सेमीकंडक्टर पैनल जो सूर्य की ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं, आमतौर पर एक उद्देश्य के लिए स्थापित किए जाते हैं - घरेलू उपकरणों के संचालन को सुनिश्चित करने के लिए। ये उत्साही लोग वहां नहीं रुकते हैं और घर को गर्म करने के लिए सौर पैनलों को अनुकूलित करने का प्रयास करते हैं। हम इस विचार पर चर्चा करने का सुझाव देते हैं, फोटोवोल्टिक पैनलों का उपयोग करके हीटिंग के संभावित तरीकों पर विचार करें। वैकल्पिक बिजली संयंत्रों और अन्य वित्तीय मुद्दों की लाभप्रदता का कोई मतलब नहीं है, यह एक अलग मुद्दा है।
सौर ऊर्जा संयंत्र कैसे काम करता है
हम आपका समय लेने नहीं जा रहे हैं और इस बारे में बात कर रहे हैं कि सेमीकंडक्टर मॉड्यूल किस तरह से करंट पैदा करते हैं। लेकिन अगर आप एक निजी घर के सौर हीटिंग को व्यवस्थित करना चाहते हैं, तो आपको फोटोवोल्टिक स्टेशन के सिद्धांत की कल्पना करने और इसकी शक्ति को प्रभावित करने वाली सभी बारीकियों को जानने की आवश्यकता है।
सौर ऊर्जा संयंत्र (SES) में निम्नलिखित तत्व होते हैं (नीचे चित्र में दिखाया गया है):
- एक या अधिक पैनल जो सूर्य से विकिरण प्राप्त करते हैं;
- रिचार्जेबल बैटरी (बैटरी) जो उत्पन्न बिजली को जमा करती है;
- नियंत्रक चार्ज स्तर की निगरानी करता है, वर्तमान को वांछित सर्किट में निर्देशित करता है;
- पलटनेवाला सौर पैनलों के निरंतर वोल्टेज को वर्तमान 220 वी में बदल देता है।
एक दिलचस्प बिंदु। मॉड्यूल की कीमत उपकरण के एक पूर्ण सेट की लागत का 30% से अधिक नहीं है। शेष 70% बैटरी, एक इन्वर्टर यूनिट और एक नियंत्रक है। सहायक उपकरण 12, 24 या 48 वोल्ट के एक ऑपरेटिंग वोल्टेज के लिए चुने जाते हैं।
हम सिस्टम के एल्गोरिथ्म को सरल करते हैं:
- दिन के उजाले घंटे के दौरान, बैटरी नियंत्रक के माध्यम से वर्तमान उत्पन्न करते हैं।
- इलेक्ट्रॉनिक इकाई बैटरी चार्ज स्तर का अनुमान लगाती है, फिर ऊर्जा को वांछित रेखा पर निर्देशित करती है - चार्ज करने के लिए या उपभोक्ताओं (इन्वर्टर) के लिए।
- इन्वर्टर इकाई धर्मान्तरित डायरेक्ट करेंट मानक मापदंडों के साथ वर्तमान बारी में - 220 वी / 50 हर्ट्ज।
2 प्रकार के नियंत्रक हैं - पीडब्लूएम और एमपीपीटी। दोनों के बीच अंतर बिजली तत्वों को चार्ज करने की विधि और वोल्टेज के नुकसान की परिमाण में होता है। MPPT ब्लॉक अधिक आधुनिक और किफायती हैं। विभिन्न बैटरी का उपयोग किया जाता है: लीड-एसिड, जेल, और इसी तरह।
आप कई मॉड्यूल का उपयोग करना चाहते हैं, तो वे 3 तरीकों से जुड़े हुए हैं:
- एक समानांतर कनेक्शन योजना आपको सर्किट में वर्तमान को बढ़ाने की अनुमति देती है। सभी बैटरियों के "नकारात्मक" संपर्क एक लाइन से जुड़े होते हैं, दूसरे से "प्लस" संपर्क। आउटपुट वोल्टेज अपरिवर्तित रहता है।
- एक सीरियल सर्किट का उपयोग आउटपुट वोल्टेज को बढ़ाना संभव बनाता है। पहले पैनल का "माइनस" टर्मिनल दूसरे के "प्लस" से जुड़ता है।
- संयुक्त पद्धति का उपयोग तब किया जाता है जब आपको दोनों मापदंडों को बदलने की आवश्यकता होती है - वर्तमान ताकत और वोल्टेज। कई मॉड्यूल श्रृंखला में जुड़े हुए हैं, फिर एक समूह समान नेटवर्क में अन्य समान समूहों के साथ जुड़ा हुआ है।
