Нада да ћете имати енергетску независност: моћи ћете да напајате свој дом без месечне накнаде за комуналије и да не будете погођени нестанком струје или прекидима у комуналној мрежи, постаје све уобичајеније место. Покретачка снага овог напора је систем соларне енергије „ван{1}}мреже“. Системи ван мреже нису физички или на неки други начин зависни од електроенергетске компаније за рад као што су системи повезани са мрежом-, већ су уместо тога потпуно самостални-системи за производњу, складиштење и дистрибуцију електричне енергије. Систем соларне енергије без{7}}не мреже је пример система „затворене петље“ и обезбедиће напајање кабини у шуми, камперу или камп-приколу или другим удаљеним локацијама које немају приступ електричној мрежи.
Једини начин да се потпуно искључите са снабдевача енергијом је да имате независни систем соларне енергије на свом имању. Инсталирање само неколико соларних ћелија на вашем крову није довољно за ово; прво морате одлучити колико електричне енергије ћете користити, а затим дизајнирати независни соларни систем који вам може обезбедити ту количину електричне енергије. Систем соларне енергије такође мора бити одговарајуће величине за ваше специфичне потребе потрошње енергије, јер ће куповина превише или премало соларних електричних панела довести до расипања енергије, као и честог пражњења батерије и скоро никаквог прихода од ваше инсталације. Овај чланак даје поређење неких од најважнијих фактора које треба узети у обзир при креирању система соларне енергије са ниским оперативним трошковима и поузданим дугорочним-перформансама.
1. Основне компоненте: Анатомија система
Да бисте прецизно извршили прорачуне, важно је прво разумети функцију сваке од четири компоненте које чине ван{0}}мрежни (самостални-) систем.
Соларни панели (фотонапонски): Практично сви фотонапонски системи се састоје од соларних панела и њихових различитих технологија. Ћелије на соларном панелу које претварају светлост (сунчево зрачење) у електричну енергију (ДЦ - једносмерну струју) називају се фотонапонске ћелије, а процес у коме претварају светлост у електричну енергију назива се фотонапонски ефекат.
ДЦ контролер пуњења (регулација):ДЦ електрична енергија тече из соларних панела у овај уређај који се користи као капија. Примарна одговорност контролера пуњења је да регулише напон и количину струје која долази из ваших соларних панела тако да не препуњавате своје батерије, чиме се осигурава да ваше батерије нису оштећене.
За системе ван мреже, преферирани избор контролера ће бити контролер са праћењем максималне снаге (МППТ) у односу на старији модел са модулацијом ширине импулса (ПВМ), пошто МППТ контролери прате тачку максималне снаге за фотонапонске панеле, пружајући далеко већу ефикасност од ПВМ контролера, а посебно у хладним или облачним временским условима.
Банка батерија (складиштење):Батерија се сматра срцем{0}}соларног система ван мреже. Пошто се 100% соларне фотонапонске енергије не дешава ноћу, стога је неопходно имати нешто у шта ће се складиштити сав вишак електричне енергије произведен током вршних сати производње енергије за коришћење ноћу, као и по облачним/кишним данима.
Иако су поплављене оловне{0}}киселинске батерије јефтиније по-почетној цени; Литијум-гвожђе-фосфатне (ЛиФеПО₄) батерије постају нови индустријски стандардни тип батерија за нове инсталације због много дужег века трајања, веће дубине пражњења и рада без{2}}одржавања.
инвертер:Количина енергије ускладиштене у вашим батеријама је низак ДЦ напон. Међутим, већина кућних апарата за рад користи наизменичну струју (АЦ). Да бисте конвертовали ниски једносмерни напон из ваших батерија у употребљиви наизменични напон (обично 120 волти или 240 волти) за ваше друге уређаје (светла, фрижидере итд.), мораћете да купите инвертер.
Да бисте радили са осетљивом опремом, биће вам потребан чист синусни инвертер јер обезбеђује глатки синусни талас (идеалан за осетљиву електронску опрему да би правилно функционисала).
