Installation und Betrieb von Sonnenkollektoren

Bei der Auswahl eines Solarkraftwerks und der Analyse der Optionen für den Betrieb von Solarmodulen ist es wichtig, das Potenzial für die Gewinnung von Solarenergie zu bestimmen.

Wissenschaftliche Berechnungsmethoden

Die Wissenschaft der "Sonneneinstrahlung" (gebildet aus dem Begriff "in Solis") befasst sich mit der Berücksichtigung der Bestrahlung der Erdoberflächen durch die Sonnenstrahlen.

Es berücksichtigt die Richtung eines parallelen Lichtstrahls vom Zentrum der Sonnenscheibe durch geometrische und Energiemethoden, die es ermöglichen, für den Lichtfluss Folgendes aufzudecken:

• Richtung;

• Abschnittsfläche;

• Abhängigkeit von Zeit und Jahreszeit;

• Dichte

• Belichtung in Lichteinheiten.

Die Wirkung der Sonnenstrahlung auf die Erde

Standort der Solaranlage beeinflusst die Empfangsqualität des Lichtflusses, wird durch den Neigungswinkel seiner Oberfläche relativ zur Achse der Lichtstrahlen bestimmt. In der Praxis kann es auf verschiedene Arten ausgerichtet werden, für Berechnungen werden jedoch drei charakteristische Optionen ausgewählt:

• Horizontebene der Erdoberfläche;

• optimaler Winkel;

• senkrecht zur Achse des Lichtflusses.

Bei der ersten Methode werden die Module parallel zur Ebene des Wasserspiegels des Bereichs platziert.

Die Ausrichtung in einem optimalen Winkel besteht in der stationären Fixierung der Solarbatterie in einer gemittelten, günstigsten Position für den Empfang von Sonnenenergie. Diese Methode wird durch den Breitengradwinkel und die Neigung der Rotationsachse der Erde beeinflusst.

Die dritte Möglichkeit besteht darin, ein System zur Verfolgung des Sonnenstandes am Himmel zu organisieren und die Richtung der Ebene der Solarmodule senkrecht dazu automatisch beizubehalten.

Kurze Schlussfolgerungen

Für die Bedingungen Russlands haben Sonneneinstrahlungsmethoden die durchschnittlichen statistischen Möglichkeiten zur Gewinnung von Sonnenenergie in kW / h aus 1 m ergeben² Fläche für ein Kalenderjahr. Sie sind tabellarisch aufgeführt.

Zur Information. In der Praxis werden technische Methoden implementiert, mit denen Sie mehr Energie aus einem Quadratmeter des Solarmoduls gewinnen können, basierend auf der Erfassung des Lichtflusses aus benachbarten Gebieten.

Zu diesem Zweck werden folgende verwendet:

• Schema drehbarer flacher Spiegel, die das Licht einer Solarbatterie reflektieren;

• Drehspiegel mit linearer hyperbolischer Form mit der Möglichkeit der Drehung nur um eine Achse.

Beide Methoden sind effektiv, erfordern jedoch ernsthafte technische Berechnungen, komplexe Mechaniken und große finanzielle Investitionen. Sie ermöglichen es jedoch zu verstehen, dass es möglich ist, die Effizienz einer Heimsolarstation durch einfache Methoden zu erhöhen, bei denen zusätzlich reflektiertes Licht von benachbarten Wänden, Gebäudestrukturen und Bildschirmen geleitet wird. Dazu reicht es aus, sie in hellen Farben zu färben und Lichtwellen zu reflektieren.

Warum Sonneneinstrahlungsempfehlungen berücksichtigen?

Im Artikel "Wie Sonnenkollektoren angeordnet sind und funktionieren" Es werden Daten zum Betrieb von Photovoltaik-Wandlern bereitgestellt und deren eher geringer Wirkungsgrad festgestellt. Hersteller solcher Geräte suchen ständig nach Möglichkeiten, diese zu erhöhen, umfangreiche wissenschaftliche Forschungen durchzuführen, die Produktionsbedingungen zu ändern, aber ... revolutionäre Technologien sind noch nicht in Sicht.

Solarmodule sind teuer, sie wandeln einen kleinen Teil der empfangenen Energie in Strom um. Daher ist es wichtig, alle Faktoren mit maximalem Nutzen zu verwenden.

