Предисловие
Многие люди совершенно сбиты с толку, когда впервые сталкиваются с продуктами, использующими солнечную энергию.
Продавцы постоянно твердят про "MPPT", "эффективность преобразования" и "стоимость киловатт-часа", оставляя слушателей в недоумении. Статьи в интернете либо слишком технические и полны жаргона, либо слишком упрощенные и содержат много лишней информации. Найти действительно понятное вводное руководство сложнее, чем установить систему.
Цель этой статьи — решить данную проблему. Я объясню принцип работы домашних солнечных энергетических систем самым простым и понятным языком. Независимо от того, являетесь ли вы полным новичком или имеете некоторые знания, но вам не хватает систематического понимания, после прочтения этой статьи вы получите полное представление о солнечных энергетических системах.
Текст немного длинный, но я гарантирую, что это самое доступное и простое для понимания руководство во всем интернете. Я не собираюсь вдаваться в сложные теории; я просто расскажу вам о самых практических вещах.
I. Что такое выработка солнечной энергии?
Начнём с самых основных принципов.
Производство солнечной энергии основано на «фотоэлектрическом эффекте». Звучит технически сложно, но на самом деле принцип очень прост: когда солнечный свет падает на особый материал (называемый полупроводником, обычно кремнием), некоторые электроны в этом материале «выбиваются» энергией фотонов, образуя электрический ток. Это и есть электричество.
Следует отметить несколько ключевых моментов: во-первых, не требуется высокотемпературное сгорание, достаточно лишь света; во-вторых, он излучает постоянный ток, то есть электричество с постоянным направлением тока; в-третьих, процесс тихий и бесшумный, без каких-либо механических воздействий.
Электричество, которое мы используем в наших домах, называется переменным током (AC), который меняет направление 50 раз в секунду, а напряжение составляет 220 вольт. Постоянный ток (DC), вырабатываемый солнечными панелями, нельзя использовать непосредственно в доме; его необходимо сначала преобразовать в переменный ток. Это преобразование осуществляется с помощью инвертора.
Как только вы это поймете, вы узнаете, каковы два наиболее важных компонента системы солнечной энергии: солнечные панели (для выработки электроэнергии) и инверторы (для преобразования электроэнергии). Все остальное — вспомогательное.
Количество электроэнергии, которое может выработать солнечная панель, зависит от трех факторов: во-первых, интенсивности солнечного света; во-вторых, площади панели — чем больше площадь, тем больше солнечного света она получает; и в-третьих, эффективности панели — при одинаковой площади более эффективная панель вырабатывает больше электроэнергии. В настоящее время КПД обычных бытовых солнечных панелей составляет от 20% до 22%. Панель мощностью 550 Вт в идеальных условиях может вырабатывать 0,55 киловатт-часов электроэнергии в час.
II. Из каких компонентов состоит полноценная система солнечной энергетики?
Разобравшись с основными принципами, давайте поговорим о компонентах. Домашняя солнечная система может показаться сложной, но в основном она состоит из четырех элементов: солнечных панелей, инвертора, аккумуляторов (в зависимости от типа), а также монтажных кронштейнов и кабелей.
Солнечные панели вырабатывают электроэнергию. Мощность бытовых панелей варьируется от 400 до 550 ватт; чем выше мощность, тем больше вырабатываемая мощность одной панели. Стоимость панелей составляет от 40% до 50% от общей стоимости системы, что делает их самой крупной статьей расходов. Панели бывают из монокристаллического и поликристаллического кремния; проще говоря, панели из монокристаллического кремния более эффективны и дороже, но разница незначительна для бытового применения. При покупке следует в первую очередь обращать внимание на мощность и эффективность преобразования; другие параметры менее важны для обычного пользователя.
Инвертор отвечает за преобразование энергии. Он преобразует постоянный ток (DC), вырабатываемый солнечными панелями, в переменный ток (AC) для бытового использования, а также управляет мониторингом, защитой и планированием работы всей системы. Выходная мощность инвертора должна соответствовать общей мощности солнечных панелей, как правило, в соотношении 1:1 или 0,8:1. Например, панель мощностью 5 кВт будет работать в паре с инвертором мощностью от 4 до 5 кВт. КПД большинства инверторов составляет от 97% до 99%, а основное различие между известными брендами и брендами общего назначения заключается в стабильности и послепродажном обслуживании.
