Håbet om at have energiuafhængighed: at kunne forsyne dit hjem med strøm uden en månedlig forsyningsbetaling og ikke blive påvirket af strømafbrydelser eller forsyningsafbrydelser, bliver mere almindeligt sted. Drivkraften bag denne indsats er "off-grid" solenergisystemet. Ikke-netsystemer er ikke fysisk eller på anden måde afhængige af elselskabet for drift, ligesom net-tilknyttede systemer, men er i stedet et fuldstændigt selvstændigt-system til elproduktion, -lagring og -distribution. Et solcelleanlæg uden-net er et eksempel på et 'lukket kredsløb'-system og vil levere strøm til en hytte i skoven, autocamper eller autocamper eller andre fjerntliggende steder, der ikke har adgang til et elnet.
Den eneste måde at opnå fuldstændig afbrydelse fra energileverandøren på er at have et selvstændigt solenergianlæg på din ejendom. Det er ikke nok at installere et par solceller på dit tag; du skal først beslutte dig for, hvor meget strøm du bruger og derefter designe et selvstændigt solcelleanlæg, der kan forsyne dig med den mængde strøm. Solenergisystemet skal også være passende dimensioneret til dit specifikke energiforbrugsbehov, da køb af for mange eller for få solcellepaneler vil resultere i spild energi samt hyppig batteriafladning og næsten ingen indtægt fra din installation. Denne artikel giver en sammenligning af nogle af de vigtigste faktorer, der skal tages i betragtning, når du opretter et solcellesystem med lave driftsomkostninger og pålidelig,-langsigtet ydeevne.
1. Kernekomponenter: Systemets anatomi
For at udføre beregninger nøjagtigt, er det vigtigt først at forstå funktionen af hver af de fire komponenter, der udgør et-net-system (-alone).
Solpaneler (fotovoltaiske): Stort set alle solcelleanlæg består af solpaneler og deres forskellige teknologier. Cellerne på solpanelet, der omdanner lys (solstråling) til elektricitet (DC - jævnstrøm), kaldes fotovoltaiske celler, og den proces, hvor de omdanner lys til elektricitet, kaldes den fotovoltaiske effekt.
DC Charge Controller (regulativ):DC-elektriciteten strømmer fra solpanelerne ind i denne enhed, der bruges som en gateway. Laderegulatorens primære ansvar er at regulere spændingen og mængden af strøm, der kommer fra dine solpaneler, så du ikke overoplader dine batterier og derved sikre, at dine batterier ikke bliver beskadiget.
For off{0}}grid-systemer vil det foretrukne valg af controller være en Maximum Power Point Tracking (MPPT)-controller i forhold til en ældre Pulse Width Modulated (PWM)-model, da MPPT-controllere sporer det maksimale strømpunkt for fotovoltaiske paneler, hvilket giver langt større effektivitet end PWM-controllere, og især i kolde eller overskyede vejrforhold.
Batteribank (opbevaring):Batteribanken betragtes som hjertet af et-off-net solcellesystem. Da 100 % af produktionen af solcelleenergi ikke sker om natten, er det derfor nødvendigt at have noget til at opbevare al den overskydende elektriske energi, der produceres i spidsbelastningstimerne, til brug om natten såvel som på overskyede/regnfulde dage.
Selvom oversvømmede bly-syrebatterier er billigere i-frontpris; Lithium Iron Phosphate (LiFePO₄) batterier er ved at blive en ny industristandard batteritype til nye installationer på grund af deres meget længere levetid, større afladningsdybder og vedligeholdelsesfrie-drift.
Inverter:Mængden af energi lagret i dine batterier er lav jævnspænding. De fleste husholdningsapparater bruger dog vekselstrøm (AC) til at fungere. For at konvertere den lave DC-spænding fra dine batterier til brugbar AC-spænding (normalt enten 120 volt eller 240 volt) til dine andre apparater (lys, køleskabe osv.), skal du købe en inverter.
For at kunne betjene følsomt udstyr har du brug for en ren sinusbølge-inverter, da den giver en jævn sinusbølgeudgang (ideel til at følsomt elektronisk udstyr fungerer korrekt).
2. Det kritiske første trin: Belastningsanalysen
Du kan ikke vælge nogen komponent, før du ved, hvor meget strøm du rent faktisk bruger. Denne proces kaldes en belastningsanalyse eller energisyn.
