Saulės elektrinės statyba savo rankomis

Įvertinant tai, kad elektros energijos kaina pastaraisiais metais didėja, daugelis sodybų ir privačių namų šeimininkų ieško būdų kontroliuoti savo elektros energijos išlaidas. Daugėja norinčių įsirengti saulės elektrines. Svarbu ir tai, kad saulės modulių ir kitos įrangos kokybė gerėja. Saulės elektrinę (SE) montuoti savo rankomis verta dar ir todėl, kad montavimo darbai sudaro reikšmingą dalį visos saulės jėgainės kainos.

Saulės elektrinių struktūra ir konstrukcijos

Planuojant įsirengti saulės elektrinę savo namuose, visų pirma reikia kreiptis į VĮ ESO (energijos skirstymo operatorių). Su įmone suderinsite statomos jėgainės galią ir konstrukciją bei gausite leidimą statybai. Turėdamas aiškias instrukcijas ir minimalius elektrotechnikos inžinerijos pagrindus, konstrukciją ant namo stogo arba antžeminę saulės elektrinę gali sumontuoti kiekvienas nagingesnis žmogus. Nusprendus sumontuoti paprasčiausią saulės elektrinę, būtina įsigyti pagrindinius konstrukcijos elementus: saulės modulius; įkrovimo srovės valdiklį; inverterį; akumuliatorius. Be minėtų elementų, montavimui būtini variniai laidai, jungtys, apsaugos įtaisai ir kt.

Šiuo metu plačiausiai naudojamos trijų tipų saulės elektrinės:

Autonominės. Vietose, kur nėra prisijungimo prie centrinio tinklo, – soduose, vasarnamiuose – populiariausios autonominės saulės elektrinės, puikiai tinkančios apšvietimui ir kitiems gyvybiškai svarbiems elektros prietaisams. Autonominių saulės jėgainių naudojimas padeda išspręsti daugelį klausimų, susijusių su įvairių energijos šaltinių poreikiu.

Integruotos į elektros energetikos sistemą. Jeigu yra galimybė, neverta atsisakyti prisijungti prie centrinio elektros energetikos tinklo. Prisijungus, automatinis keitiklis, kuris yra tokios sistemos dalis, savarankiškai pasirinks elektros prietaisų maitinimo šaltinį. Nutrūkus elektros energijos tiekimui iš centrinio tinklo, saulės modulių ir akumuliatorių sistema visada išlieka atsarginio maitinimo šaltiniu.

Saulės elektrinės bendroje elektros energetikos sistemoje yra pelningiausios, greitai atsiperkančios, nes jose nėra akumuliatorių, ir energijos konversija vyksta labai efektyviai. Be to, SE savininkams sumokama už pagamintą perteklinę elektros energiją, taip pagreitinamas atsipirkimo procesas. Daugelyje šalių, naudojant atsinaujinančius šaltinius, taikomos būtent tokios konstrukcijos.

SE apkrovos skaičiavimas

Pasirenkant konstrukcijos elementus, reikia apskaičiuoti įrenginių, kuriuos planuojate jungti prie SE, apkrovą ir darbo trukmę. Norėdami tai padaryti, atlikite šiuos veiksmus:

1. Nustatykite, kokią įrangą (apšvietimą, ventiliatorių, televizorių, siurblį ir kt.) jungsite į sistemą, taip pat numatykite jų darbo trukmę.
2. Pagal naudoti planuojamos įrangos instrukcijas išsiaiškinkite jų galią.
3. Apskaičiuokite planuojamos sunaudoti elektros energijos kiekį (Wh), kuris yra lygus jūsų prietaisų vardinės galios (W) ir veikimo trukmės (h) sandaugai.

Pavyzdžiui, jeigu norite 5 valandoms iš saulės baterijos įjungti kokį nors 10 vatų galios įrenginį, suvartotos elektros energijos kiekis bus: 10 W x 5 h = 50 Wh.

Lygiai taip pat reikia apskaičiuoti bendrą sunaudotos energijos kiekį, t. y. apskaičiuoti atskirai kiekvienam įrenginiui ir gautas vertes susumuoti. Pavyzdžiui: stalinė lempa = 10 W × 5 h = 50 Wh, ventiliatorius = 50 W × 2 h = 100 Wh, televizorius = 50 W × 2 h = 100 Wh, iš viso = 50 + 100 + 100 = 250 Wh.

Atlikę apkrovos skaičiavimus, pasirenkame konstrukcijos elementus, atitinkančius jūsų apkrovos reikalavimus.

Akumuliatorių pasirinkimas

Saulės moduliai yra nuolatinės srovės šaltiniai. Jie elektrą gamina tik dieną. Dienos metu nuolatinės apkrovos jungimas prie jų nesudaro problemų – galite prisijungti tiesiai prie saulės modulių plokščių. Tačiau tai nėra geriausias sprendimas: daugeliui prietaisų, kad jie veiktų efektyviai, reikalinga pastovi vardinė įtampa. Saulės modulių perduodama įtampa ir srovė nėra pastovi, bet kinta priklausomai nuo saulės šviesos intensyvumo. Nakties metu saulės moduliai tiesioginio prisijungimo atveju jūsų prietaisų nemaitins. Ši problema išsprendžiama naudojant baterijas energijai kaupti dieną ir naudoti naktį. Yra daugybė akumuliatorių tipų. Akumuliatoriai su skystu elektrolitu, į kuriuos įeina ir automobilių akumuliatoriai, yra skirti tiekti didelę srovę trumpą laiką. SE naudojami akumuliatoriai toleruoja dalinį iškrovimą. Saulės elektrinėms puikiai tinka gelio ir ličio akumuliatoriai.

Renkantis SE konstrukcijos elementus, pirmiausia reikia nuspręsti, kokią įtampą naudosite – 12 / 24 ar 48 V. Dažniausiai namų elektrinėse naudojamos sistemos, kurių darbinė įtampa yra 12 V arba 24 V. Taip yra todėl, kad kai kurie buitiniai prietaisai gali būti maitinami tiesiai iš jūsų elektrinės, be dvigubo įtampos konvertavimo, dėl kurio prarandama galia. Šiame straipsnyje svarstysime 12 V įtampos sistemą.

Akumuliatoriaus parinkimas: akumuliatoriaus talpa skaičiuojama ampervalandomis (Ah); galia (W) = įtampa (V) × srovė (A); Wh = įtampa (V) × srovė (A) × laikas (h).

Akumuliatorių efektyvumas negali būti 100 %, dažniausiai efektyvumas yra 80 %. Į tai būtina atsižvelgti nustatant akumuliatoriaus talpą, kadangi naudojame įtampos keitiklį, kuris taip pat turi savo efektyvumą, dažniausiai taip pat lygų 80 %. Tai dar ne viskas – norint, kad akumuliatoriai ilgiau tarnautų, nerekomenduojama laukti, kol jie visiškai išsikrauna, – verta palikti bent 30 % įkrovos.

Tekstas ir piešiniai – Vytauto Mankevičiaus. Nuotraukos – Pixabay.

Visą straipsnį skaitykite „Mano sodybos“ 2023 m. balandžio mėnesio numeryje.