Аккумуляторы для хранения энергии являются необязательными. Наличие или отсутствие аккумуляторов определяет, будете ли вы устанавливать систему, подключенную к сети, или автономную/гибридную систему. В настоящее время наиболее распространенным типом аккумуляторов являются литий-железо-фосфатные (LFP), которые обладают длительным сроком службы и хорошей безопасностью. Емкость бытовых систем хранения энергии варьируется от 5 кВт·ч до 20 кВт·ч в зависимости от потребления электроэнергии в вашем домохозяйстве и местных условий солнечного света. Системы, подключенные к сети, без аккумуляторов дешевле, но не могут обеспечивать электропитание во время отключения электроэнергии; системы с аккумуляторами дороже, но могут продолжать работать во время отключения электроэнергии.
Кронштейны и кабели — это вспомогательные материалы. Кронштейны должны выдерживать ветер, дождь и коррозию, и обычно изготавливаются из алюминиевого сплава или оцинкованной стали. Кабели должны быть достаточно толстыми, устойчивыми к ультрафиолетовому излучению и огнестойкими, если они проложены в стенах или в кабельных лотках. Эти вспомогательные материалы могут показаться незначительными, но низкое качество может привести к серьезным проблемам. Качественные вспомогательные материалы должны составлять от 10% до 15% от общей стоимости; чрезмерно дешевые вспомогательные материалы часто свидетельствуют о некачественной работе.
III. Как выбрать между системами, подключенными к сети, автономными и гибридными системами?
Этот вопрос вызывает затруднения у многих. Три системы звучат похоже, но на самом деле они совершенно разные.
Система, подключенная к сети, является самой простой, требующей только подключения к электросети и не нуждающейся в аккумуляторах. В течение дня солнечные панели вырабатывают электроэнергию для собственного потребления пользователя, а излишки продаются обратно в сеть. Ночью, когда электроэнергия не вырабатывается, пользователь покупает электроэнергию из сети. Преимуществами являются низкая стоимость, простота и отсутствие необходимости в обслуживании аккумуляторов. Недостатком является то, что выработка электроэнергии прекращается при отключении сети; из соображений безопасности инвертор, подключенный к сети, автоматически прекращает выработку электроэнергии при отключении сети. Эта система подходит для домохозяйств со стабильными электросетями, где экономия на счетах за электроэнергию является первостепенной задачей.
Автономные системы полностью отключены от электросети и требуют использования аккумуляторов большой емкости. Электроэнергия, вырабатываемая днем, накапливается в аккумуляторах и разряжается ночью. Преимущество заключается в подлинной свободе использования электроэнергии, полной независимости от электросети. Недостатки – высокая стоимость, сложная конфигурация и возможность отключения электроэнергии в течение длительных периодов облачной погоды, если батареи слишком малы. Этот тип системы подходит для районов, полностью недоступных для электросети, или в качестве аварийного резервного источника питания для важных объектов; в обычных домохозяйствах он, как правило, не требуется.
В настоящее время наиболее популярны гибридные системы, сочетающие в себе преимущества как систем, подключенных к сети, так и автономных систем. Они подключаются к сети и одновременно питаются от аккумуляторов. Днём в первую очередь используется солнечная энергия, а неиспользованная энергия накапливается в аккумуляторах; ночью используются аккумуляторы, а при необходимости дополнительные аккумуляторы закупаются в сети. Главное преимущество — автоматическое переключение на питание от аккумуляторов во время отключений сети, обычно называемое функцией «резервного питания». Эта функция особенно полезна в районах с нестабильными электросетями.
Выбор между тремя системами прост: если сеть стабильна и вы в первую очередь хотите сэкономить на счетах за электроэнергию, выбирайте систему, подключенную к сети; если сеть часто отключается и вам нужно резервное электропитание, выбирайте гибридную систему; если сети нет вообще или вам нужно аварийное электропитание, выбирайте автономную систему. Хотя гибридные системы являются самыми дорогими, они предлагают наиболее полный набор функций и в настоящее время являются основным трендом.
IV. Как использовать электроэнергию дома после установки солнечных батарей.
Многих интересует этот вопрос, поэтому я подробно на него отвечу.
Возьмем в качестве примера гибридную систему: рабочий процесс автоматизирован, и вам не нужно ни о чем беспокоиться.
Когда днем выходит солнце, солнечные панели начинают вырабатывать электроэнергию. Выработанная электроэнергия сначала питает одновременно используемые в доме приборы, такие как холодильники, кондиционеры и освещение. Если выработанная электроэнергия превышает потребление, избыток поступает в аккумуляторы для зарядки. Если аккумуляторы полностью заряжены, а избыток электроэнергии все еще остается, он продается обратно в сеть. Этот процесс регулирования осуществляется автоматически инвертором.
