Painéis Solares Para Chalés E Casas De Verão: O Princípio De Funcionamento E Cálculo Da Quantidade Necessária

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Painéis Solares Para Chalés E Casas De Verão: O Princípio De Funcionamento E Cálculo Da Quantidade Necessária
Painéis Solares Para Chalés E Casas De Verão: O Princípio De Funcionamento E Cálculo Da Quantidade Necessária
Anonim

Quando surge a questão da eletrificação autônoma, a escolha é entre turbinas eólicas e painéis solares. Os primeiros sempre funcionam, mas ocupam muito espaço e podem ser perigosos. Portanto, na maioria das vezes, os painéis solares são preferidos para dar e em casa: o princípio de operação e o cálculo do número necessário de painéis é bastante simples para estudo independente.

Painéis solares para casas e chalés de verão: o princípio de funcionamento e cálculo da quantidade necessária
Painéis solares para casas e chalés de verão: o princípio de funcionamento e cálculo da quantidade necessária

Princípio de operação

A luz solar é uma coleção de ondas eletromagnéticas que partem de uma estrela em grandes quantidades. Infelizmente, fotocélulas que captam essa radiação não são suficientemente eficientes e, no momento, baterias com eficiência de 10 a 20% são comuns no mercado.

Qualquer usina solar moderna, que eles decidiram instalar em uma casa de campo, funciona segundo o princípio de uma transição P-N. O painel consiste em duas placas semicondutoras em contato uma com a outra. Quando a luz solar atinge o topo, ela transfere parte de sua energia para os elétrons do material. Depois disso, eles começam a viajar para outra camada para equilibrar as cargas.

Para criar um painel completo, dois semicondutores são conectados um ao outro, aplicando finas tiras de metal na parte superior, que facilitam a passagem dos elétrons para a bateria, e através dela ocorre a alimentação dos dispositivos. Despejando a voltagem nos dispositivos de armazenamento, as partículas se movem para a placa de base de metal e, em seguida, para a camada inferior escura, de onde são empurradas de volta para a superior. Acontece um ciclo fechado, cuja força motriz é a luz solar.

Tipos de pratos

Existem várias direções de painéis solares que podem ser usados em uma casa particular. Em termos de materiais, os mais comuns são wafers de silício e filmes poliméricos. Cada método tem suas vantagens e desvantagens, por isso é necessário considerar cada tipo separadamente.

Placas contendo sílex funcionam de forma mais eficiente em comparação com outras células fotovoltaicas conhecidas pela humanidade. Quando os raios do sol atingem a pederneira, a energia neles contida desloca os elétrons da órbita dos átomos, produzindo uma corrente constante. As partículas, movendo-se para o armazenamento, descarregam sua carga, voltam aos átomos, onde são novamente bombardeadas com energia. Mas a produção de tais painéis é bastante cara, tanto em termos de dinheiro quanto em termos de emissões para o meio ambiente. Portanto, os laboratórios estão procurando maneiras mais ecológicas e eficientes de extrair energia da luz.

Características dos painéis de sílex:

  1. As baterias monocristalinas têm a maior eficiência, que para modelos comuns é de 20-22%. Todas as fotocélulas que compõem o painel são direcionadas em uma direção, o que requer instalação em um determinado ângulo em relação aos raios solares. Quando o ângulo é deslocado, a quantidade de corrente gerada é significativamente reduzida. O crepúsculo, as áreas sombreadas e a luz incidente incorreta são mal captados pelas células, o que impede a bateria de gerar energia. Portanto, é racional instalar tal módulo com uma grande quantidade de luz solar direta e dias claros.
  2. Baterias policristalinas. Sua eficiência está entre 17-18% devido ao fato de que algumas das bolachas de silício são direcionadas em direções diferentes. Isso aumenta o tempo de operação e pode ser usado em tempo nublado ou em locais escuros.
  3. Painéis amorfos. A eficiência é de até 10%, o que se deve a uma camada muito fina de silício depositada em um substrato de metal ou plástico. A eficiência diminui gradualmente e após 3-4 anos a bateria pode parar de funcionar. Mas, devido à direção aleatória dos flocos de silício, toda a luz possível é capturada.
  4. Os painéis híbridos consistem em células monocristalinas, junto com as quais é usada deposição amorfa. Isso aumenta a captura de raios de luz e o tempo de operação, o que melhora a eficiência.

