Kokia talpa tinka namų saulės sistemoms?

Suprasti kasdienes energijos poreikius ir sistemos dydžio pagrindus

Kaip apskaičiuoti kasdieninį energijos suvartojimą tiksliai nustatant sistemos dydį

Pradėkite nuo sąrašo visų prietaisų namuose, kartu su jų sunaudojama energija, tada įrašykite šiuos skaičius į paprastą formulę: kasdienė energijos (kWh) kiekis yra lygus (galios padaugintai iš panaudojimo valandų) padalintam iš 1000. Paimkime šaldytuvą kaip pavyzdį. Jei jis veikia be pertraukos 150 vatų galia, tai sudaro apie 3,6 kilovatvalandės kasdien. Naujausio 2023 metų JK apklausos duomenimis, daugelis namų iš tikrųjų vidutiniškai sunaudoja tarp 8 ir 12 kWh, tačiau tai gali kisti priklausomai nuo gyventojų skaičiaus ir naudojamos šildymo sistemos. Šio skaičiaus žinioje namų savininkai gali geriau planuoti saulės baterijų diegimą ar papildomą akumuliatorių atsargines sistemas namų energijos poreikiams.

Saulės baterijos vaidmuo suderinant galimybes su namų ūkio energijos prieinamumu

Saulės baterijos kaupia perteklinę dienos metu pagamintą energiją, kad būtų galima naudoti naktį arba esant energijos tiekimo pertraukimams. Pagrindinės funkcijos yra:

• Peakinis apribojimas : Tiekti energiją vakarinėms reikmėms (apšvietimui, šildymui, ventiliavimui, elektronikai) 3–5 valandų laiką
• Nebitinosios rezervos : Užtikrinkite būtiniausius prietaisus, tokius kaip šaldymo ir medicinos įranga, 12–24 valandų laikui
• Sezoninis suderinimas : Šiaurės klimato sąlygose padidinkite atsargą 20 %, kad kompensuotumėte trumpesnes žiemos dienas

Suderinamas saulės baterijų kaupiklis su namų elektros vartojimo profilis siekiant optimalaus savęs vartojimo

Išsamiai įvertinkite valandines naudojimo reikšmes komunaliniame skaičioje, kad baterijos dydis atitiktų kasdieninę elektros energijos naudojimą. Daugelyje namų ūkių, naudojančių elektrinius automobilius ar šilumos siurblius, paprastai reikia apie 15 ar net 20 kWh saugojimo vietos. Energiją taupančiuose namuose dažniausiai užtenka apie 8 kWh. Naujausi praeitų metų tyrimai taip pat pabrėžia svarbų faktą apie žiemos mėnesius – šaltas oras daugelyje vietų padidina energijos poreikį nuo 30% iki 40%. Būtinai įtraukite šį sezoninį šuolį į skaičiavimus, kai apibrėžiate baterijų dydį. Ir nepamirškite, kas vyksta, kai dingsta elektros energija – protingos energijos stebėjimo sistemos, sujungtos su tinkama saugojimo sistema, gali automatiškai nuspręsti, kurios elektros prietaisai lieka įjungti, o kurie pirmiausia išsijungia.

Įvertinant saulėtumo prieinamumą ir geografinį poveikį talpumui

Kaip maksimalios saulės valandos nulemia minimalų saulės sistemos dydį

Vietos, kurioje yra įdiegta saulės sistema, dienos šviesos valandų skaičius daugeliu atvejų daro įtaką saulės sistemos dydžiui. Pavyzdžiui, palyginkime Phoenix ir Bostoną. Namų ūkiams ten reikia reikšmingai skirtingų dydžių sistemų, nes Phoenix gauna apie 6,5 valandų intensyvios saulės šviesos, o Bostonas – vos 4,1 valandos. Tai reiškia, kad dykumų mieste gyvenantys žmonės gali naudoti maždaug 30 procentų mažiau saulės plokščių, kad gautų tą pačią energijos kiekį. Tyrimai, nagrinėjantys geografinius veiksnius, taip pat parodė įdomių rezultatų. Kai kurios vietovės gauna mažiau nei keturias valandas pakankamos saulės šviesos per dieną, įprastos stogo saulės įrenginių sistemos praranda nuo 12 iki 18 procentų efektyvumo. Todėl protingi saulės projektuotojai visada pirmiausia įvertina vietines sąlygas prieš rekomenduodami bet kokį diegimo planą.

