexão

As fotocélulas moles são chamadas de células de filme e são feitas de spray de silício ou por uma composição multicamadas. As células de silício são mais baratas de fabricar, mas sua eficiência é 2 a 3 vezes menor do que as cristalinas. No entanto, em luz difusa (crepúsculo, nublado), eles são mais eficazes do que o cristal.

Paineis solares para uso doméstico. Diagramas de aplicação e conexão

Alguns tipos de filmes compostos têm uma eficiência de cerca de 0,2 e custam muito mais do que os elementos sólidos. Seu uso em usinas de energia solar é altamente questionável: os painéis de filme são mais suscetíveis à degradação com o tempo. Sua principal área de aplicação são usinas móveis com baixo consumo de energia.

Os painéis híbridos incluem, além do bloco de fotocélulas, um coletor – sistema de tubos capilares para aquecimento de água. A sua vantagem não reside apenas na economia de espaço e na possibilidade de abastecimento de água quente. Devido ao resfriamento de água, as células solares perdem menos desempenho quando aquecidas.

Tabela. Visão geral dos fabricantes

Modelo SSI Solar LS-235 SOLBAT MCK-150 Canadian Solar CS5A-210M Chinaland CHN300-72P
País Suíça Rússia Canadá China
Um tipo Policristal Monocristal Monocristal Policristal
Potência a 1000 kWh / m2, W 235 150 210 300
Número de elementos 60 72 72 72
Tensão: sem carga / sob carga, V 36,9 / 29,8 18/12 45,5 / 37,9 36,7 / 43,6
Corrente: sob carga / curto-circuito, A 7,88 / 8,4 8,33 / 8,58 5,54 / 5,92 8,17 / 8,71
Peso, kg dezenove 12 15,3 24
Dimensões, mm 1650x1010x42 667x1467x38 1595x801x40 1950x990x45
Preço, esfregue. 13.900 10.000 14.500 18150

Equipamento complexo de energia solar

As baterias geram corrente contínua de até 40 V. Para uso doméstico, são necessárias várias transformações. O seguinte equipamento é responsável por isso:

  1. Pacote de bateria. Permite utilizar a energia gerada à noite e em horários de baixa intensidade. Baterias de hélio com tensão nominal de 12, 24 ou 48 V são usadas.
  2. Os controladores de carga mantêm a vida útil da bateria ideal e transferem a energia necessária aos consumidores. O equipamento necessário é selecionado para os parâmetros de baterias e acumuladores.
  3. O inversor de tensão converte DC em AC e tem uma série de funções adicionais. Primeiro, o inversor define a prioridade da fonte de tensão e, se houver falta de energia, ele “mistura” a energia de outra. Os inversores híbridos também permitem que o excedente da energia gerada seja transferido para a rede da cidade.

Paineis solares para uso doméstico. Diagramas de aplicação e conexão 1 – painéis solares 12 V; 2 – painéis solares 24 V; 3 – controlador de carga; 4 – bateria 12 V; Iluminação 5 – 12V; 6 – inversor; 7 – automação “casa inteligente”; 8 – bloco de bateria 24 V; 9 – gerador de emergência; 10 – principais consumidores de 220 V

Aplicação doméstica

Os painéis solares podem ser usados ​​para absolutamente qualquer finalidade: desde a compensação da energia recebida e fornecimento de linhas individuais até a completa autonomia do sistema de energia, incluindo aquecimento e abastecimento de água quente. Neste último caso, um papel importante é desempenhado pela aplicação em larga escala de tecnologias de economia de energia – recuperadores e bombas de calor..

Em uso misto, a energia solar usa inversores. Nesse caso, a energia pode ser direcionada para a operação de linhas ou sistemas individuais ou para compensar parcialmente o uso da eletricidade da cidade. Um exemplo clássico de um sistema de energia eficiente é uma bomba de calor alimentada por uma pequena usina solar com um banco de baterias.

Paineis solares para uso doméstico. Diagramas de aplicação e conexão 1 – rede municipal 220 V; 2 – painéis solares 12 V; 3 – iluminação 12V; 4 – inversor; 5 – controlador de carga; 6 – principais consumidores de 220 V; 7 – bateria

Tradicionalmente, os painéis são instalados nos telhados dos edifícios e, em algumas soluções arquitetônicas, eles substituem completamente a cobertura do telhado. Neste caso, os painéis devem ser orientados para o lado sul de forma que a incidência dos raios no plano seja perpendicular.

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