एक घर को गर्म करने के लिए आपको कितने सौर पैनलों की आवश्यकता होती है
ऐसा लगता है कि सब कुछ सरल है। 100 m will के एक छोटे से देश के कॉटेज को गर्म करने के लिए लगभग 10 kW = 10,000 वाट थर्मल ऊर्जा का उपयोग किया जाएगा। यह 100 kW के 100 पैनल या 300 वाट के 34 बड़े मॉड्यूल हैं। आप घर की छत पर इतनी सारी बैटरी नहीं डाल सकते, लेकिन अपार्टमेंट के बारे में कोई बात नहीं की गई है।
संदर्भ। पॉलीक्रिस्टलाइन तकनीक द्वारा निर्मित 100 W की शक्ति वाले 1 फोटोवोल्टिक सेल का आकार लगभग 1020 x 700 मिमी या 0.71 mov है। इसी तरह की 300 डब्ल्यू की बैटरी 1.68 वर्ग मीटर (170 x 99 सेमी) में रह जाएगी।
हम तुरंत आरक्षण कर देंगे, प्राप्त परिणाम गलत है, क्योंकि यह सौर ऊर्जा प्रणालियों के संचालन की बारीकियों को ध्यान में नहीं रखता है:
- जब किरणों बैटरी के विमान को ° 90 के कोण पर गिर फोटोवोल्टिक मॉड्यूल अधिकतम शक्ति प्रदान करता है।यदि आप एक ट्रैकर नहीं बनाते हैं - एक ट्रैकिंग तंत्र जो सूर्य की गति के बाद पैनल को घुमाता है, तो हम लगभग 40% ऊर्जा खो देते हैं। दूसरी ओर, इस तरह की डिवाइस भी बिजली की खपत करती है।
- सौर विकिरण की मात्रा प्रति 1 वर्ग मीटर - पृथक्करण - निवास के क्षेत्र, ऊंचाई, और छायांकित क्षेत्र पर निर्भर करता है। ये कारक सीधे बैटरी के प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं।
- समय के साथ, मॉड्यूल की अर्धचालक कोटिंग खराब हो जाती है, परिणामस्वरूप, लगभग 1% विद्युत ऊर्जा सालाना खो जाती है।
- यदि सूर्य द्वारा फोटोइलेक्ट्रिक परत को गर्म किया जाता है, तो पैनल का प्रदर्शन भी कम हो जाता है।
- ऊर्जा का एक छोटा सा हिस्सा संबंधित उपकरणों - इनवर्टर, कंट्रोलर, बैटरी में खो जाता है। यह भागों का एक सामान्य हीटिंग है - ट्रांसफार्मर, माइक्रोक्रिस्केट्स, और अन्य तत्व।
- जब काम की सतह धूल से दूषित होती है या बर्फ से ढकी होती है, तो अतिरिक्त नुकसान होता है।
- ध्यान दें कि सर्दियों में सूरज की गर्मी के लिए, उत्पन्न बिजली घर को गर्म करने और रातोंरात बैटरी चार्ज करने के लिए पर्याप्त होना चाहिए।
निष्कर्ष। सभी देशों और क्षेत्रों के लिए उपयुक्त बैटरी की विद्युत शक्ति की एक सार्वभौमिक गणना मौजूद नहीं है। लेकिन अभ्यास में एक सभ्य परिणाम प्राप्त करने के लिए 10 किलोवाट से ऊपर घोषित आंकड़ा दोगुना (कम से कम) होना चाहिए। आपको 140 वर्ग मीटर से अधिक क्षेत्र में 200 सौ वाट के पैनल की आवश्यकता होगी।
सटीक रोधन डेटा प्राप्त करने और अपने स्थानीय इंस्टॉलेशन कंपनी से संपर्क करके सौर पैनलों के प्रदर्शन की गणना करने का एक विश्वसनीय तरीका है। या क्षेत्र के विद्रोह मानचित्र का अध्ययन स्वयं करें।
हम दूसरे तरीके से जाने का सुझाव देते हैं - सौर स्वायत्त बिजली संयंत्रों के मालिकों के अनुभव का उपयोग करने के लिए, विषयगत मंचों पर उनकी समीक्षा पढ़ें। अपने क्षेत्र में रहने वाले उपयोगकर्ताओं को खोजें यदि आप मुफ्त में वास्तविक संख्या प्राप्त करना चाहते हैं। यहाँ कुछ उदाहरण हैं:
