Кажется почти волшебным, что вы можете взять плоскую пластину со стеклянным покрытием (солнечную панель), высунуть ее на солнце и получить из нее электричество. Это кажется еще более волшебным, если учесть, что солнечная электрическая система, если ее разбить на наиболее важные элементы, представляет собой немногим больше, чем песок и провода. Настоящая магия солнечных панелей - это полупроводниковый материал (природный минеральный продукт), который преобразует энергию света в электричество. После того, как вы произвели электроэнергию, нужно просто передать ее по проводам - от солнечных панелей в ваш дом или в электрическую сеть. Чистая, простая, научная магия.
Солнечные панели часто монтируются на той поверхности крыши, которая подвергается наибольшему воздействию прямых солнечных лучей.
Основы солнечной электрической системы
Домашняя солнечная электрическая система - это буквально бытовая электростанция. Он вырабатывает электроэнергию, столь же полезную, как и мощность, которую вы получаете от коммунальной службы, и, по сути, может обеспечивать электроэнергией коммунальную систему. Таким образом, вы действительно можете производить электроэнергию не только для своего дома, но и для домов ваших соседей.
Сердцем солнечной энергосистемы являются солнечные панели, которые можно установить на крыше или на земле. Группа солнечных панелей называется массивом. Когда солнце светит на массив, панели вырабатывают электричество и подают его в провода, которые в конечном итоге подключаются к электрощиту вашего дома, вашему автоматическому выключателю. Оттуда электричество можно использовать непосредственно для освещения и приборов в вашем доме. Если ваш массив производит больше электроэнергии, чем нужно вашему дому в любой момент, избыточная электроэнергия проходит через специальный электросчетчик, который позволяет энергии поступать в коммунальную сеть, где она используется другими потребителями коммунальных услуг.
В то время как солнечные батареи на крыше являются наиболее распространенными, наземные батареи предлагают больше вариантов размещения для захвата солнца.
Сетевые домашние солнечные системы
Домашняя солнечная система, подключенная к коммунальной сети, известна в отрасли как «сетевая» и является наиболее распространенным, самым простым и наименее дорогим типом домашней солнечной системы. Если вы живете в развитом районе со стандартным электроснабжением и просто хотите компенсировать часть или большую часть вашего обычного энергопотребления за счет солнечной энергии, вы, скорее всего, установите систему, привязанную к сети. Ключевое отличие сетевых систем состоит в том, что энергия течет в обоих направлениях. Когда вашему дому требуется больше электроэнергии, чем производит ваша солнечная батарея, дом получает энергию от коммунальных предприятий. Когда ваша солнечная энергия превышает потребности домохозяйств, вы питаете сеть своей солнечной энергией (и получаете за это кредит в той или иной форме).
Большинство домашних солнечных систем устанавливаются профессионалами, но установка своими руками разрешена во многих областях.
Итак, сетевые системы полагаются на коммунальные услуги для получения дополнительной мощности, когда это необходимо. Они также полагаются на коммунальную сеть для работы. Когда сеть выходит из строя (например, во время шторма или ремонта), связанные с сетью солнечные системы также перестают работать. Панели, конечно, еще функционируют, но поток электричества отключается еще до того, как он попадет в вашу распределительную коробку или счетчик коммунальных услуг. Это функция безопасности, предотвращающая подачу энергии в сеть бытовыми «электростанциями», когда коммунальное предприятие ожидает ее отключения.
Другие типы домашних солнечных систем
Есть еще два типа солнечных систем, помимо стандартных сетевых. Более распространенной альтернативой сетке является автономная система. Он имеет большинство тех же компонентов, что и сетевая установка, и он подключается к домашнему автомату, но не подключается к коммунальной сети. Вместо этого он включает в себя большой набор батарей, называемый банком батарей, который накапливает избыточную солнечную энергию в течение дня. Когда солнце садится и массив перестает вырабатывать электроэнергию, дом получает накопленную энергию от аккумуляторной батареи. На следующий день, когда снова выходит солнце, массив перезаряжает батареи, и суточный цикл продолжается.
