電化製品のエネルギー消費量の計算例
家の中には冷蔵庫、テレビ、コンピューター、洗濯機、ボイラー、鉄、電子レンジ、その他の家電製品が常にあり、それがないと生活が不快になります。さらに、少なくとも100個の電球が照明に使用されます（エネルギー効率が高いようにします）。家に設置されたソーラーパネルの電力を計算するときは、これらすべてを考慮に入れる必要があります。
この表は、電力、動作時間、エネルギー消費量などに関するデータを提供します。それらのすべては一年中働きます：
| デバイス | 力 | 1日あたりの使用期間 | 毎日の消費量 |
| 照明用電球 | 200 W | 約10時間 | 2 kWh |
| 冷蔵庫 | 500 W | 3時間 | 1.5 kWh |
| ノート | 100 W | 最大5時間 | 0.5 kWh |
| 洗濯機 | 500 W | 6時間 | 3 kWh |
| 鉄 | 1500 W | 1時間 | 1.5 kWh |
| テレビ | 150 W | 5時 | 0.8 kWh |
| ボイラー150リットル | 1.2 kW | 5時 | 6 kWh |
| インバーター | 20 W | 24時間 | 0.5 kWh |
| コントローラ | 5W | 24時間 | 0.1 kWh |
| 電子レンジ | 500 W | 2時間 | 3 kWh |
簡単な計算を行うと、最終的な1日のエネルギー消費量（18.9 kW / h）に到達します。ここでは、電気ケトル、キッチンコンバイン、ポンプ、ヘアドライヤーなど、毎日使用されない追加の機器の電力を追加する必要があります。平均して、1日あたり少なくとも25 kW/hが得られます。
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したがって、毎月のエネルギー消費量は750kWhになります。現在のコストをカバーするために、太陽電池は少なくとも最終的な数字を生成する必要があります。 750kW。
ソーラーパネルを設置した後、家の所有者はどのようなメリットを享受しますか
太陽光発電コンバーターの設置により、資源提供者に関係なく電力を受け取ることが可能になります。ソーラーパネルのセットを追加のエネルギー源として使用すると、電力コストを大幅に削減することが可能になります。
自律型発電所の所有者にとってすぐに重要になるかもしれないもう一つのポイント。政府は、グリッドに接続された自律型複合施設の所有者との間で電気料金を支払うための新しい手順を導入することを計画しています。
民間電力システムがグリッドに与えるエネルギーについては、所有者は一定の料金を受け取ります。これまでのところ、これは単なるプロジェクトですが、まもなく発効し、再生可能エネルギー源の開発を刺激します。したがって、ソーラーパネルを設置することで、いくらかのお金を稼ぐことができますが、それは決して余分なことではありません。
家庭用ソーラーパネルの主な特徴
ソーラーパネルの話題を考え始めると、まず、太陽光発電システムに注意を払う必要があります。この装置は太陽光を電気エネルギーに変換します。
200年の間、人類はこの装置を改良し、成功を収めてきました。そのため、毎日ますます多くの人々が太陽電池の設置に興味を持っています。
しかし、どれを選択するか詳細に応じて、3つのタイプのシステムがあります 代替エネルギー源.
