البطارية الشمسية على الشرفة: استخدام عاكس ربط الشبكة

مرحبًا geektimes. تحدثنا في الجزء السابق عن اختبار جهاز التحكم بالشحن. أثناء النهار ، يتم شحن البطارية ، في المساء أو في الليل ، يمكن استخدام الشحن المتراكم. يمكن اعتبار هذا النظام كاملاً ؛ من الصعب بالفعل إضافة شيء جديد بشكل أساسي إليه. كل شيء يعمل ، سعة البطارية الحالية التي تبلغ 12 ساعة كافية لإضاءة المساء في الغرفة بشريط LED وشحن أدوات متنوعة. كل شيء يعمل ، ولكن هناك أيضًا عيوب:

- البطاريات القابلة لإعادة الشحن هي مكلف نوعًا ما وليست متينة تمامًا.
- الطاقة المتراكمة ببساطة لا يوجد مكان لوضعها. طوال الوقت لم أقم مطلقًا بشحن البطارية بأكثر من 50 ٪.
- في يوم مشمس ، في الصباح ، في الساعة 9-10 صباحًا ، تكون البطارية مشحونة بالكامل ، على التوالي ، والألواح الشمسية خاملة من أجل لا شيء.

ونتيجة لذلك ، فقد حان دور اختبار النهج التالي الأكثر حداثة والأوسع استخدامًا - نقل الكهرباء مباشرة إلى شبكة الكهرباء. التكنولوجيا ذات الصلة للغاية ، لأنه يزيل جميع العيوب المذكورة أعلاه - يتم إعطاء الكهرباء للشبكة الكهربائية المنزلية وتستهلكها الأجهزة الأخرى.

كيف يعمل والتفاصيل تحت القطع. يمكن للمهتمين أيضًا مشاهدة نسخة فيديو قصيرة على موقع يوتيوب .

شبكة العاكس التعادل

مخطط اتصال العاكس بالتيار الكهربائي بسيط للغاية:



في الواقع ، لا تختلف رابطة الشبكة كثيرًا عن محول 12-220 فولت التقليدي ، على الرغم من وجود عدة اختلافات كبيرة:

- يتزامن رابط الشبكة مع فترات التيار الكهربائي ،
- يتوقف ربط الشبكة تلقائيًا عن الإنتاج إذا كانت الشبكة غير متصلة (لأسباب أمنية ، على سبيل المثال ، إذا تم إلغاء تنشيط الشبكة للإصلاح) ،
- يمكن ربط الشبكة باستخدام تقنية MPPT (تتبع نقطة الطاقة القصوى) والعثور على نقطة خرج الذروة من الطاقة القصوى للألواح الشمسية.

ما هي نتيجة استخدام ربط الشبكة في النهاية؟
- فواتير الكهرباء آخذة في التناقص: يتم تقليل استهلاك المنزل من شبكة المدينة بمقدار يتوافق مع خرج العاكس.
- يتم تقليل الحمل على الشبكة الكهربائية للمدينة.
- النظام سهل التوصيل والتشغيل.

هناك نوعان من العاكسون في السوق:

- "قياسي" (الاسم بشروط) ، يتم وضعها في المنزل ، ويتم تزويد الجهد من الألواح لهم. يمكن أن تختلف الطاقة من 250 واط إلى عدة كيلووات ، وسعر الإصدار من 60 دولارًا إلى 6000 دولار.



- Microinverters. يتم وضعها مباشرة على اللوحة ، وبالتالي ، مباشرة من اللوحة ، يتم الحصول على جهد شبكة 220 فولت. الطريقة مريحة حيث لا تحتاج إلى سحب أسلاك سميكة ذات جهد منخفض ، حسنًا ، موثوقية النظام ككل أعلى.



النظام سهل الموازنة والتوسع ، شيء من هذا القبيل:



بشكل عام ، كل هذا مثير للاهتمام بما يكفي للاختبار.

الاختبار

قبل اختبار نظام "الشرفة" ، تم الكشف عن مشكلة واحدة - ببساطة لم يتم إنتاج العاكسون لمثل هذا الحجم الصغير. المعلمات النموذجية لربطة شبكة العاكس هي الطاقة من 250 واط والجهد الكهربائي للألواح 22-65 أو 45-90 فولت. لدي لوحان شمسيان متصلان متوازيان بقوة 50 وات لكل منهما يعطي 12-21 فولت. أخيرًا ، بعد البحث على موقع eBay ، تم العثور على النموذج الوحيد تقريبًا بالاسم الطويل 500W MPPT Micro Grid Tie Inverter 10.5-28V. من الواضح أن كلمة "micro" هنا هي التسويق خيارات تركيب اللوحة غير متوفرة. يبدو العاكس مثل هذا (صورة من صفحة البائع).