Regionų palyginimas: saulės energijos našumas JAV pietvakariuose ir šiaurės rytuose

Vidurio vakaruose esantys namai per mėnesį paprastai pagamina apie 42 procentus daugiau saulės energijos nei jų analogai šiaurės rytuose. Šią skirtumą lėmia geresnis saulės apšvietimas ir paprasčiausiai daugiau giedrų dienų. Panagrinėkime faktus: standartinė 10 kW saulės elektrinė Naujajame Meksike per mėnesį generuoja maždaug 1 450 kilovatvalandžių, tuo tarpu panašios sistemos Masačusetsėje pagamina tik apie 850 kWh. Dėl šių skirtumų vakaruose saulės elektrinėms dažnai reikia didesnių baterijų, kad būtų galima valdyti visą papildomą sugeneruotą elektros energiją. Tuo tarpu šiaurės rytuose esantys žmonės turi sunkiau dirbti su saugojimo sprendimais, kad galėtų susitvarkyti su regiono nepastoviu oru ir ribotu saulėtų dienų skaičiumi.

Saulės baterijų projektavimas: galios vienam moduliui, modulių skaičius ir efektyvumo kompromisiniai variantai

Bendros sistemos galios skaičiavimas naudojant vieno modulio galią ir kiekį

Kai reikia apskaičiuoti, kiek elektros energijos gali generuoti saulės elektrinė, naudojama tokia paprasta formulė: padauginkite kiekvieno saulės modulio vatų galingumą iš viso įrengtų modulių skaičiaus. Pavyzdžiui, jei kas nors įrengia 25 modulių, kurių kiekvienas yra 400 vatų, tai teoriškai sudarys apie 10 kilovatų nuolatinės srovės elektros energijos. Tačiau praktikoje faktinis našumas dažnai būna mažesnis už teorinį 15–25 procentais. Kodėl taip atsitinka? Na, dėl to, kad saulės moduliai visą dieną neveikia maksimaliai efektyviai dėl įvairių priežasčių, tokių kaip karštoje orų kaita, dalinis šešėlis nuo artimų medžių ar pastatų, taip pat dėl keitiklių, kurie nuolatinę srovę keičia į kintamąją, efektyvumo ribų. Dabar daugelis įdiegėjų projektuoja sistemas su papildoma talpa, viršijančia standartines rekomendacijas – iki apie 133 % nuo keitiklio galimybių. Toks požiūris padeda padidinti energijos gamybą sunkesniu metu, kai rytą saulė dar nėra pakankamai stipri, arba vakare, kai ji jau pradeda blėsti, taip pat užtikrina, kad viskas atitiktų vietinių energijos tiekėjų reikalavimus, reikalingus prijungiant sistemą prie elektros tinklo.

Aukštos galios plokščių balansavimas tarp stogo ploto ir našumo ribų

Daugiau nei 400 vatų saulės plokštės sumažina būtinų įdiegimų skaičių ir supaprastina laidų darbus, tačiau jos reikalauja kokybiškų stogų, orientuotų į pietus ir be jokio pritemdimo. Pagal praėjusiais metais atliktus apskaičiavimus, didelės 500 vatų plokštės iš tikrųjų veikia apie 8–12 procentų blogiau, kai jos montuojamos stoguose, orientuotuose į rytus ar vakarus, lyginant su idealiu pietiniu kampu. Objektams, kurių stogas ribotas arba netinkamos formos, derinant skirtingo dydžio plokštes – pavyzdžiui, 350 vatų modelius kartu su didesnėmis 400 vatų plokštėmis – dažnai būna efektyvesnis sprendimas, leidžiantis maksimaliai išnaudoti plotą ir bendrą elektros gamybą, lyginant su vien tik naudojimu visų aukštos galios plokščių visoje sistemos projekte.