最初のタイプは、オープン太陽光発電システム（PPS）が特徴です。彼らはバッテリーを持っていません、そして、装置自体は特別なインバーターを通して動力を与えられます。生成された電力が消費された電力よりも大きい場合、メインネットワークは機能しません。
2番目のタイプは、メインネットワークから独立した自律システムによって特徴付けられます。この種のPSEは、すべての機器に直接電力を供給するためのネットワークの概要で機能します。最高のパフォーマンスは、太陽エネルギーの劣化時に蓄積されたエネルギーを使用するバッテリーがある場合、および生成された電力が消費された電力よりも大きい場合に観察されます。
3番目のタイプには、前の2つのカテゴリーの組み合わせが含まれます。組み合わせたPSEには優れた機能があります。未使用の生成エネルギーをメイングリッドに転送する可能性さえあります。しかし、このタイプのシステムは最も高価です。
選び方は？
あなた自身のサイトにソーラーシステムを設置することはまともな金額を要します。ソーラーバッテリーの設置を進める前に、すべてのデバイスに必要な電力を決定する必要があります。そしてまず第一に、家やサイトのニーズを満たすために、キロワットでの最適なピーク負荷とキロワット/時間での合理的な条件付き平均エネルギー消費を計算する必要があります。
太陽光発電を合理的に利用するには、以下を決定する必要があります。
- ピーク負荷-それを決定するには、同時にオンになっているすべてのデバイスの電源を追加する必要があります。
- 最大消費電力-同時に動作する必要のあるデバイスのカテゴリを決定するために必要なパラメータ。
- 毎日の消費量-単一のデバイスの個々の電力に、それが機能していた時間を掛けることによって決定されます。
- 1日の平均消費量は、すべての電化製品の1日あたりのエネルギー消費量を加算して決定されます。
これらのデータはすべて、太陽電池の組み立てとその後の安定した動作に必要です。得られた情報により、太陽系の高価な要素であるバッテリーパックに適したパラメーターを選択できるようになります。
すべての計算を実行するには、ケージ内のシートが必要です。コンピューターで作業する場合は、Excelファイルを使用するのが最も便利です。 29列のテーブルテンプレートを準備します。
列名を順番にリストします。
- 電気機器、家電製品、または工具の名前-専門家は、廊下からエネルギー消費者を説明し始めてから、時計回りまたは反時計回りに移動することを推奨しています。家に複数のフロアがある場合、それ以降のすべてのレベルの開始点は階段です。また、街頭の電化製品を示します。
- 個々の消費電力。
- 00から23時間までの時刻。つまり、このためには24列が必要です。時間の経過に伴う列には、分数の形式で2つの数値を入力する必要があります。特定の時間の作業時間/個々の電力消費量です。
- 列27に、1日あたりのアプライアンスの合計稼働時間を入力します。
- 列28の場合、列27のデータに個々の消費電力を掛ける必要があります。
- 表に記入した後、各デバイスの最終負荷が1時間ごとに計算され、取得されたデータが29番目の列に入力されます。
最後の列に入力した後、1日の平均消費量が決定されます。これを行うために、最後の列のすべてのデータが要約されます。ただし、この計算では、太陽集熱器システム全体の消費量は考慮されていません。これらのデータを計算するには、最終的な計算で補助係数を考慮する必要があります。
このような慎重で骨の折れる計算により、1時間あたりの負荷を考慮して、エネルギー消費者の詳細な仕様を取得することが可能になります。太陽エネルギーは非常に高価であるため、その消費を最小限に抑え、すべての電化製品に電力を供給するために合理的に使用する必要があります。たとえば、太陽集熱器を家のバックアップ電源として使用する場合、取得したデータにより、主電源が最終的に復旧するまで、エネルギーを大量に消費するデバイスをネットワークから除外することができます。
家に太陽電池からのエネルギーを絶えず供給するために、計算では時間ごとの負荷が進められます。電力消費量は、システム動作中の緊急事態を排除し、最大負荷が均等になるように調整する必要があります。