وفي الواقع ، الاختبار. كل شيء بسيط ، يتم توصيل العاكس بالمخرج من خلال مقياس طاقة ، وهو مناسب لتقييم القراءات. تتجه الألواح الشمسية إلى الشرق ، وبالفعل في الساعة 9 صباحًا في الطقس المشمس ، كان الناتج 30 وات.

كل شيء على ما يرام ، لدي فقط وقت للفرح "إلى أي مدى وصلت التقنية" ، عندما أسمع ضوضاء عالية جدًا - المبرد يعمل في العاكس. الصينيون أنقذوا على أبعاد العاكس ، ومبرد عالي السرعة 40 مم يعطي الضجيج وصفارة الهواء التي يمكن سماعها في الغرفة المجاورة. بالطبع ، من الناحية المثالية ، يجب تنظيم سرعة المبرد اعتمادًا على درجة حرارة العاكس ، ولكن في حالتي لم يعمل. لأن أنا لا أخطط لاستخدام العاكس بقوة كاملة 500 واط ، لقد طلبت فقط مبردًا آخر أقل ضوضاء ، والذي يجب أن يكون كافيًا لـ 100-200 واط.

بالمناسبة ، يبدو العاكس الداخلي كما يلي:



هذه هي الطريقة التي يتم فيها تسخين أجزائها أثناء التشغيل ، درجة حرارة المكونات تصل إلى 40 درجة:



هذا في الأساس قليل ، من ناحية أخرى ، والقوة هي 1/10 فقط من الحد الأقصى. سيكون من المثير للاهتمام التحقق من تسخينه بكامل طاقته 500 واط ، ولكن لا يوجد مثل هذا الاحتمال.

ظهر عيب آخر في المساء عندما تعطي الألواح الشمسية القليل من الطاقة - يحاول العاكس تشغيله ، ويضيء مصباح LED ، لكن جهد الألواح من فتحات الحمل وينطفئ ، ثم تتكرر العملية مرة أخرى. من غير المحتمل أن يكون مثل هذا التشغيل مفيدًا للمكونات الإلكترونية ، من ناحية أخرى ، لا يوجد شيء رهيب هنا. يمكن للمطورين توفير طريقة أكثر ذكاءً لإيقاف تشغيل العاكس ، من ناحية أخرى ، هذا هو النموذج الأرخص في السوق ، والعمل من لوحة 100 واط لعاكس 500 واط ليس قياسيًا.

خلاصة القول : إذا حكمنا من خلال مقياس الواط ، بالكامل في يوم مشمس تم تسليم 0.25 كيلوواط * ساعة إلى الشبكة من لوحة 100 واط. بالنسبة لأسعار الكهرباء ، يمكن لأولئك الذين يرغبون في إعادة سرد أنفسهم ، وكذلك فترة الاسترداد للعاكس (سعره حوالي 80 دولارًا). كانت قوة الذروة التي سجلها الواط 65 واط ، وكان متوسط ​​الطاقة في الصباح (الألواح التي تواجه الشرق) 30-40 واط. (نظريًا ، من لوحة 100 واط ، يمكنك الحصول على 80-90 واط من الطاقة إذا قمت بنشرها بطريقة أكثر صحة واستخدام أسلاك أكثر سمكًا).

في اليوم التالي كان الجو غائم مع المطر ، والعاكس ، كما هو متوقع ، لم يبدأ على الإطلاق. حاول تشغيله كل 5 ثوانٍ في الصباح ، وبدأ تشغيل المبرد ، وتم سماع "الصرخة-الصرخة" في جميع أنحاء الغرفة. بشكل عام ، مع مثل هذا العاكس ، لا حاجة بالتأكيد إلى ساعة منبه في الصباح. على الرغم من أن هذه ليست مشكلة للعاكس على هذا النحو - أولاً ، لم يتم تصميم العاكس بقوة 500 واط لاستخدام لوحة 100 واط ، وثانيًا ، ليس مخصصًا للتثبيت في الغرفة.
عندما انتهى المطر وتطهير السماء نسبيًا ، بدأ العاكس ، وكانت الطاقة الموردة للشبكة حوالي 12 واط.