- सौर ऊर्जा आपूर्ति की स्वायत्त प्रणाली, लेनिनग्राद क्षेत्र, रूस में स्थित है। 0.22 किलोवाट प्रत्येक (कुल 1.32 किलोवाट) के 6 पैनल स्थापित किए गए थे, एक सर्दियों के बादल रहित दिन पर चरम शक्ति 1,157 वाट है। इस विषय पर प्रसिद्ध रूसी-भाषा मंच पर चर्चा की गई है।
- अनपा, बैटरी प्रदर्शन - 2.2 किलोवाट, संख्या इंगित नहीं की गई है। दिन के उजाले घंटे के दौरान, बिजली संयंत्र लगभग 9 किलोवाट उत्पन्न करता है।
- मॉस्को, एसईएस बिजली 2.64 किलोवाट। पूरे जून में, इंस्टॉलेशन ने 304 kW ऊर्जा उत्पन्न की।
ध्यान दें। आपको इस पते पर SES के संचालन पर समीक्षाएं और अन्य उपयोगी डेटा मिलेंगे।
कृपया ध्यान दें: हमने ताप, जल ताप और अन्य घरेलू जरूरतों के लिए केवल सौर ऊर्जा को ध्यान में रखा था। व्यवहार में बैटरी की संख्या की गणना कैसे करें, वीडियो देखें:
वास्तविक ताप विधियाँ
जैसा कि आप उनके पूर्वगामी को समझते हैं, सौर पैनलों वाले घर के पूर्ण इलेक्ट्रिक हीटिंग का एहसास करना काफी कठिन (और महंगा) है। प्रत्येक मालिक एक छोटे से घर या झोपड़ी को गर्म करने के लिए 100-150 वर्ग मीटर के क्षेत्र पर पैनल खरीदने और स्थापित करने का निर्णय नहीं करेगा। तो, इलेक्ट्रिक बॉयलर + वॉटर सिस्टम + हीटिंग रेडिएटर्स की योजना गायब हो जाती है।
लेकिन सौर मॉड्यूल के साथ हीटिंग के विचार को अभी भी यूटोपिया नहीं कहा जा सकता है। हम अभ्यास में घर के मालिकों द्वारा लागू किए गए विकल्पों को सूचीबद्ध करते हैं:
- दक्षता प्लस सीओपी गुणांक के साथ पैनल प्लस इन्वर्टर एयर कंडीशनर 3.5-4;
- इन्वर्टर के बिना बैटरी को सीधे इलेक्ट्रिक हीटर से कनेक्ट करना;
- एक पूर्ण सौर ऊर्जा स्टेशन का निर्माण, राज्य को बिजली की बिक्री, आय पारंपरिक हीटिंग के लिए भुगतान करने के लिए जाते हैं।
इसके अलावा। बुनियादी हीटिंग के लिए अतिरिक्त ऊर्जा स्रोतों के रूप में पैनलों का उपयोग चर्चा करने के लिए समझ में नहीं आता है - यह एक स्पष्ट समाधान है।
चलो तीसरे विकल्प से शुरू करते हैं, जो उद्यमियों के लिए दिलचस्प है। उन देशों में जहां राज्य ने तथाकथित ग्रीन टैरिफ की स्थापना की है, गृहस्वामी नवीकरणीय स्रोतों से बिजली प्राप्त कर सकते हैं और इसे आम ऊर्जा नेटवर्क को दे सकते हैं, जिससे लाभ हो सकता है।यही है, गृहस्वामी एक ही 200-300 सौर पैनलों का अधिग्रहण करता है, लेकिन एक अच्छी कीमत पर ऊर्जा बेचता है, और व्यर्थ में ज्यादा बर्बाद नहीं करता है।
उदाहरण के लिए, यूक्रेन में, हरे रंग का टैरिफ सामान्य 3 गुना (जून 2019 तक) से अधिक है। 1 शर्त का सामना करना आवश्यक है: एसईएस की न्यूनतम क्षमता 30 किलोवाट है। एक बिजली संयंत्र का निर्माण करें, ग्रिड को ऊर्जा की आपूर्ति करें, और आप तीन गुना सस्ता खरीदते हैं।
शेष 2 विकल्पों पर अधिक विस्तार से विचार किया जाएगा।
वातानुकूलन
विधि इन्वर्टर विभाजन प्रणालियों की प्रभावशीलता पर आधारित है जो ऊर्जा की खपत की तुलना में घर के अंदर चार गुना अधिक गर्मी पहुंचाती है। इस तरह के ताप का एहसास कैसे करें:
- सबसे पहले, हम इमारत के गर्मी के नुकसान को अधिकतम करते हैं - हम दीवारों, फर्श और छत को इन्सुलेट करते हैं, ऊर्जा-कुशल खिड़कियां स्थापित करते हैं। 100 वर्ग मीटर - 6 किलोवाट के घर के लिए एक आदर्श गर्मी खपत संकेतक।