Kodėl daugiau plokščių ne visada gerina sistemos našumą

Kai saulės elektrinės pajėgos viršija tai, ką gali išlaikyti keitiklis arba ko reikia namui, nėra jokio prasmės pridėti dar daugiau. Jei sistemos viršija apie 120 % maksimalios galios naudojimo, jos atgal į tinklą grąžina maždaug dvi trečiąsias sugeneruotos elektros, o už tai paprastai sumokama labai mažai, nebent yra kokia nors baterijų sistema. Taip pat termografinės nuotraukos parodė kažką įdomaus – kiekvieną kartą, kai pridedama dar dešimt plokščių, karščio taškų susidarymo tikimybė padidėja maždaug 18 %. Praktiškai žiūrint, daugelis namų savininkų pastebi, kad laikantis visko balanse laikui bėgant veikia geriau nei statyti milžiniškas, sudėtingas sistemas, kurios finansiškai ar techniškai tiesiog neturi prasmės.

Stogo savybės ir konstrukciniai veiksniai planuojant pajėgą

Stogo orientacijos, nuolydžio ir šešėlių poveikis efektyviai saulės energijos pajėgai

Stogai, kurie nukreipti į pietus, paprastai pagamina apie 15–25 procentus daugiau energijos nei tie, kurie nukreipti į rytus ar vakarus. Geriausi rezultatai pasiekiami, kai plokštės yra pasvirusios apie 30 laipsnių kampu, o tai gana gerai tinka daugeliui vietovių šiauriau pusiaujo. Medžių šešėlis ar bet kas, kas blokuoja saulės šviesą stoge, gali gerokai sumažinti gamybos lygį – kartais net iki 40 procentų, kaip tai pažymėta praėjusiais metais atliktuose saulės energijos tyrimuose. Šiuo metu yra įvairių įrankių, tokių kaip Solargis žemėlapiai, kurie rodo, kiek saulės šviesos pasiekia skirtingas dienos metu. Tai padeda planuoti, kur efektyviai montuoti plokštes. Tais atvejais, kai dalys retkarčiais būna užšviestos arba yra naudojamos kelių kampų plokštės, mikroinvertoriai arba galios optimizatoriai padeda gerokai sumažinti našumo nuostolius.

Medžiagos suderinamumas ir konstrukcinių ribų vertinimas saugiai saulės energijos sistemų įdėjimui

Daugelyje atvejų su standartinėmis saulės įtvirtinimo sistemomis puikiai veikia bituminių čerpių stogai ir briauninių metalo konstrukcijų montavimas. Tačiau situacija komplikuojasi, kai stogas yra iš molinių čerpių ar šiferio. Šiems stogų tipams reikia specialių montavimo detalių, kurios paprastai kainą padidina nuo 15 iki 30 centų vienam vatui. Montuojant saulės elektrines, stogai turi atlaikyti apie 3–4 svarus kvadratiniam pėlos plotui nuo pačių plokščių svorio, be papildomos apkrovos nuo vėjo ir snieguotuose regionuose. Pagal prieš metus paskelbtus tyrimus, beveik ketvirtadalis visų namų, pastatytų iki 2000 m., reikalavo tam tikrų konstrukcinių patobulinimų prieš diegiant saulės elektrines. Iš kainos pusės žiūrint, paprastesnis ir pigesnis variantas yra paskirstyti saulės plokštes keliomis stogo dalimis, nei stiprinti kiekvieną gegnės sistemą senesnėse pastatuose.