الخلاصة

تعمل تقنية ربط الشبكة كما هو متوقع تقريبًا ، حتى مع الألواح الصغيرة بحجم الشرفة. "تقريبا" لأن قوة الألواح ليست كافية لتشغيل العاكس بكامل طاقته. في نفس الوقت ، حتى في هذا الشكل ، يعمل العاكس ، وينقل الطاقة إلى الشبكة بالفعل عند 10-20 واط من الإخراج. بالنسبة لألواح الشرفة الخاصة بي ، كانت قوة الذروة التي سجلها مقياس الواط 65 واط ، وكان المتوسط ​​في الصباح والوقت المشمس من اليوم حوالي 30-40 واط.

في يوم مشمس صاف ، تم توصيل 0.25 كيلو واط ساعة إلى الشبكة من لوحة 100 واط. بالمناسبة ، هل 0.25KW * h كثير أم قليل؟ هذا يكفي لمدة 15 دقيقة من تشغيل الميكروويف ، 30 دقيقة من تشغيل الكمبيوتر ، 24 ساعة من تشغيل مصباح LED أو 2-3 استخدامات لغلاية كهربائية صغيرة.

ومع ذلك ، لا يمكنني أن أوصي بالعاكس الموضح أعلاه لتركيب الشرفة - من الأفضل أن تأخذ عاكسًا صغيرًا لا يحتوي على مبردات ، حسنًا ، يجب أن تكون قوة الألواح 200 واط على الأقل بجهد 20-40 فولت.

ملاحظة: مع عودة الكهرباء إلى الشبكة ، هناك سؤال آخر مثير للاهتمام - ماذا سيحدث إذا كان إجمالي توليد الألواح أكبر من استهلاك الطاقة؟

الإجابة ليست بسيطة كما يبدو ، هناك خياران.

إذا تم تثبيت عداد تقليدي ، فإنه ببساطة يحسب الطاقة "modulo" ، بحيث تذهب الطاقة الزائدة إلى شبكة المنزل المشتركة إلى الجيران ، وسوف يلخص العداد على أنها مستهلكة - سيتعين عليك أيضًا دفع ثمن الطاقة الممنوحة للجيران (وهو بالطبع عار).

يمكن أن تحسب العدادات الحديثة "تصدير" و "استيراد" الكهرباء ، وتظهر هذه العناصر بشكل منفصل في القائمة. من الناحية المثالية ، يجب أن يؤخذ هذا في الاعتبار في المدفوعات والتسويات. للأسف ، لا تتوفر إمكانية تصدير الطاقة إلى الشبكة في الاتحاد الروسي رسميًا بعد. في أوروبا ، بالطبع ، هناك مثل هذه الفرصة. من بلدان رابطة الدول المستقلة ، يتوفر بيع الكهرباء في أرمينيا وأوكرانيا وكازاخستان وبيلاروسيا. لذلك ، عند تثبيت عاكس ربط الشبكة ، تحتاج إما لحساب الطاقة بحيث تستهلكها جميع الأجهزة المنزلية ، أو تثبيت وحدة إضافية (محدد ربط الشبكة) ، مما يمنع نقل الشبكة إذا كان أكثر استهلاكًا. في روسيا ، وعدوا بحل مشكلة تصدير الكهرباء في عام 2018 ، كما سيكون ، لا يزال غير معروف. من الواضح ، من بين جميع المشاكل ، أن هذا ليس هو الأكثر إلحاحًا في البلد ، لذلك لا يتوقع حل سريع لهذه المشكلة. حتى الآن ، كما تقترح جوجل ، يوجد في روسيا منزل واحد فقط ، جعل مالكه من القطاع الخاص من الممكن تصدير الطاقة إلى الشبكة ، ولكن هذا هو الاستثناء. في حالة الشرفة ، بالطبع ، لا يوجد حديث عن بيع تجاوزات ، ولكن حتى 50-100 واط من الطاقة يمكن استخدامها بشكل جيد جدًا للتعويض عن تشغيل جهاز توجيه WiFi أو خادم صغير ، ناهيك عن الثلاجة.

الخطوة التالية في الاختبار هي بطارية من الأيونونات ، والتي من المقرر استخدامها لتراكم الكهرباء. ماذا سيحدث ، لا أعرف نفسي. ومن المقرر أيضًا نشر عرض فيديو للنظام على موقع YouTube ، ولكنه يستغرق وقتًا أطول من المخطط له.

يتبع.