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Calcolo di una centrale solare per la casa
La questione della generazione di elettricità con metodi alternativi è abbastanza rilevante ai nostri giorni. Un'opzione per fornire elettricità domestica è installare una centrale elettrica solare. Questa opzione può essere utilizzata come fonte alternativa aggiuntiva di elettricità o come principale, se esiste un compito di alimentazione a casa in assenza della possibilità di connettersi alle reti elettriche, ad esempio a causa della loro lontananza.
Il primo stadio nella realizzazione di questa idea è il calcolo del futuro centrale elettrica solare. In questo articolo, diamo raccomandazioni che aiuteranno a calcolare correttamente la potenza richiesta di una futura centrale solare e valutare correttamente la possibilità di attuare questa idea in base a vari fattori.
Dati di origine
Prima di tutto, è necessario determinare quali compiti dovrebbe svolgere una futura centrale elettrica. Il problema più importante è la disponibilità dell'alimentazione centralizzata e la sua affidabilità.
Prima opzione
La casa è collegata a reti elettriche, ma l'alimentazione è inaffidabile e c'è un problema di frequenti interruzioni di corrente. In questo caso, è necessario determinare quali compiti dovrebbe svolgere una centrale solare domestica.
Se le interruzioni di corrente sono brevi, il compito di una fonte alternativa di elettricità è fornire energia agli apparecchi elettrici più importanti.
È necessario analizzare quali apparecchi elettrici verranno utilizzati durante il periodo di interruzione dell'alimentazione e registrare la loro potenza e il tempo di funzionamento per ulteriori calcoli.
Seconda opzione
Gli stessi dati iniziali della prima versione, ma le interruzioni dell'alimentazione sono lunghe ed è necessario implementare una fonte di alimentazione di backup, fornendo tutti gli elettrodomestici necessari che vengono utilizzati quotidianamente in casa. Registriamo anche la potenza e la durata degli apparecchi elettrici.
Terza opzione
La casa non ha una connessione alle reti elettriche e non esiste alcuna possibilità di connessione per un motivo o per l'altro. In questo caso, la centrale solare fungerà da principale fonte di elettricità per la casa.
Se il problema dell'alimentazione domestica in casa viene risolto per la prima volta, è necessario pensare a quali apparecchi elettrici è programmato per funzionare in casa e scegliere la loro potenza, guidata dal principio di economia, cioè scegliere la potenza minima, poiché il costo di una centrale solare dipende direttamente dalla sua potenza.
L'implementazione dell'idea di una centrale solare è piuttosto costosa, quindi è necessario affrontare in modo molto responsabile il problema del calcolo dei carichi futuri e considerare tutte le possibili opzioni.
Calcolo di carichi di apparecchi elettrici
Nel calcolare i carichi di apparecchi elettrici, è necessario considerare separatamente ciascuno degli apparecchi elettrici, analizzando tutte le possibili sfumature del suo funzionamento.
È immediatamente necessario eliminare tutti gli apparecchi elettrici le cui funzioni possono essere implementate in un altro modo, senza l'uso di elettricità.
Elenchiamo gli apparecchi elettrici non pratici per l'alimentazione da una centrale solare e la corrispondente alternativa sostitutiva:
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forno elettrico, bollitore elettrico, stufe elettriche. Se viene utilizzato un forno elettrico per cucinare in casa, quindi in caso di interruzione di corrente, è possibile costruire un forno a combustibile solido, dove è possibile cucinare cibo, scaldare l'acqua e utilizzarlo anche per riscaldare la casa. Come opzione di backup, è possibile acquistare una stufa a gas con una bombola;
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scaldabagno elettrico.Un'alternativa è uno scaldacqua solare o l'implementazione di acqua di riscaldamento da una fornace; - pompa dell'acqua di pozzo. In caso di interruzioni di corrente, deve essere fornita la possibilità di immissione manuale di acqua dal pozzo. Se non vi è alcuna connessione alla rete elettrica per comodità di funzionamento quotidiano, è possibile includere la pompa nell'elenco dei carichi che saranno alimentati dalla futura centrale elettrica;
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graniglie, un mulino e altri dispositivi utilizzati nelle pulizie domestiche. In questo caso, possono essere preferiti i dispositivi manuali.
Separatamente, si dovrebbe dire dell'illuminazione della casa. Se esiste un alimentatore centralizzato per l'uso quotidiano, viene selezionato qualsiasi tipo di lampada in base alle preferenze personali. E per l'alimentazione autonoma è necessario dare la preferenza ai tipi più economici di lampade dall'assortimento disponibile, ovvero LED. È necessario scegliere il numero ottimale di lampade e la loro potenza per fornire il livello di illuminazione desiderato in un determinato luogo.
La casa dispone di elettrodomestici e dispositivi che hanno un grande potere, ma sono usati raramente. Non è pratico tenere conto della potenza di questi apparecchi elettrici durante la progettazione di una centrale solare, poiché il costo della centrale aumenterà in modo significativo, ma sostanzialmente questa potenza non verrà utilizzata. Tali dispositivi includono una saldatrice, uno strumento elettrificato (smerigliatrice angolare, martello perforatore, macchine per la lavorazione, ecc.).