Montagemethode

Zur Montage von Solarmodulen wird ein Rahmen mit Profilrahmen aus Aluminium oder Stahl hergestellt. Sie können einen Baum verwenden, aber er, egal wie Sie ihn schützen, kann austrocknen, verfallen und ist nicht so haltbar.Die Befestigung der Batterie am Rahmen erfolgt durch gewöhnliche Schließschrauben oder Schraubverbindungen an der bequemsten Stelle.

Orientierung

Das menschliche Sehen passt sich der Wahrnehmung der Welt so an, dass wir uns wohl fühlen. Unsere Augen passen sich dem Lichtstrom an und glätten ihn. Künstler und Fotografen, die Lichteffekte verwenden, berücksichtigen diese Sehmerkmale in ihrer Arbeit.

Die korrekte Beurteilung der Orientierungsmethode der Solarbatterie im Weltraum "mit dem Auge" ist sehr problematisch. Dies sollte mit Instrumenten geschehen und berücksichtigen, dass die Sonne unsere nördliche Hemisphäre so weit wie möglich aus südlicher Richtung bestrahlt. Natürlich kommt Lichtenergie aus dem Osten und Westen, aber mit großen Verlusten.

Daher sollte die Ebene der Solarbatterie senkrecht zur südlichen Richtung in einem Winkel zur Horizontebene positioniert werden, die: einmal für den ganzjährigen Betrieb installiert werden kann; ändern sich je nach Jahreszeit.

Bei der stationären Fixierung fällt der optimale Mittelwert mit der Parallele (Breitengrad) zusammen. Für die Region Leningrad werden beispielsweise 60 Grad eingestellt.

Die Steuermethode ist auch dann effektiver, wenn der Winkel zweimal im Jahr manuell neu installiert wird (Daten für denselben Bereich):

• im Frühjahr - bis zu 45^über;

• im Herbst - bis zu 75^über

Die Verwendung eines Tracking-Systems in einem Solarkraftwerk zu Hause ist nachteilig:

• Hohe Winde mit starken Windböen können zum Zusammenbruch einer unzuverlässigen Struktur führen.

• Die Kosten des Systems sind vergleichbar mit dem Preis von drei Solarmodulen.

• Der erwartete wirtschaftliche Effekt wird 40% nicht überschreiten.

Daher ist es besser, anstelle eines Tracking-Systems ein zusätzliches Solarmodul zu erwerben.

Die Wirkung von Temperatur und Schnee

Der fotoelektrische Wandler reagiert negativ auf einen Temperaturanstieg: Er reduziert die Ausgangsleistung. Und Sonnenmodule, die der Sonne ausgesetzt sind, heizen sich auf. Sie, fest auf dunklen Oberflächen fixiert, z. B. schwarzes Dachmaterial, können in der "Pfanne" mit einer Temperatur von mehr als +80 ° C arbeiten^überC.

Daher ist es bei der Montage an Gebäudestrukturen erforderlich, auf allen Seiten des fotoelektrischen Wandlers freien Raum für die natürliche Luftzirkulation und Wärmeableitung bereitzustellen. Dies gilt insbesondere für ebene Flächen: Betonplatten, Blech. Schieferwellen, Ondulin, bieten Luftzugang, aber im Winter sind sie mit Schnee bedeckt.

Es ist praktisch, Sonnenkollektoren auf einem Flachdach mit Ausrichtung nach Süden oder in der offenen Sonne zu montieren. Hierzu wird aus Metallecken ein Rahmen in Form eines dreieckigen horizontalen Prismas geschweißt, das über die Grundfläche bis zu einer Höhe angehoben wird, die mögliche Schneeverwehungen überschreitet. Dies ist der sogenannte passive Schutz gegen schneebedeckten Raum. Darin ist es jedoch notwendig, die Anzahl der Stopps von unten zu verringern oder den Abstand zwischen ihnen zu vergrößern.

Der erstellte Rahmen wird zuverlässig mit den Leistungselementen der Gebäudestruktur verschraubt und mit Solarmodulen ausgestattet.

