في عصرنا الحديث ، يتم تطوير تقنيات مختلفة بنشاط توفر أقصى درجات الراحة في النشاط البشري. على وجه الخصوص ، من الجدير بالذكر أن تطوير مصادر الطاقة البديلة على قدم وساق. وخير مثال على ذلك هو الألواح الشمسية ، والتي يمكن الآن تركيبها على سطح منزلك. ويمكن لأي شخص شرائها. هذا صحيح بشكل خاص في الحالات التي يكون فيها المنزل بعيدًا عن خطوط الكهرباء. ولكن من أجل الشعور بجميع مزايا وفوائد مثل هذا الحل ، فإن الحساب الصحيح للألواح الشمسية ضروري.
معلومات عامة
التأثير الكهروضوئي ظاهرة فيزيائية تم اكتشافها في عام 1887 وأصبحت الأساس لتطوير الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء. تحت تأثير الضوء (الفوتونات) أو أي إشعاع كهرومغناطيسي آخر ، تنتقل طاقة هذه الجسيمات إلى إلكترونات المادة. بمعنى آخر ، بمساعدة الشمساستقبال الكهرباء
بعد اكتشاف هذه الظاهرة الفيزيائية أصبح من الضروري السيطرة عليها. لهذا الغرض ، تم إنشاء الخلايا الضوئية - أجهزة إلكترونية خاصة ذات حجم صغير. وهي تشمل مواد أشباه الموصلات.
في ظروف الإنتاج الصناعي ، أصبح من الممكن دمج محولات الطاقة المجهرية في لوحات ضخمة وفعالة. تنتج العديد من الشركات الحديثة تصميمات معيارية من السيليكون بكميات كبيرة. كفاءتها حوالي 18-22٪.
تشتمل البطارية الشمسية على عدة وحدات متشابهة تدخل من خلالها فوتونات ضوء الشمس إلى الدائرة الكهربائية في شكل تيار مباشر. ثم يدخلون إلى أجهزة التخزين أو يتم تحويلهم إلى شحنة تيار متناوبة (220 فولت). تسمح الطاقة الكهربائية الناتجة للأجهزة المنزلية بالعمل.
مميزات حساب الألواح الشمسية للمنزل
تأتي هذه العملية ، أولاً وقبل كل شيء ، لتحديد قوتهم. ولهذا من الضروري معرفة حمولة الطاقة التي ستقع على الهيكل بأكمله. بمعنى آخر ، كم كيلووات من الطاقة سيتم استهلاكها شهريًا
يمكن تحديد هذه القراءات من خلال مراقبة العداد الكهربائي. وإذا كانت القيمة في حدود 100 كيلوواط ، فيجب شراء الألواح بالضبط تلك التي يمكنها توليد مثل هذه الكمية من الطاقة.
كما يجدر النظر في أن عمل الطاقة الشمسيةالبطاريات في الوضع الكامل ممكن فقط في ضوء النهار. ستكون المشكلة الكاملة فقط عندما تكون السماء صافية. عندما تتغير زاوية سقوط أشعة الشمس ، وكذلك ظهور السحب في الأفق ، ستنخفض القوة بنسبة 20٪. سيحدث نفس الشيء في الطقس الغائم. كل هذا لا ينبغي نسيانه.
أي في عملية حساب الألواح الشمسية لمنزل خاص ، يجب أن تأخذ الفترة الزمنية التي تعمل فيها بكامل طاقتها. كقاعدة عامة ، هذه 7 ساعات - الفترة من 9 صباحًا إلى 4 مساءً. في نفس الوقت ، في فصل الصيف ، يمكن أن تعمل الألواح من الفجر حتى الغسق. لكن في الماضي ، ستكون نسبة القدرة على العمل في المنطقة 20-30٪ فقط. خلال الساعات المذكورة أعلاه يمكنك الحصول على 70٪ المتبقية.
القوة
كما فهمنا بالفعل ، فإن العامل الأساسي الذي يجب مراعاته عند حساب الألواح الشمسية هو حمل الطاقة. بعد كل شيء ، أداء البطاريات يعتمد بشكل كبير على كمية الكهرباء المطلوبة لتوفير المنزل:
- يتطلب إنشاء محطة كاملة استخدام لوحات قوية - من 150 إلى 250 واط.
- للحفاظ على أداء الإضاءة الريفية فقط ، يمكنك الحصول على بطاريات منخفضة الطاقة - لا تزيد عن 50 وات ، وهو ما يكفي.