このグラフは、家の中で太陽のエネルギーを合理的に使用する方法を明確に示しています。最初のグラフは、負荷が日中にランダムに分散されたことを示しています。1日の平均時間レートは750 Wで、消費レートは1時間あたり18kWでした。正確な計算と適切な計画の結果、1日の消費量を12 kW / hに削減し、1日の平均負荷を500ワットに削減することができました。この配電オプションは、バックアップ電源にも適しています。
太陽電池の動作原理
この装置は、太陽光線を直接電気に変換するように設計されています。この作用を光電効果と呼びます。元素の製造に使用される半導体（シリコンウェーハ）は、正と負に帯電した電子を持ち、n層（-）とp層（+）の2つの層で構成されています。日光の影響下にある過剰な電子は、層からノックアウトされ、別の層の空の場所を占有します。これにより、自由電子が絶えず移動し、あるプレートから別のプレートに移動して、バッテリーに蓄えられた電気を生成します。
太陽電池がどのように機能するかは、その設計に大きく依存します。太陽電池はもともとシリコンから作られていました。それらは依然として非常に人気がありますが、シリコンの洗浄プロセスは非常に手間とコストがかかるため、カドミウム、銅、ガリウム、インジウムの化合物からの代替フォトセルを使用してモデルが開発されていますが、生産性は低くなります。
太陽電池パネルの効率は、技術の進歩とともに向上しました。今日、この数字は、世紀の初めに記録された1パーセントから20パーセント以上に増加しました。これにより、今日では国内のニーズだけでなく、生産にもパネルを使用することができます。
仕様
太陽電池デバイスは非常にシンプルで、いくつかのコンポーネントで構成されています。
直接太陽電池/ソーラーパネル;
直流を交流に変換するインバーター。
バッテリーレベルコントローラー。
バッテリー ソーラーパネル用 購入は必要な機能に基づいている必要があります。彼らは電気を蓄え、分配します。保管と消費は1日中行われ、夜間は累積料金のみが消費されます。したがって、エネルギーの一定かつ継続的な供給があります。
バッテリーの過度の充電と放電は、バッテリーの耐用年数を短くします。コントローラ 太陽電池の充電 バッテリーが最大パラメーターに達したときにバッテリーへのエネルギーの蓄積を自動的に停止し、強い放電の場合はデバイスの負荷をオフにします。
（Tesla Powerwall-7 kWソーラーパネルバッテリー-および電気自動車の家庭用充電）
通信網 ソーラー用インバーター バッテリーは最も重要な設計要素です。太陽光線から受け取ったエネルギーをさまざまな容量の交流に変換します。同期コンバーターであるため、周波数と位相の電流の出力電圧を固定ネットワークと組み合わせます。
フォトセルは、直列と並列の両方で接続できます。後者のオプションは、電力、電圧、および電流のパラメーターを増やし、1つの要素が機能を失った場合でもデバイスが機能できるようにします。組み合わせたモデルは、両方のスキームを使用して作成されます。プレートの耐用年数は約25年です。
太陽光発電のスキーム
太陽光発電システムを構成するノードの不思議な名前を見ると、デバイスの超技術的な複雑さが考えられます。光子の寿命のミクロレベルでは、これはそうです。そして視覚的には電気回路の一般的なスキームとその動作原理は非常に単純に見えます。天国の照明から「イリイチの電球」まではたった4つのステップです。
ソーラーモジュールは、発電所の最初のコンポーネントです。これらは、特定の数の標準的なフォトセルプレートから組み立てられた薄い長方形のパネルです。メーカーは、電力と電圧が12ボルトの倍数で異なるフォトパネルを製造しています。
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ソーラーパネルは曇りの日数が少ない地域で使用され、一次または二次エネルギー供給業者として運用されています
集中型電力網にまだ接続されていないインフラストラクチャがほとんどない地域にソーラーパネルシステムを構築することは理にかなっています