In assenza di un alimentatore centralizzato per il funzionamento di tali apparecchi elettrici, si consiglia l'acquisto generatore diesel (benzina). La presenza di un generatore in casa offre il vantaggio che se i pannelli solari non hanno caricato la batteria, è possibile ripristinare la mancanza di carica accendendo il generatore.
Per una maggiore efficienza, affidabilità e capacità portante, è consigliabile implementare l'alimentazione autonoma a casa utilizzando due fonti alternative: pannelli solari e generatori eolici.
Maggiori informazioni sull'argomento:Generatori eolici o pannelli solari, quale è meglio scegliere?
La presenza di generatori eolici consente di aumentare la potenza totale dell'alimentazione autonoma e, possibilmente, tutti gli apparecchi elettrici, compresi quelli potenti, possono funzionare senza la necessità di un generatore. In ogni caso, è necessario considerare l'opzione di combinare due fonti di elettricità alternativa, senza dare la preferenza a una sola delle opzioni.
Per un esempio dettagliato di calcolo del consumo totale di elettricità e di selezione delle apparecchiature per una centrale solare domestica, consultare gli articoli di Boris Tsupilo:
Un esempio di calcolo dei pannelli solari per una casa
Selezione dell'inverter e calcolo della batteria
Inverter: sinusoidale o sinusoidale modificata?
Come scegliere un regolatore di carica solare
Installazione, collegamento dei pannelli solari e loro installazione sul tetto
Calcolo della potenza richiesta di una centrale elettrica
Il secondo parametro importante è la capacità di carico della centrale, ovvero la massima quantità di energia che una centrale solare può produrre.
Nel calcolare i carichi di apparecchi elettrici, è necessario analizzare quali apparecchi elettrici funzioneranno contemporaneamente e quale potenza massima sarà richiesta per alimentare i carichi di picco. In questo caso, è consigliabile considerare il funzionamento degli apparecchi elettrici in modo tale che non vi siano improvvisi cambiamenti nei carichi.
È inoltre necessario tenere conto delle caratteristiche del funzionamento di alcuni apparecchi elettrici. Ad esempio, è necessario tenere conto delle correnti di avviamento del compressore del frigorifero e dei motori elettrici di vari apparecchi elettrici.
Il limite di potenza prodotta dai limiti di una centrale elettrica inverter - un dispositivo che converte una batteria a corrente continua in corrente alternata 220 V.
Nel calcolare la potenza dell'inverter, si dovrebbe anche tenere conto delle caratteristiche della batteria, che accumula l'elettricità generata dai pannelli solari. In questo caso, stiamo parlando delle correnti di scarica massime consentite della batteria.
Per proteggere l'inverter della centrale solare da sovracorrenti, in particolare sovraccarichi, viene utilizzato interruttore automatico. Per controllare e limitare i carichi, è possibile utilizzare il relè di priorità del carico. Gli elettrodomestici sono divisi in diversi gruppi in base al grado di importanza (priorità), viene impostato un limite di carico.
Durante il funzionamento degli apparecchi elettrici, il relè di priorità del carico monitorerà il valore del carico in tempo reale e, se viene superato il limite impostato, disconnetterà parte del carico con priorità inferiore, impedendo l'intervento dell'interruttore e, di conseguenza, diseccitando gli apparecchi elettrici più importanti.
Calcolo della potenza dei pannelli solari
Una centrale solare produce energia elettrica solo durante le ore diurne, se la luce emessa è sufficiente. I pannelli solari devono avere una potenza tale da poter accumulare nelle batterie una tale quantità di energia elettrica che fornirà energia a tutti gli elettrodomestici durante il giorno.
Esistono libri di consultazione sul livello di radiazione solare e di insolazione solare per ogni regione - di solito tali dati sono forniti dai realizzatori di pannelli solari. Il livello di radiazione solare mostra la quantità approssimativa di elettricità generata dai pannelli solari in diversi periodi dell'anno. L'indice di insolazione solare consente di tenere conto delle possibili condizioni meteorologiche in peggioramento e di ottenere un valore più accurato dell'energia generata dalle celle solari.
Si noti che i dati di riferimento sono indicativi e non corrispondono sempre alle caratteristiche effettive dei pannelli solari.
Quando si costruisce una centrale solare domestica, è necessario prevedere la possibilità di aumentarne la capacità in futuro collegando ulteriori pannelli solari e batterie per accumulare l'elettricità generata.
Come accennato in precedenza, è necessario analizzare la pertinenza dell'uso di un'altra fonte di energia alternativa al fine di garantire un'adeguata fornitura di energia autonoma a casa, tenendo conto di tutti i possibili fattori.
In base alla potenza dei pannelli solari, selezionare il controllerper mezzo del quale l'elettricità generata viene trasferita alla batteria.
Un criterio molto importante è la disponibilità di fondi per l'implementazione di una fonte di alimentazione autonoma a casa. Pertanto, quando si scelgono determinati elementi, è necessario modificare la scelta in base al proprio budget.
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