In einigen Fällen können gute thermische Bedingungen geschaffen werden, indem die Rahmenhalterung unter die Rampe am Dach abgesenkt wird. Dies ist eine der wirksamen Methoden zur Schaffung eines guten Luftaustauschs.

Die rechteckige Form des Solarpanels ist in eine Richtung verlängert. Bei vertikaler Ausrichtung nimmt der Temperaturunterschied zwischen den Zellen der Ober- und Unterseite zu, was unerwünscht ist. Wählen Sie eine horizontale Anordnung.

Vergessen Sie nicht die Steifigkeit und Haltbarkeit aller Konstruktionen, wenn Sie freien Luftzugang haben.

Jede Möglichkeit, die Betriebstemperatur des fotoelektrischen Wandlers im Laufe des Jahres sogar um ein Grad zu senken, führt zu einer spürbaren Leistungssteigerung.

Reflektiertes Licht

Die Solarbatterie empfängt Licht von allen Seiten, einschließlich der Rückseite (mit reflektiertem Licht).Experimente in einem schneebedeckten Feld haben gezeigt, dass es aufgrund der Umwandlung von reflektiertem Licht durch die Rückseite der Solarbatterie möglich ist, eine Leistungssteigerung von bis zu 30-50% zu erzielen und in einigen Fällen die vom Hersteller angegebenen Eigenschaften zu übertreffen.

Was verhindert, dass Solarmodule an nicht schattierten Orten installiert werden, zusätzliches Licht von den benachbarten Gebäudestrukturen auf sie gerichtet wird und auf der Rückseite befindliche Objekte mit retroreflektierenden Farben gestrichen werden?

Saisoneffekt

Die Wirkung der Sonnenstrahlung auf die Jahreszeiten auf der Erde

Die schlechtesten Arbeitsbedingungen Heim-Solarkraftwerk werden im Herbst erstellt:

• Tageslichtstunden werden reduziert;

• bewölktes Wetter und Wolken reduzieren den Sonnenfluss stark;

• Die dunkle Erdoberfläche absorbiert und reflektiert kein Licht.

Das Bild ändert sich nach dem ersten Schnee - die diffuse Beleuchtung durch die Schneedecke nimmt zu.

Dicht stehende Gebäude und Bäume, insbesondere Nadelwälder, reflektieren jedoch kein Licht. In dieser Situation ist es möglich, den von den Wolken und dem Himmel gestreuten Lichtfluss zu erfassen, es ist jedoch erforderlich, mit dem Neigungswinkel des fotoelektrischen Wandlers zu experimentieren.

Ein offenes Schneefeld kann mehr als 85% des reflektierten Lichts erzeugen. Diese Methode sollte beachtet werden.

Saisonale Unterschiede in der Sonneneinstrahlung können in weiten Grenzen variieren (bis zu 6-mal). Daher sind am Frühlingstag und am dunklen Herbstabend die Möglichkeiten einer Heimsolarstation sehr unterschiedlich.

Angesichts der Kosten für die Solarbatterie wird empfohlen, am Ende des Winters oder im Frühjahr die Mindestmenge zu kaufen, um Betriebserfahrung zu sammeln und die Qualität der Produktion zu überprüfen. Am Ende des Herbstes können Sie den Rest für den Herbst-Winter-Betrieb kaufen. Darüber hinaus gelten in diesem Zeitraum Rabatte und Sonderangebote.

Erinnern Sie sich an Ihre Gefühle, wenn Sie an einem sonnigen Februar-Tag ausgehen:

• die Sonne macht deine Augen blind (erinnert an dunkle Brillen);

• Frostklemme auf den Wangen;

• Licht wird vom Schnee reflektiert;

• Das Tageslicht wächst.

Dies sind ideale Bedingungen für den Betrieb des Photovoltaik-Wandlers. Es erzeugt mehr Leistung und es besteht kein Grund zur Sorge, dass es wie im Sommer gekühlt wird.

Wenn Sie bei den Berechnungen einen Fehler gemacht haben und die Solarmodule die Aufgaben erfolgreich bewältigen: Selbst wenn eine Energiereserve vorhanden ist, müssen Sie sie möglicherweise nicht im Herbst kaufen? Oder weniger kaufen? Warum nicht auf diese Weise einchecken?