كيف تجري مثل هذه الحسابات؟
استهلاك الطاقة الأساسي
قبل حساب البطارية الشمسية والبطارية ، من الضروري تحديد الطاقة الإجمالية لجميع مستهلكي التيار الكهربائي المستخدم. تحقيقا لهذه الغاية ، يتم ضرب استهلاك الطاقة لكل وحدة (الأجهزة ، والمصابيح الكهربائية ، وما إلى ذلك) في عدد ساعات استخدامها فيخلال النهار
بعد ذلك ، قم بإضافة جميع البيانات المستلمة. النتيجة هي معدل استهلاك الكهرباء في اليوم (بالكيلوواط / ساعة). هذا هو المقدار الذي يجب أن تنتجه الألواح الشمسية ، وهذا هو الحد الأدنى للقيمة. ستعتمد الحسابات اللاحقة المتعلقة بعدد اللوحات وتكلفتها والمعلمات الأخرى على هذه البيانات.
ومع ذلك ، فإن النظام بأكمله لا يتكون فقط من الألواح الشمسية ، فهناك مكونات أخرى مدرجة هنا:
- عاكسات ؛
- بطاريات ؛
- وحدات تحكم الشحن.
عند حساب قوة الألواح الشمسية للمنزل ، لا ينبغي التقليل من ذلك أيضًا! في البطاريات ، هناك انخفاض في الطاقة - يصل إلى 20٪. في هذا الصدد ، في حسابات أخرى ، يجب زيادة القيمة الأساسية التي تم الحصول عليها بهذا المبلغ.
مستهلكو الكهرباء
يمكنك أن تجد في كل منزل عددًا من أكثر الأجهزة الضرورية. ستعمل التقنية التالية دائمًا في ساعات معينة:
- ثلاجة ؛
- تلفزيون ؛
- كمبيوتر ؛
- غسالة
- غلاية
- حديد ؛
- فرن ميكروويف (لكن ليس لدى كل شخص واحد)
هناك أيضًا أجهزة أخرى ، وفي غيابها تفقد الحياة المستوى المطلوب من الراحة. بالإضافة إلى ذلك ، يضيء عدد معين من المصابيح ، والتي يمكن أن تصل إلى مائة ، على أراضي العقارات الخاصة كل يوم.
يوضح الجدول أدناهقوة الأجهزة الكهربائية التي يتم استخدامها في أغلب الأحيان.
| الأجهزة المنزلية | تصنيف الطاقة (W) | المدة التقريبية للعمل ليوم واحد (ساعات) | الاستهلاك اليومي (كيلوواط ساعة) |
| ميكروويف | 500 | 2 | 3 |
| تلفزيون | 150 | 5 | 0، 8 |
| غسالة | 500 | 6 | 3 |
| ثلاجة | 500 | 3 | 1، 5 |
| مصابيح كهربائية | 200 | حوالي 10 | 2 |
| حديد | 1500 | 1 | 1، 5 |
| مفكرة | 100 | 5 | 0، 5 |
| 150 لتر غلاية | 1، 2 | 5 | 6 |
| تحكم | 5 | 24 | 0، 1 |
| العاكس | 20 | 24 | 0، 5 |
مع هذا الجدول ، من الملائم تنفيذ عملية بسيطةالحساب الرياضي للألواح الشمسية. في هذا المثال بالذات ، تبلغ قيمة الاستهلاك اليومي 18.9 كيلو وات ساعة. هذا فقط دون مراعاة ما لا نستخدمه عادة كل يوم - غلاية كهربائية ، مجفف شعر ، مضخة ، معالج طعام ، إلخ. وبالتالي ، في المتوسط ، يمكن الحصول على ما يصل إلى 25 كيلو واط في الساعة (على الأقل).
النقطة المهمة هي التشمس
قبل البدء في حساب عدد الألواح الشمسية ، يجب أن تأخذ في الاعتبار شيئًا مثل التشمس. بشكل تقريبي ، يجب فهم هذا المصطلح على أنه كمية الطاقة الشمسية التي تنخفض لكل وحدة مساحة. هذه معلمة مهمة للغاية ، وبدون ذلك يستحيل تحديد عدد اللوحات التي يجب شراؤها بالضبط.
بعد كل شيء ، حتى لو لم يكن هناك ما يكفي من ضوء الشمس ، بغض النظر عن مدى إنتاجية البطارية ، فلن تكون قادرة على إنتاج الطاقة اللازمة. لذلك ، تحتاج إلى فهم أهمية هذه المعلمة عند حساب الألواح الشمسية. بعد كل شيء ، سيعتمد المستوى المطلوب من إمدادات الطاقة على هذا.
بالطبع ، هذه المعلمة فردية بحتة لكل منطقة محددة من البلد. هناك طريقتان للحصول على هذه المعلومات الضرورية:
- أدلة متخصصة ؛
- موارد الأرصاد الجوية الإلكترونية.
كما تعلمون ، ستقع القيمة القصوى للتشمس في فترة الصيف. القيم الدنيا بشكل رئيسي في الأشهر الباردة.