В автономных системах используются специальные батареи «глубокого цикла», предназначенные для медленной зарядки и разрядки. Они служат от 5 до 15 лет.
Автономные системы распространены в отдаленных районах, где подключение к инженерным сетям недоступно или стоит очень дорого. Они также популярны среди заядлых энтузиастов солнечной (или возобновляемой энергии), которые предпочитают обеспечивать всю энергию своего дома. Автономные системы стоят примерно в два раза дороже, чем сетевые, и требуют гораздо большего контроля и обслуживания, но они предлагают вознаграждение в виде полной энергетической независимости.
Третий тип системы представляет собой комбинацию сетевой и автономной системы и, что неудивительно, называется сетевой системой с резервным питанием от батареи. Название в значительной степени резюмирует то, что он делает. Он привязан к сети, и у него есть батарея для резервного питания, когда сеть выходит из строя. Как правило, аккумуляторная батарея относительно невелика и питает только несколько «критических нагрузок» в доме, таких как холодильник, отопительное оборудование, а также некоторые светильники и розетки. Он также может использовать батареи, чтобы воспользоваться непиковыми тарифами на коммунальные услуги, потребляя электроэнергию из сети, когда она относительно недорогая. Однако добавление резервного аккумулятора к сетевой системе требует сложного и дорогого оборудования, не говоря уже о сложном проектировании и установке, а также обслуживании аккумулятора. По этой причине большинство домовладельцев вместо этого выбирают базовые сетевые системы.
Стандартная солнечная панель состоит примерно из 60-72 солнечных элементов; каждая ячейка производит около 0,5 вольта электричества.
Основы сетевых солнечных систем
Солнечное электричество технически называется фотогальваническим или PV, что представляет собой смесь слов фото (свет) и вольт (электричество). Солнечный свет содержит единицы световой энергии, называемые фотонами. Солнечная панель преобразует эту энергию в электричество с помощью солнечных элементов, изготовленных из кристаллического кремния, полупроводника - материала, который превращает одну форму энергии в электричество. Проще говоря, фотоны света ударяют по одной стороне солнечных элементов; это возбуждает электроны в полупроводнике, и электричество выходит с другой стороны. Проводящие материалы (по сути, провода) улавливают эту энергию и передают ее в солнечную (фотоэлектрическую) систему.
Солнечные панели производят энергию в виде постоянного тока или электричества постоянного тока. Но ваши бытовые приборы и светильники работают от переменного тока, переменного тока, электросети. Следовательно, постоянный ток от солнечных панелей должен быть преобразован в переменный ток с помощью устройства, называемого инвертором постоянного тока в переменный. В некоторых системах используется один инвертор (называемый струнным инвертором), который преобразует энергию всех солнечных панелей; другие используют микроинверторы, которые подключаются к одной или двум панелям каждая и скрываются за каждой панелью (или парой панелей).
Солнечные инверторы делают постоянный ток пригодным для использования в домашних условиях и в коммунальной сети.
Как только мощность преобразуется в переменный ток, она проходит через разъединитель (который используется для изоляции солнечной батареи от остальной системы, в целях безопасности, ремонта и т. д.), а затем через счетчик фотоэлектрической продукции, который отслеживает произведенную солнечную энергию. Наконец, питание подается в распределительную коробку дома, обычно с помощью пары специальных автоматических выключателей. На другой стороне коробки выключателя находится сетевой счетчик, который позволяет подавать энергию как в сеть, так и вне ее, в отличие от стандартного одностороннего счетчика, который пропускает энергию только из сети в дом. Чистый счетчик регистрирует как входящую, так и исходящую мощность, поэтому вы и коммунальная компания можете отслеживать чистое потребление электроэнергии вашим домохозяйством.
Все сетевые системы включают средства для "быстрого отключения" или возможность отключить систему на массиве. Это позволяет аварийному персоналу (пожарным и т. д.) отключать фотоэлектрическую систему снаружи дома, прежде чем войти в него. Системы со строковыми инверторами включают в себя отдельное отключающее оборудование, а системы с микроинверторами имеют возможность автоматического отключения, встроенную в микроинверторы.