Saulės sistemos galios ir baterijų integracijos kainos pasekmės

Kaip sistemos dydis ir saulės baterijų įtraukimas daro poveikį pradinėms investicijoms

Didžesnės sistemos proporcingai padidina išlaidas, kiekvienas papildomas kilovatas prideda 2 000–3 000 JAV dolerių. Tipiška 6 kW sistema be energijos kaupimo kainuoja apie 18 000 JAV dolerių; pridėjus saulės bateriją, visa kaina padidėja 40–60 %, pasiekiant 25 000–29 000 JAV dolerių. Litiumo jonų baterijos prideda 7 000–11 000 JAV dolerių priklausomai nuo talpos, o elektros instaliacijos modernizavimas gali pridėti dar 4 000 JAV dolerių.

Federalinės ir valstijų skatinamos priemonės, sumažinančios kainą vatui

Federalinės vyriausybės investicijų mokesčių lengvata leidžia namų savininkams grąžinti 30 centų už kiekvieną dolerį, išleistą saulės baterijų ir baterijų diegimui. Be to, visoje šalyje 23 skirtingos valstijos taip pat skatina papildomais pinigais – kartais net iki 1000 JAV dolerių už kiekvieną baterijų saugojimo pajėgumų kilovatvalandę, pridėtą prie sistemos. Paimkime pavyzdžiui Kaliforniją, kur jų savarankiško energijos gamybos skatinimo programa suteikia nuo 200 iki 850 dolerių už kiekvieną įdiegtą kilovatvalandę, o tai gali sumažinti laiką, per kurį žmonės pradeda matyti investicijų grąžą, net dviem metams. Visos šios finansinės lengvatos yra labai svarbios, nes jos padengia daugumą papildomų 0,38 JAV dolerio vienam vatui, reikalingam baterijoms įdiegti kartu su įprastomis saulės baterijomis, lyginant su atsisakymu jų visai. Atsižvelgiant į naujausius pokyčius, pastebėjome ir reikšmingą pažangą prieinamumo srityje – 2025 metais beveik devynios iš dešimties valstijų saulės energijos skatinimo programų taikys sistemas, kuriose yra baterijų, lyginant su vos puse 2021 metais.

DAK

• Kaip apskaičiuoti mano namų ūkio kasdieninę energijos suvartojimo normą? Pradėkite nuo visų namų ūkio prietaisų sąrašo, pažymėkite jų vatų skaičių. Padauginkite vatų skaičių iš kasdien naudojamų valandų skaičiaus ir padalykite iš 1 000, kad gautumėte kasdieninę energijos suvartojimo normą kilovatvalandėmis (kWh).
• Ką daro saulės baterijos? Saulės baterijos kaupia perteklinę saulės energiją, kad būtų galima naudoti naktį arba esant energijos tiekimo pertraukimams, taip padedant valdyti energijos poreikį pikinėmis valandomis ir suteikiant avarinę paramą konkrečioms apkrovoms.
• Kaip geografinė vieta daro įtaką saulės sistemos reikalavimams? Vietos, kuriose yra daugiau pikinių saulėtų valandų, pvz., JAV pietvakariuose, reikia mažiau plokščių, kad būtų pasiektas toks pat energijos gamybos rezultatas, lyginant su regionais, kuriuose mažesnis saulės apšvietimas, pvz., JAV šiaurės rytuose.
• Kaip federalinės ir valstijų skatinamosios priemonės veikia saulės energijos sistemų įsigijimo išlaidas? Skatinamosios priemonės, tokios kaip Investicijų mokesčių lengvata ir valstijoms būdingos programos, gali reikšmingai sumažinti saulės energijos sistemų įsigijimo išlaidas, suteikiant grąžinimus ar lengvatas, pagrįstas kilovatvalandės gamybos ir sistemos komponentų skaičiumi.