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Energia solare per la casa
Come funzionano le centrali solari per la casa. Suggerimenti per la scelta di un circuito e componenti
Le fonti alternative di elettricità sono sempre più interessate ai proprietari di case. Sono attratti dal basso costo dell'utilizzo dell'energia solare. Ma l'introduzione di massa dei dispositivi che operano dal flusso di luce solare è limitata dall'elevato costo delle apparecchiature e dalla complessità della loro selezione e installazione.
In effetti, riunirsi con le proprie mani e gestire una centrale solare è nel potere di un padrone di casa, anche di uno studente senior. Per fare questo:
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familiarizzare con i principi del regime,
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determinare i compiti dell'attrezzatura,
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scegli l'attrezzatura di stazione più adatta,
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eseguire l'installazione meccanica di tutti gli elementi,
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assemblare un circuito elettrico
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controllare le prestazioni e operare con competenza.
Numerosi esperimenti pratici ci consentono di raccomandare uno schema universale per risolvere i problemi di una centrale solare per la casa.
Schema tipico di una centrale elettrica domestica con una batteria solare (clicca sull'immagine per ingrandirla):
Include:
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modulo solare basato su singole fotocellule,
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controllore,
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accumulatori di energia elettrica,
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inverter.
Dovrebbe essere ben chiaro che in una centrale solare, il ruolo dei pannelli solari non è quello di fornire alimentazione diretta ai consumatori elettrici (anche se in determinate situazioni ciò è giustificato: orologi, calcolatori e dispositivi simili), ma nel fornire una carica per le batterie funzionanti del circuito, che:
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ricevere elettricità dai moduli solari,
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accumularlo e trasmetterlo ai consumatori.
La questione della creazione di una stazione domestica dovrebbe iniziare determinandone il carico. Per fare questo, dobbiamo analizzare tutti i consumatori che lavoreranno dall'energia del sole. Sono divisi in due classi principali:
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dispositivi che funzionano con AC 220 V,
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apparecchiature elettroniche e informatiche, funzionanti con una tensione continua di 12 / 24V.
I motori elettrici di frigoriferi, lavatrici, aspirapolvere e altri dispositivi funzionano solo da una rete ~ 220V / 50Hz. Dovranno essere collegati attraverso un dispositivo che forma armoniche sinusoidali con le caratteristiche necessarie dalla potenza costante delle batterie. Questo dispositivo si chiama inverter.
Come funziona e come selezionarlo per determinati carichi è l'argomento di un articolo separato. E ora è importante capire che la potenza di uscita dell'inverter selezionato deve garantire un funzionamento affidabile di tutti i consumatori collegati ad esso e persino avere un piccolo margine.
Per risparmiare, il funzionamento alternativo di consumatori attuali alternati è abbastanza accettabile. Concordare che a volte non è necessario accendere l'aspirapolvere per riscaldare l'acqua mentre la lavatrice è in funzione. È consigliabile attendere fino al termine del lavaggio, quindi prendere un aspirapolvere. Ciò ridurrà significativamente il carico sull'inverter.
Il passaggio all'utilizzo di una centrale solare in casa dovrebbe essere combinato con la sostituzione dei dispositivi di illuminazione della rete. Non ha senso spendere l'energia dell'inverter per riscaldare i filamenti delle lampade a incandescenza. Dovrebbero essere immediatamente abbandonati o, in casi estremi, passare a lampade a risparmio energetico funzionanti a voltaggio = 24 / 12V.
Ciò ti farà risparmiare inutili sprechi di energia perché, come il resto delle apparecchiature elettroniche e informatiche, possono essere alimentati direttamente dalla tensione costante delle batterie di accumulo.
Guarda cosa succede: il circuito elettronico, ad esempio, di un laptop è alimentato a batteria = 12V.
Per ricaricarlo, viene utilizzato un alimentatore che converte una tensione alternata di ~ 220 V / 50 Hz in un valore di = 19 V.
12 volt è sufficiente per questo laptop. Inoltre, è generalmente possibile rimuovere la batteria da essa e alimentare direttamente dalle batterie di accumulo (batteria). Con questo metodo, si crea circa il 40% del risparmio energetico rispetto al metodo di doppia conversione da un inverter e quindi un alimentatore.