夏には、夏の別荘で、ソーラー家電が電化製品と暖房システムにエネルギーを供給することができるようになります。
ソーラーパネルの動作と調整を監視するための機器は、通常、インバーター、コントローラー、バッテリーなど、多くのスペースを占有しません。
敷地内に明るい場所があれば、太陽光発電所を設置することができます。
大気中のネガティブに対する優れた保護により、太陽電池の動作のための制御および監視デバイスを屋外に配置できます
太陽 民家用発電所 工場で作られたバッテリーから組み立てることができます
シリコンウェーハから組み立てられた太陽電池は、はるかに安価で、ほぼ同等の性能を発揮します。
屋根の斜面へのソーラーパネルの設置
テラス、ベランダ、屋根裏部屋のバルコニーへの設置
エクステンションの傾斜した屋根のソーラーシステム
室内機ソーラーミニ発電所
サイトの無料サイトの場所
屋外用バッテリーボックス
既製のバッテリーからソーラーパネルを組み立てる
自分の手で電池を作る
平らな形状のデバイスは、直射日光にさらされる表面に便利に配置されます。モジュラーブロックは、相互接続によって太陽電池に結合されます。バッテリーの役割は、太陽から受け取ったエネルギーを変換して、特定の値の定電流を流すことです。
バッテリーは、電荷を蓄積するためにすべてのデバイスに知られています。太陽からのエネルギー供給システムにおけるそれらの役割は伝統的です。家庭の消費者が集中型ネットワークに接続されている場合、エネルギー貯蔵は電気とともに貯蔵されます。また、太陽電池モジュールから電気製品が消費する電力を供給するのに十分な電流がある場合は、余剰電力を蓄積します。
バッテリーパックは、必要な量の電力を回路に供給し、その消費量が増加した値に達するとすぐに安定した電圧を維持します。同じことが、たとえば、写真パネルが機能していない夜間や日照の少ない天候でも起こります。
ソーラーパネルの助けを借りた家庭でのエネルギー供給のスキームは、バッテリーにエネルギーを蓄える能力によってコレクターのオプションとは異なります（+）
コントローラーは、ソーラーモジュールとバッテリーの間の電子的な仲介者です。その役割は、バッテリーの充電レベルを調整することです。この装置は、過充電による沸騰や電位が特定の基準を下回ることを許可しません。これは、太陽系全体の安定した動作に必要です。
インバーター-逆転するので、この単語の音は文字通り説明されます。はい。実際、このノードは、かつては電気技師にとって素晴らしいと思われていた機能を実行するためです。ソーラーモジュールとバッテリーの直流を220ボルトの電位差のある交流に変換します。家庭用電化製品の大部分で機能しているのはこの電圧です。
太陽エネルギーの流れは星の位置に比例します。モジュールを取り付けるときは、季節に応じて傾斜角を調整することをお勧めします。
使い方
太陽電池であるSBItakシステムは、相互接続された要素のシステムであり、その構造により、光電効果の原理を使用して、特定の角度でそれらに当たる太陽光を電流に変換することができます。
太陽光を電気エネルギーに変換するシステムは、次のコンポーネントで構成されています。
- 半導体材料（導電率の異なる2層の材料を緊密に組み合わせたもの）。それは、例えば、光電効果の発生に必要な特性を得ることを可能にする他の化合物を添加した単結晶または多結晶シリコンであり得る。
ある材料から別の材料への電子の遷移では、一方の層に過剰な電子があり、もう一方の層には電子が不足している必要があります。電子が不足している領域への遷移は、p-n遷移と呼ばれます。
- 電子の遷移に抵抗する元素の最も薄い層（これらの層の間に配置されます）。
- 電源（反対側の層に接続されている場合、電子はこのバリアゾーンを簡単に克服できます）。したがって、電流と呼ばれる、感染した粒子の規則正しい動きがあります。
- アキュムレータ（エネルギーを蓄積して蓄積します）。
- 充電コントローラー。
- インバーターコンバーター（太陽電池から受け取った直流を交流に変換します）。
- 電圧安定器（太陽電池システムで希望の範囲の電圧を生成するように設計されています）。