2. Први критични корак: Анализа оптерећења
Не можете изабрати ниједну компоненту док не знате колико енергије заправо користите. Овај процес се назива анализа оптерећења или енергетски преглед.
Да бисте утврдили колико вати дневно троши ваша канцеларија или дом (да бисте извршили овај прорачун), морате знати неколико информација о било ком уређају који користите. Конкретно, потребно је да знате колико електричне енергије користи сваки ваш уређај по-вату, колико дуго уређаји раде сваког дана и колико вати по сату троше ваши уређаји. Други разлог зашто системи ван мреже не испуњавају очекивања корисника је тај што је неколико система правилно димензионирано на основу вршне употребе.
3. Одређивање величине банке батерија: фактор аутономије
Уз познату вашу дневну потрошњу, можете одредити величину батерије. Кључно питање овде су „Дани аутономије“. Ово се односи на то колико дана желите да ваш систем ради без утицаја сунца (тј. током снежне олује или дужег облачног периода).
Већина дизајнера офф{0}}мрежних система препоручује најмање 2-3 дана аутономије за своје системе ван мреже. Поред тога, кључно је избегавати прекомерно пражњење батерија како би се продужио њихов животни век. Код литијумских батерија може бити прихватљиво користити 80-90%, али то треба узети у обзир при прорачуну капацитета.
4. Одређивање величине соларне мреже: пуњење банке
Соларни низ мора бити довољно моћан да напуни батерију док истовремено напаја ваша дневна оптерећења. Главна варијабла овде је Пеак Сун Хоурс. Ово није исто што и укупни дневни сати; то је број сати дневно када је интензитет сунчеве светлости у просеку 1.000 вати по квадратном метру.
Локација у Аризони може добити 6 сунчаних сати на врхунцу, док локација у Сијетлу може добити само 3. Да бисте одредили величину вашег соларног низа, подијелите своју дневну потрошњу са највећим сунчаним сатима на вашој локацији.
5. Инвертер и системски напон
Такође ћете морати да изаберете претварач који може да поднесе „напон“ струје или максимално оптерећење. Иако ваша уобичајена употреба може бити ниска, пумпа за воду или мотор фрижидера могу да користе 3 до 5 пута више од уобичајене потрошње када се првобитно укључе. Инвертор који не може да подржи овај пренапон ће се искључити.
Потребно је одредити напон система 12В, 24В или 48В. Мањи системи (нпр. комбији или мале кабине) имају тенденцију да користе 12В, тако да су системи од 24В или 48В генерално потребни у кућама због повећаног растојања између батерија и уређаја. Системи вишег напона имају предност јер су потребне јефтиније и тање бакарне жице, а губитак снаге је мањи на удаљености.
6. Локација, ефикасност и прилагодљивост
Коначно, техничке спецификације нису једини фактори. Физичка локација ваших панела је кључна. На северној хемисфери, панели би идеално требало да буду окренути према југу под углом нагиба једнаким вашој географској ширини како би се максимално повећала изложеност.
Штавише, недавна академска истраживања наглашавају потребу за „факторима прилагодљивости“ у дизајну ван{0}}мреже, посебно у областима у развоју. Фактори као што су могућност корисника да плати одржавање, структурални интегритет крова, па чак и могућност измештања система су витални фактори који се често занемарују у оквирима стандардних димензија.
Закључак
Узмите у обзир укупне потребе за енергијом и број соларних панела које можете сместити на доступном крову или земљишту. Једино што треба узети у обзир је избор између Моно и Поли панела. Дуг је то и кривудави пут посут науком и математиком. Ипак, соларна авантура ван мреже кулминира у самодовољности – дубокој награди. Поред значајног прага знања за прецизно предвиђање оптерећења система и минимизирање губитака енергије, неопходна је способност величине батерија за складиштење да би се постигло аутономно стање. Способност усклађивања соларних низова са локалним сунчаним сатима и одабир одговарајућих претварача је такође предуслов за изградњу система који производе чисту енергију и раде у тихој самоћи годинама које долазе. Било да се ради о систему уради сам или о професионалном систему, познавање ових принципа учиниће да сунце ради за вас.