Perché caricare ulteriormente il design creato con dispositivi non necessari, riscaldando inutilmente l'aria circostante con dispositivi elettronici complessi? Lo schema di alimentazione di ciascun assistente domestico deve essere ben studiato e in modo simile per semplificarne l'alimentazione. Ciò richiederà costi molto bassi:
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pezzi di filo
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adattatori standard.
In conclusione di questo lavoro, non sarà difficile calcolare la potenza di uscita richiesta dell'inverter e da esso è già possibile selezionare il modello adatto per l'acquisto.
Ora è il momento di decidere le batterie di accumulo per la tua centrale solare di casa. Le regole di loro scelta e le principali caratteristiche non sono considerate qui - questo è un argomento separato voluminoso, che sarà discusso in dettaglio in un altro articolo.
E ora ci concentreremo sul fatto che queste batterie dovrebbero alimentare in modo affidabile entrambi i gruppi di consumatori, che abbiamo esaminato brevemente. Anche qui, si dovrebbe osservare l'ordine di funzionamento dei dispositivi e avere un qualche tipo di riserva.
Dopo aver deciso il compito delle batterie (la loro capacità e la tensione di uscita totale), è possibile selezionare i moduli solari. La loro produzione moderna produce un vasto assortimento con diversi metodi di produzione. Hanno caratteristiche e capacità diverse.
Si noti che i moduli solari:
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in base alla tensione di uscita deve corrispondere alle batterie di accumulo,
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possiede una potenza in grado di fornire una corrente di carica nominale a batterie funzionanti in condizioni di illuminazione media.
C'è un altro dispositivo in questo circuito: il controller. Lavora come intermediario tra pannelli solari e batterie di accumulo, regolando il processo di carica.
Prendi in considerazione uno schema elettrico semplificato per una centrale solare che funziona senza controller. Questo viene fatto in modo da avere una chiara comprensione del suo scopo.
Uno schema semplificato di una centrale elettrica domestica con una batteria solare (clicca sull'immagine per ingrandirla):
In questo circuito, il controller viene rimosso e al suo posto funziona un diodo ordinario. Perché l'hai fatto?
L'unica attività del controller è quella di ricaricare le batterie fino a 14-14,5 V. Lo fa in diversi modi e funziona periodicamente:
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con una maggiore attività solare,
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mancanza di consumo di elettricità (le batterie non alimentano nulla, non è necessario caricarle),
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bassa capacità della batteria quando non riescono a far fronte al carico e parte dell'energia per i consumatori proviene da moduli solari.
La carica completa della batteria viene eseguita dal controller MRPT, che esegue la scansione del punto con la massima potenza di ritorno della batteria solare (vedere Come sono disposti e funzionanti i pannelli solari?). Questo è il design più affidabile, ma costoso. Altri modelli, in particolare sviluppi On / Off, possono essere sostituiti con un diodo di potenza.
Non consentirà il flusso di batterie dalle batterie alla batteria solare al buio, impedendone la scarica. Con questo metodo, non è consigliabile lasciare la centrale solare senza carico per un lungo periodo di tempo: le batterie verranno ricaricate senza alcuna restrizione e dobbiamo garantire un equilibrio tra carica e consumo di energia. In questo caso, è possibile escludere una parte della batteria solare dal lavoro o cambiare ulteriormente un carico costante: ventilazione, riscaldamento, lampade ...
L'uso di un diodo con un rifiuto del controller riduce il costo del circuito, ma richiede un monitoraggio più attento e regolazioni manuali del lavoro.
In conclusione, presta attenzione alla cosa più importante nella creazione del progetto: tutti gli elementi dello schema di energia solare domestica funzionano in un complesso e quindi dovrebbero essere ben selezionati ed equilibrati tra loro e i consumatori.
I seguenti articoli illustreranno il dispositivo e il principio di funzionamento di controller, inverter e batterie per impianti solari domestici.
Vedi anche: Batterie solari: come raccogliere, utilizzare e ripristinare le piastre (desolfare)
Vedi anche su electro-it.tomathouse.com
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