ソーラーパネルの動作方式半導体の表面に衝突したときに半導体の表面に当たる光（太陽光）の光子は、そのエネルギーを半導体の電子に伝達します。半導体からの衝撃によってノックアウトされた電子は、保護層を克服し、追加のエネルギーを持ちます。
したがって、負の電子はp導体を離れ、導体nに入り、正の電子はその逆になります。このような遷移は、その時点で導体に存在する電界によって促進され、その後、電荷の強度と差が増加します（小さな導体では最大0.5 V）。
ソーラーパネルを購入または製造する場合は、慎重に計算してください。
- そのようなバッテリーと必要な機器のコスト。
- 必要な電気エネルギーの量。
- 必要なバッテリーの数。
- お住まいの地域の年間晴れ日数。
- ソーラーパネルを設置する必要があるエリア。
集め始めます
購入して組み立てる前に、すべてのシステムとケーブルの位置を間違えないように、システム全体を計算する必要があります。ソーラーパネルからインバーターまで、約25〜30メートルあり、最大100Vの電圧と25〜30Aの電流が伝送されるため、事前に断面積6平方mmのフレキシブルワイヤーを2本敷設しました。断面全体のこのようなマージンは、ワイヤの損失を最小限に抑え、デバイスに可能な限りエネルギーを供給するために選択されました。ソーラーパネル自体をアルミコーナーから自作のガイドに取り付け、自作の台紙で引き付けました。パネルが滑り落ちるのを防ぐために、各パネルの反対側のアルミニウムの角に30mmのボルトのペアが上向きになっており、これらはパネルの一種の「フック」です。インストール後、それらは表示されませんが、負荷に耐え続けます。
恩恵を受ける方法
晴天時にのみ機能するパネルの特性を考えると、ソーラーパネルの市場、つまりそれらが作られている材料を詳細に研究する必要があります。多結晶パネルは、直射日光だけでなく、散乱光線も完全に生成することができます。そして、設備の運用と日射に必要な雲はもはや障害ではありません。曇りの日でも効率を上げるためには、多結晶シリコン電池を選択する必要があります。
降水量、特に雪は、ある意味ではマイナスではありません。雪が降ると、反射光線の量が増えます。そして、シリコン太陽電池がパネルに存在する場合、蓄積されたエネルギーの量は増加します。パネルを取り付けるときは、雪の問題にも注意する必要があります。雪からパネルを頻繁に掃除する必要があります。
しかし、時間と進歩は止まらず、おそらく近い将来、バッテリーは、欠点や欠点なしに、思考の力によって開発されるでしょう。そして、人類は、自然、大気、地球を保護する方向に自信を持って一歩を踏み出します。
システム内に必要なインバーターの数
理論的には、必要な電力の1つのデバイスで発電所全体に十分なはずです。ただし、フォトセルが多数あり、それらが複数のラインに組み立てられている場合は、そのようなコンバーターをそれぞれに配置することをお勧めします。
何故ですか？実は、日当たりの良い側にないなど、1つのラインの不安定な動作は、インバータの動作に悪影響を及ぼし、その効率は一般的に低くなります。
発電所の最大効率を得ることが重要である場合、このオプションは適切ではありません。
別のオプションは、いくつかの独立したMMP入力用のインバーターです。それらの2〜4が存在する可能性があり、そのようなモデルははるかに高価です。
冬のソーラーパネル効率
おそらく驚くでしょうが、冬の日には、夏よりも垂直面に落ちるエネルギーが1.5〜2倍少なくなります。このデータは中央ロシアのものです。日中は状況が悪化します。夏のこの期間中は、4倍のエネルギーが得られます。
しかし、注意してください：垂直面上。それは壁にあります。
水平面について言えば、その差はすでに15倍です。
太陽光発電の最も悲しい写真は、冬ではなく秋にあなたを待っています。曇りの天気では、雲量の密度に応じて、その効率は20〜40分の1になります。冬には、雪が降った後、晴れた日の日射量（バッテリーに当たる光の量）が夏の値に近づく可能性があります。したがって、家庭用の太陽光発電システムは、秋よりも冬の方が多くの電力を生成します。