عدد البطاريات
الآن يمكنك البدء في حساب عدد اللوحات. لهذا ، وجد القيمة للاستهلاك الأساسييجب قسمة الطاقة الكهربائية في اليوم على بيانات التشمس للشهر المطلوب
في الوقت نفسه ، من المهم أن نفهم أن الحساب يجب أن يتم على أساس شهري ، حيث يمكن أن تختلف البيانات إلى حد مختلف وأحيانًا مهم. الآن يبقى تقسيم القيمة الناتجة نتيجة حساب عدد الألواح الشمسية مرة أخرى ، فقط بواسطة معلمة الطاقة للوحة المحددة. يشار إلى هذه الخاصية في جواز السفر. إذا كانت النتيجة عددًا كسريًا ، فيتم تقريبها إلى قيمة عدد صحيح وأعلى فقط. ستكون هذه هي النتيجة النهائية.
بالطبع ، كلما زاد أداء اللوحة ، قل عددهم. وهنا يعتمد كل شيء بشكل أساسي على حجم ميزانية الأسرة ومساحة السطح. في الوقت نفسه ، من الضروري مراعاة فترة تشغيل النظام بأكمله. في الواقع ، مع انخفاض تشمس الألواح الشمسية ، ستكون هناك حاجة إلى المزيد أكثر من الظروف العادية.
الإنفاق الرشيد
بالتفكير في حساب الألواح الشمسية ، يجدر الانتباه إلى الإضاءة. ولكن ، كما لوحظ بالفعل ، يمكن أن يكون عدد المصابيح في أراضي منزل خاص كبيرًا - 100 أو أكثر. لهذا السبب ، يجدر الانتباه إلى المصابيح الموفرة للطاقة. نتيجة لذلك ، يمكن تحقيق وفورات كبيرة من حيث استهلاك الطاقة.
بالإضافة إلى ذلك ، يجب عليك شراء أجهزة منزلية لا تقل عن الفئة A وحتى A + و A ++ و A +++. في النهاية ، سيقلل مثل هذا الإجراء بشكل كبير من التكاليف التي سيتم إنفاقها على شراء الطاقة الشمسيةالألواح. بالإضافة إلى ذلك ، فإن معظم الأجهزة الحديثة مصممة فقط لاستهلاك 12 فولت.
وهذا هو بالضبط مقدار لوحات الصور التي يمكن إنتاجها ، دون استخدام أجهزة إضافية لتحويل التيار المباشر إلى جهد متناوب.
مثال الرياضيات
عند حساب عدد الألواح الشمسية للمنزل ، يجب على المرء أن يأخذ في الاعتبار موسم السنة الذي سيعمل فيه النظام بأكمله في الوضع الكامل. ومرة أخرى ، كل شيء هنا بسبب التشمس. اعتمادًا على الشهر ، قد يتطلب الأمر عددًا مختلفًا من لوحات الصور.
لفهم أوضح ، يجدر إعطاء مثال محدد:
- على سبيل المثال استهلاك الكهرباء اليومي في المنزل سيكون 15 كيلو وات ساعة
- معلمة التشمس - 3 kWh / m2.
- قوة لوحة واحدة 300W أو 0.3KW.
احسب العدد المطلوب من البطاريات (المشار إليه بالحرف N): N=15/3 / 0 ، 3=16 ، 6. تقريب القيمة الناتجة إلى عدد صحيح ، نحصل على النتيجة - 17 لوحة.
ومع ذلك ، في فصل الشتاء ، ينخفض التشمس بشكل كبير ويمكن أن يصل إلى 1 كيلو واط في الساعة / م2. في هذه الحالة ، ستحتاج إلى عدد أكبر من البطاريات - حتى 50.
عدد من الفروق الدقيقة
من ناحية أخرى ، ينطوي رفض اعتماد مصدر الطاقة المركزي على مزايا معينة. ولكن هناك أيضًا الوجه الآخر للعملة - مثل هذا الإجراء محفوف ببعض الفروق الدقيقة التي لا ينبغي استبعادها. وقبل كل شيء ، من الضروري أن نفهم أن الشمس لن تشرق طوال الأشهر ، بدون "استراحة" - بعد كل شيء ، النجم اللامعبحاجة أيضا إلى "راحة".
لهذا السبب عند حساب الألواح الشمسية يجب مراجعة أرشيف الأحوال الجوية في منطقة الإقامة من أجل تحديد عدد الأيام الملبدة بالغيوم. يمكن ملاحظة أن 7 أيام على الأقل في شهر واحد هي فترة طقس غير موات. في الوقت الحالي لن تتمكن الألواح الشمسية من توفير الكمية المطلوبة من الطاقة الكهربائية.
بالإضافة إلى ذلك ، يجب ألا تنسى تقصير اليوم في الخريف والربيع. تبعا لذلك ، يزداد عدد الأيام الملبدة بالغيوم. في هذا الصدد ، لاستقبال الطاقة الشمسية من مارس إلى أكتوبر ، من الضروري زيادة مجموعة الألواح بنسبة تصل إلى 50 ٪ ، اعتمادًا على منطقة الإقامة.