For at bestemme, hvor mange watt der bruger dit kontor eller hjem på daglig basis (for at udføre denne beregning), skal du kende flere oplysninger om ethvert apparat, du bruger. Specifikt skal du vide, hvor meget strøm der bruges af hvert af dine apparater pr.-watt-basis, hvor længe enhederne kører hver dag, og hvor mange watt der forbruges i timen af dine apparater. En anden grund til, at off-systemer ikke lever op til brugernes forventninger, er, at få systemer er blevet dimensioneret korrekt baseret på spidsbelastning.
3. Dimensionering af batteribanken: Autonomifaktoren
Med dit daglige forbrug kendt, kan du dimensionere batteribanken. Nøglespørgsmålet her er "Days of Autonomy." Dette refererer til, hvor mange dage du ønsker, at dit system skal køre uden input fra solen (dvs. under en snestorm eller længere perioder med overskyet).
De fleste udviklere af-netsystemer anbefaler mindst 2-3 dages autonomi for deres off-grid-systemer. Derudover er det afgørende at undgå overdreven afladning af batterierne for at forlænge deres levetid. Med lithiumbatterier kan det være acceptabelt at bruge 80-90%, men dette skal tages med i din kapacitetsberegning.
4. Dimensionering af solpanelet: Genopladning af banken
Solcellepanelet skal være kraftigt nok til at genoplade batteribanken og samtidig forsyne dine daglige belastninger. Hovedvariablen her er Peak Sun Hours. Dette er ikke det samme som samlede dagslystimer; det er antallet af timer pr. dag, hvor sollysintensiteten i gennemsnit er 1.000 watt pr. kvadratmeter.
En lokation i Arizona får muligvis 6 spidsbelastningstimer, mens en placering i Seattle kun får 3. For at bestemme størrelsen på dit solpanel skal du dividere dit daglige forbrug med dit steds spidsbelastningstimer.
5. Inverteren og systemspændingen
Du skal også vælge en inverter, der kan håndtere "strømstød" eller maksimal belastning. Selvom dit normale forbrug kan være lavt, kan en vandpumpe eller køleskabsmotor bruge 3 til 5 gange sin normale trækkraft, når den er tændt. En inverter, der ikke kan understøtte denne overspænding, vil trippe.
Systemspændingen 12V, 24V eller 48V skal bestemmes. Mindre systemer (dvs. varevogne eller små kabiner) har en tendens til at bruge 12V, så 24V eller 48V-systemer er generelt påkrævet i hjemmet på grund af den øgede afstand mellem batterierne og apparaterne. Højere spændingssystemer er fordelagtige, fordi billigere og tyndere kobberledninger er påkrævet, og strømtab er mindre over afstand.
6. Placering, effektivitet og tilpasningsevne
Endelig er tekniske specifikationer ikke de eneste faktorer. Den fysiske placering af dine paneler er afgørende. På den nordlige halvkugle bør paneler ideelt set vende mod syd med en hældningsvinkel svarende til din breddegrad for at maksimere eksponeringen.
Desuden fremhæver nyere akademisk forskning behovet for "tilpasningsfaktorer" i off-grid-design, især i udviklingsområder. Faktorer som brugerens mulighed for at betale for vedligeholdelse, tagets strukturelle integritet og endda muligheden for at flytte systemet er vitale overvejelser, som ofte overses i standarddimensioneringsrammer.
Konklusion
Overvej det samlede energibehov og antallet af solpaneler, du kan rumme på det tilgængelige tag eller jordareal. Den eneste anden overvejelse er at vælge mellem mono- og polypaneler. Det er en lang og snoet vej fyldt med naturvidenskab og matematik. Alligevel kulminerer det off-solenergieventyr i selvforsyning – en dyb belønning. Bortset fra den betydelige tærskel for viden til nøjagtigt at forudsige systembelastninger og minimere strømtab, er evnen til at dimensionere lagerbatterier for at opnå en autonom tilstand en nødvendighed. Evnen til at matche solcellepaneler til lokale soltimer og vælge passende invertere er også en forudsætning for at bygge systemer, der producerer ren strøm og fungerer i stille ensomhed i de kommende år. Uanset om det er et gør-det-selv-system eller et professionelt system, vil viden om disse principper få solen til at fungere for dig.