- हम इन्वर्टर कंप्रेशर्स के साथ 2 एयर कंडीशनर खरीदते हैं जो नकारात्मक सड़क तापमान पर काम करते हैं। इकाइयों का कुल प्रदर्शन घर के गर्मी के नुकसान के बराबर होना चाहिए, हमारे मामले में - 6 किलोवाट। इस तरह के "विभाजन" की खपत 2 किलोवाट से अधिक नहीं होगी।
- हम एक सौर स्टेशन स्थापित कर रहे हैं जो घड़ी के चारों ओर एयर कंडीशनिंग प्रदान करने में सक्षम है।
- सबसे ठंडा दिनों पर हीटिंग के लिए, यह गर्मी के किसी भी पारंपरिक स्रोत को स्थापित करने के लायक है - एक बॉयलर, एक लकड़ी का स्टोव।
इस खंड के अंत में वीडियो पुष्टि करता है कि वर्णित सर्किट पूरी तरह से चालू है। एक महत्वपूर्ण माइनस: एक नकारात्मक तापमान पर, एयर कंडीशनर की दक्षता तेजी से घट जाती है, आप बॉयलर की मदद के बिना नहीं कर सकते। समशीतोष्ण और उत्तरी जलवायु में, सौर मॉड्यूल अकेले सामना नहीं कर सकते।
ध्यान दें। अधिकांश इनवर्टर स्प्लिट सिस्टम -15 डिग्री सेल्सियस तक ठंढ में कार्य कर सकते हैं। सीओपी दक्षता 1.5-2 तक कम हो जाती है (दो बार जितनी गर्मी पैदा होती है, उतनी ही बिजली की खपत होती है)।
स्थानीय हीटर का उपयोग
हम स्पष्ट उपभोक्ताओं का उपयोग करने के मामले में सिस्टम की लागत में महत्वपूर्ण कमी के बारे में बात कर रहे हैं - साधारण प्रशंसक हीटर। इन्वर्टर की कमी के कारण, 12-वोल्ट हीटर को सौर मॉड्यूल से जोड़ा जाना होगा (आप कार ले सकते हैं या इसे स्वयं कर सकते हैं)।
सौर ऊर्जा जनरेटर को कैसे इकट्ठा करें:
- हम 12 वोल्ट के ऑपरेटिंग वोल्टेज के साथ आवश्यक संख्या में बैटरी स्थापित करते हैं।
- हम उन्हें 2.5 मिमी² तारों के साथ नीचे के आरेख के साथ जोड़ते हैं - एक पलटनेवाला के बिना।
- हम लोड को जोड़ते हैं - 12 वी का कम-शक्ति वाला प्रशंसक हीटर।
वीडियो में नीचे, विशेषज्ञ ऐसे कनेक्शन की सभी बारीकियों का विस्तार से वर्णन करता है। विधि 1-40.5 किलोवाट हीटर वाले व्यक्तिगत कमरों को गर्म करने के लिए उपयुक्त है। पूरे घर को गर्म करना अधिक कठिन है - आपको सौर पैनलों के साथ कई अलग-अलग सर्किट को इकट्ठा करने की आवश्यकता है ताकि तारों के क्रॉस-सेक्शन को न बढ़ाया जाए।
अंतिम निष्कर्ष
सौर पैनलों के साथ एक निजी घर का पूर्ण हीटिंग करना बहुत मुश्किल है। एकमात्र या कम यथार्थवादी परिदृश्य विभाजन प्रणालियों का उपयोग है, या बेहतर, एक भूतापीय गर्मी पंप, सड़क के तापमान पर थोड़ा निर्भर है। स्थापना में बहुत कम बिजली की खपत होती है, इसलिए यह घरेलू एसईएस से काम कर सकता है।
हमने विशेष रूप से वित्तीय मुद्दों को लेख से बाहर रखा है, क्योंकि हम तकनीकी मुद्दों के बारे में बात कर रहे थे। लेकिन आपको यह समझने की आवश्यकता है कि सौर ऊर्जा के उपकरण - बैटरी, बैटरी, इनवर्टर और नियंत्रण इकाइयां - बहुत पैसा खर्च करते हैं। समस्या को सफलतापूर्वक हल करने के लिए, आपको एक अच्छी तरह से अर्जित उत्साही होने की आवश्यकता है।
एक अप्रत्यक्ष वॉटर हीटर से जुड़े वैक्यूम मैनिफोल्ड्स वाला एक सर्किट सस्ता होगा। लेकिन इस विकल्प की अपनी कठिनाइयां हैं, उदाहरण के लिए, गर्मी का संचय और गर्मी के दौरान कलेक्टर का ठहराव। सौर ऊर्जा के दोहन के कठिन कार्य का कोई आसान उपाय नहीं है।