冬にほぼ最大の効率を達成するには、ソーラーパネルを垂直またはほぼ垂直に配置する必要があることがわかりました。そして、壁に掛ける場合、できれば南東に吊るすと、統計によると、朝は晴天になることがよくあります。南東の壁がない場合、または何も設置できない場合は、特別なスタンドを作ることで状況から抜け出すことができます。それから彼らは屋根にソーラーパネルを置きました。日光の入射角は季節によって異なりますので、角度を調整できるスタンドを作ることをお勧めします。機会があります-太陽電池パネルを南東に「向ける」、そのような可能性はありません、それらを南に「見る」ようにします。
取り付けシステムの1つ
ソーラーパネルを選ぶときに何を探すべきか
家庭での太陽エネルギーの使用はまだ一般的ではなく、ソーラーパネルの選択は特定の困難を引き起こすという事実のために、私たちは最も重要なパラメータのリストを提供します
したがって、このようなモジュールを購入するときは、次の点に注意する必要があります。メーカー
メーカー。
このメーカーがこの製品を市場に出している期間と、その生産量に注意を払うことが重要です。メーカーが業界に長く存在するほど、信頼できるメーカーになります。
使用領域。
受け取ったエネルギーは、小型家電の充電、大型電化製品への電力供給、照明、家庭での本格的な電源供給など、どのような目的で使用されますか。パネルの出力電圧と電力の選択は、ソーラーモジュールを購入する目的によって異なります。
電圧。
小型家電製品の場合、9 Vで十分であり、スマートフォンやラップトップの充電には12〜19 V、家庭での電力システム全体の供給には24V以上です。
パワー。
このパラメーターは、1日の平均エネルギー消費量（1日あたりのすべてのアプライアンスで消費されるエネルギーの合計）に基づいて計算されます。ソーラーパネルの電力は、ある程度のマージンを持って消費をカバーする必要があります。
太陽電池の品質。
ソーラーパネルを構成するフォトセルには、4つの品質カテゴリがあります。GradA、Grad B、Grad C、GradDです。当然、最初のカテゴリが最適です-GradA。この品質カテゴリのモジュールには、チップやマイクロクラックがありません。色と構造が均一で、効率が最も高く、実質的に劣化しません。
一生。
ソーラーパネルの耐用年数は10年から20年までさまざまです。もちろん、そのような電源システムの完全な動作の持続時間は、バッテリーの品質と正しい設置に依存します。
追加の技術パラメータ。
最も重要なのは、効率、許容誤差（電力許容誤差）、温度係数（バッテリー性能に対する温度の影響）です。
主な技術的特徴を理解した上で、2020年に最高のソーラーパネルの評価を提供します。
トピックに関する結論と有用なビデオ
ソーラーパネルの動作原理と接続方式を理解するのはそれほど難しくありません。また、以下で収集したビデオ資料を使用すると、ソーラーパネルの機能と設置のすべての複雑さをさらに理解しやすくなります。
太陽光発電太陽電池がどのように機能するか、詳細にアクセスでき、理解できます。
ソーラーパネルの仕組み：
自分の手でフォトセルからソーラーパネルを組み立てる：
コテージの太陽光発電システムの各要素は正しく選択する必要があります。バッテリー、トランス、コントローラーで不可避の電力損失が発生します。そして、それらを最小限に抑える必要があります。そうしないと、ソーラーパネルのかなり低い効率が完全にゼロになります。
代替エネルギー源は日々ますます重要になっています。この理由は、環境への配慮、更新可能性、低コストです。太陽エネルギーは、最も収益性の高いエネルギー源の1つです。今後数十億年の間、それは私たちの惑星を照らし続け、ガスや石油とは異なり、膨大な量のエネルギーを放出します。今日、私たちはこのソースをソーラーパネルシステムで使用する方法を学びましたが、理解している人はほとんどいません 太陽電池の動作原理。
それを理解しましょう。
まず、何を理解する必要があります 家庭用太陽光発電システム
家の屋根に設置されているのは、黒や青みがかったパネルだけではありません。これらの光レシーバーは、システム全体の4つのコンポーネントの1つにすぎません。これには、次のものが含まれます。