С наступлением вечера солнечные панели перестают вырабатывать электроэнергию. Аккумуляторы начинают разряжаться, обеспечивая электроэнергией домохозяйства в часы пик вечером. Если в это время работает много электроприборов и потребление электроэнергии высокое, аккумуляторы быстро разряжаются. Когда уровень заряда батареи падает до определенного уровня (например, 20%), система автоматически переключается на закупку электроэнергии из сети. Если поздно ночью электроэнергия дешевле, система может также закупать электроэнергию из сети для зарядки аккумуляторов, готовясь к следующему дню.
В случае внезапного отключения электроэнергии система переключится в автономный режим в течение 20 миллисекунд. Это переключение происходит настолько быстро, что практически незаметно для человека. После переключения дом продолжает получать энергию от солнечных батарей и аккумуляторов до восстановления электроснабжения. После восстановления система автоматически переключается обратно в режим подключения к сети.
Весь процесс не требует вмешательства пользователя; вам нужно лишь просматривать такие данные, как выработка электроэнергии, потребление электроэнергии и уровень заряда батареи, через мобильное приложение или экран устройства. Многие пользователи, установившие систему, чувствуют себя совершенно не затронутыми ею; они могут заниматься своими делами, поскольку система автоматически управляет всем потреблением электроэнергии.
В. Стоит ли вообще хвастаться?
Это самый важный вопрос, и я буду с вами откровенен.
Для большинства семей установка солнечных батарей оправданна. Но целесообразность зависит от нескольких ключевых факторов.
Во-первых, учтите стоимость электроэнергии для вашего домохозяйства. Чем выше цена на электроэнергию, тем больше экономии вы получите от установки солнечных батарей. Для семьи, потребляющей 8000 кВт·ч в год по цене 0,6 юаня за кВт·ч, годовой счет за электроэнергию составит 4800 юаней. Установка системы мощностью 5 кВт позволит генерировать 6500 кВт·ч в год, при этом домохозяйство будет потреблять около 4550 кВт·ч, что приведет к годовой экономии примерно в 2730 юаней. Если цена на электроэнергию вырастет до 0,8 юаня за кВт·ч, годовая экономия увеличится до 3640 юаней. Чем выше цена на электроэнергию, тем быстрее вы окупите свои инвестиции.
Во-вторых, учтите время потребления электроэнергии в вашем доме. Выработка солнечной энергии сосредоточена в дневное время, достигая пика между 10:00 и 15:00. Если кто-то находится дома днем, и вы потребляете больше электроэнергии, ваш уровень самопотребления будет высоким. Если же никого нет дома днем, потребление электроэнергии будет сосредоточено ночью, что приведет к снижению уровня самопотребления и необходимости продажи значительного количества электроэнергии в сеть. Продажа электроэнергии дешевле, чем ее покупка, что снижает вашу прибыль.
В-третьих, учтите уровень солнечного освещения в вашем доме. Количество солнечных часов сильно различается по всей территории Китая. В Тибете более 3000 часов солнечного света в год, на Хайнане около 2200 часов, а в Сычуаньской котловине всего около 1200 часов. Районы с более высоким уровнем солнечного света вырабатывают больше электроэнергии и быстрее окупают инвестиции. Районы с низким уровнем солнечного света не обязательно непригодны для установки, но период окупаемости будет дольше.
В-четвертых, это цена системы и качество монтажа. Системы с одинаковой конфигурацией могут отличаться по цене более чем на 30% в зависимости от марки; аналогичные системы, установленные на крышах разного качества, также приведут к значительным различиям в выработке электроэнергии и сроке службы. Это будет более подробно обсуждаться позже в контексте вопросов монтажа.
Вкратце, в районах с умеренным или высоким уровнем солнечной активности срок окупаемости бытовой солнечной фотоэлектрической системы мощностью от 5 до 10 киловатт обычно составляет от 6 до 10 лет. При сроке службы системы более 25 лет это означает, что последние десять лет или около того фактически приносят чистую прибыль. Учитывая тенденцию роста цен на электроэнергию, фактическая окупаемость может быть даже выше, чем предполагалось.