Separadamente, distinguem-se as células solares de polímero, que são produzidas pela impressão de várias camadas em um substrato de plástico. Devido ao fato de que o material fotossensível não requer uma base rígida, tais painéis são na maioria das vezes produzidos flexíveis. Este recurso torna possível usá-los em qualquer superfície. A eficiência chega a 6%, mas a produção é bastante barata devido à rejeição do caro silício e às perdas durante o transporte. Infelizmente, a tecnologia é relativamente nova e menos difundida.

Consumo doméstico de energia

Se as pessoas morarem na casa permanentemente e por muito tempo, então a quantidade de energia consumida pode ser visualizada nos recibos. Mas, mesmo assim, este será apenas um quadro geral, que não oferece uma oportunidade de entender como o consumo muda dependendo do dia da semana e da hora do dia. Para descobrir, será necessário calcular adicionalmente que parte da massa total da eletricidade é usada para manter o funcionamento dos dispositivos em segundo plano e o que é usado conscientemente.

O procedimento para determinar o consumo de energia:

  1. Para começar, você deve percorrer toda a casa e registrar todos os equipamentos que consomem energia continuamente. Isso inclui geladeiras, freezers, caldeiras, piso aquecido, telefones e muito mais. Depois disso, você deve verificar as instruções para descobrir quantos kW / h esses ou outros dispositivos consomem. Nesta fase, o equipamento não utilizado é frequentemente cortado, o que poupa dinheiro.
  2. Quando o consumo de energia constante é conhecido, eles começam a calcular a variável. Um pequeno período de pico ocorre nas horas da manhã, quando todos se preparam para o trabalho ou a escola. E o grande pico na necessidade de eletricidade ocorre depois de 17 a 18 horas, quando eles voltam do trabalho. Mas tudo depende dos hábitos de cada família, e é preciso pesquisar exatamente quando e por quanto tempo as luminárias e outros equipamentos são usados. Os maiores consumidores são máquinas de preparação de alimentos, televisores e computadores de mesa, por isso é especialmente importante calcular com precisão o tempo de operação.
  3. Após a divulgação do consumo de eletrodomésticos, passam a monitorar a frequência de uso dos dispositivos de iluminação. É importante entender que no inverno amanhece mais tarde e escurece mais cedo. Na região de Moscou, o dia, quando os objetos são claramente visíveis na rua sem iluminação adicional, é de apenas 8 horas. O tempo de iluminação normal da sala com o auxílio da luz solar é ainda menor, portanto, as lâmpadas têm uma carga significativa, e devem ser levadas em consideração.

Quando todos os valores são fixos, o valor final deve ser multiplicado por 10-20% para criar uma reserva para imprevistos. Este valor deve ser usado para calcular o equipamento adicional e a área dos painéis solares.

Esquema para calcular a potência necessária

Dependendo da quantidade de dias de sol e da iluminação do local, escolha o tipo de painel. Para fornecer totalmente uma casa privada, você precisará de um indicador de consumo de energia para a casa. Para facilitar o cálculo, você precisa fazer o seguinte:

  • subtraia do valor total o trabalho dos aparelhos ocorrendo durante o relógio de sol;
  • o valor restante é dividido pelo período solar.

Esta é a quantidade de eletricidade por hora que deve ser fornecida e armazenada na bateria para o funcionamento normal da casa. Mas antes de comprar painéis, você precisa descobrir o nível de insolação (a quantidade de raios que caem na superfície) em uma determinada região. Se a unidade vai operar em uma casa residencial, você precisa olhar para o valor mais baixo para o ano. E se esta é uma residência de verão, eles escolhem o valor mínimo para a estação quente.

O valor total é dividido pelo nível de insolação e o desempenho do painel selecionado. Com isso, obtém-se o número mínimo de peças necessárias para o funcionamento da casa. Nesse caso, é importante que os décimos sejam arredondados para cima.

Equipamento opcional

Os painéis em si não podem ser conectados à rede elétrica em casa. Isso exigirá mais alguns dispositivos.

Componentes:

  1. Um controlador que evita picos de corrente. O painel só pode ser conectado por meio dele.
  2. Bateria com a capacidade necessária. Acumula a corrente DC do painel.
  3. Um inversor é uma unidade que converte corrente direta em corrente alternada.

Todos esses mecanismos devem se encaixar. Portanto, é necessário selecionar dispositivos compatíveis que possam suportar uma determinada potência.

A eletrificação doméstica com painéis solares está se tornando cada vez mais popular, e muitos estão pensando em como economizar dinheiro com isso. Infelizmente, até agora a produção dessa energia é mais cara do que a de uma usina tradicional. Mas, de acordo com as previsões, dentro de 10 anos a situação mudará para o oposto, portanto, investir em seus próprios painéis terá retorno rápido.

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