Конечно, это не значит, что оно подходит всем. Семьям с ограниченным бюджетом, снимающим жилье, с неподходящими потолками или низким потреблением электроэнергии следует подождать и посмотреть, прежде чем устанавливать его .
VI. Меры предосторожности при установке
Если вы решите установить его, вам следует обратить внимание на следующие моменты.
Качество монтажа важнее самого продукта. Даже самый лучший продукт бесполезен, если монтаж выполнен некачественно. При выборе монтажника учитывайте следующие моменты: есть ли у него соответствующая квалификация и строительные лицензии? Есть ли у него собственная бригада монтажников, а не привлеченный подрядчик? Каковы его обязательства по послепродажному обслуживанию? Сколько лет у него опыта работы и есть ли примеры успешной работы в реальных условиях? Остерегайтесь смехотворно низких цен; возможно, они экономят на материалах или качестве работы. Хороший монтажник может быть не самым дешевым, но у него будет гораздо меньше споров после продажи.
Состояние кровли необходимо оценить заранее. Не все крыши подходят для установки. Лучше всего подходят крыши, обращенные на юг; крыши, обращенные на восток и запад, также можно устанавливать, но выработка электроэнергии снизится. Площадь кровли должна быть достаточной, с минимальным количеством препятствий, а конструкция должна выдерживать нагрузку. В случае крыш с плохим состоянием, решения следует обсудить с установщиком заранее; не следует соглашаться на установку вслепую только ради получения заказа.
Конфигурация системы должна быть разумной. Мощность платы питания, мощность инвертора и емкость аккумулятора должны соответствовать вашим потребностям. Это требует всестороннего расчета, основанного на потреблении электроэнергии в вашем доме, площади крыши, бюджете и целях; больше — не всегда лучше. Профессиональный установщик должен предоставить вам план конфигурации и объяснить, почему она настроена именно так. Избегайте поставщиков, которые предлагают только низкие цены и уверенно заявляют об отсутствии проблем.
Не забудьте подать заявку на подключение к сети. Для подключения к сети для бытовых распределенных фотоэлектрических систем требуется заявка в местное управление электроснабжения. Выработка электроэнергии может начаться только после одобрения. Необходимые документы включают удостоверение личности, свидетельство о праве собственности, фотографии крыши и схемы электропроводки. После одобрения управление электроснабжения установит двунаправленный счетчик; этот процесс обычно занимает от двух до четырех недель. Заявка на подключение к сети бесплатна, и установщики обычно помогают в этом процессе.
Внимательно прочтите каждый пункт договора. Перед подписанием подтвердите следующее: правильны ли конфигурация и цена? Что покрывается гарантией и на сколько лет? Как будет осуществляться послепродажное обслуживание? Какие способы оплаты предусмотрены? Как будет рассматриваться нарушение договора? Некоторые продавцы создают лазейки в своих гарантийных условиях, указывая определенное количество лет, но с множеством оговорок, а затем придумывая отговорки, когда возникают проблемы. Внимательное прочтение сэкономит вам проблемы в будущем.
Заключение
Давайте рассмотрим основные моменты этой статьи.
Производство солнечной энергии основано на фотоэлектрическом эффекте, преобразующем солнечный свет в постоянный ток (DC). Бытовая система в основном состоит из четырех частей: солнечных панелей, инвертора, аккумуляторов и монтажных кабелей. Системы подразделяются на сетевые, автономные и гибридные. Сетевые системы дешевле, но непригодны для использования во время отключений электроэнергии, в то время как гибридные системы предлагают наиболее полный функционал, но являются самыми дорогими. После установки система работает полностью автоматически, не требуя вмешательства пользователя. Целесообразность зависит от цен на электроэнергию, времени суток, солнечного света и качества установки. При установке выберите надежного поставщика, оцените состояние вашей крыши, убедитесь в правильной конфигурации, выполните процедуры подключения к сети и внимательно изучите договор.
Солнечные электростанции — это выгодное вложение для большинства домохозяйств, позволяющее экономить на счетах за электроэнергию и сокращать выбросы углекислого газа в долгосрочной перспективе. Благодаря технологическому прогрессу и снижению затрат, это становится все более доступным вариантом.
Надеюсь, эта вводная статья поможет вам создать полноценную когнитивную модель. Если у вас возникнут конкретные вопросы, не стесняйтесь продолжить обсуждение.
Пожалуйста, свяжитесь с Саймоном как можно скорее, чтобы обсудить ваш проект:
• WeChat: TY530643572
• Телефон: +86 137 1166 0041
