मॉस्को क्षेत्र में सौर ऊर्जा का उपयोग करने का अनुभव: के लिए, खिलाफ और जिसकी आवश्यकता है

नमस्कार, हेब्र! मेरा नाम यारोस्लाव मेडोक्स है, सेर्तेख में मैं कॉर्पोरेट निवेश व्यवसाय की प्रौद्योगिकियों में संलग्न हूं। इस नोट में, हम मॉस्को के पास एक बहुत ही साधारण उपनगरीय घर के बारे में बात करेंगे, जो अपने मालिक की सनक पर, सौर ऊर्जा के परीक्षण के लिए एक परीक्षण मैदान बन गया।



2008 में, मैं भाग्यशाली था कि मैं मास्को क्षेत्र के निकट एसएनटी में एक घर खरीद सका। बसने की प्रक्रिया में, यह पता चला कि बिजली नियमित रूप से अलग, ज्यादातर छोटे, समय अंतराल के लिए बंद कर दी गई थी। इससे काफी असुविधा हुई, क्योंकि घर में सभी बिजली है, कोई गैस नहीं है। और जब सब कुछ इलेक्ट्रिक होता है, उदाहरण के लिए, हीटिंग या खाना पकाने, तो एक पूर्ण जीवन के लिए आपको काफी बड़ी चोटी की शक्ति की आवश्यकता होती है। ठीक है, कम से कम 6 किलोवाट का कहना है। एक जनरेटर तुरंत बैकअप पावर स्रोत के रूप में दिमाग में आता है। हालांकि, ऐसी शक्ति का एक जनरेटर एक भारी, जोर से और अप्रिय-महक संरचना है, इसलिए इसे केवल लंबे समय तक आउटेज के मामले में एक वैकल्पिक स्रोत के रूप में माना जाता था। इस बीच, एक देश के घर में एक आरामदायक रहने को सुनिश्चित करने के लिए, एक इन्वर्टर और बैटरी का उपयोग करने का निर्णय लिया गया था। यानी यूपीएस का एक प्रकार बनाओ, लेकिन पूरे घर के लिए। पहली नज़र में, कार्य काफी सरल है।

हालांकि, जंगल में दूर, अधिक जलाऊ लकड़ी, जैसा कि वे कहते हैं। चूंकि इस तरह की चरम शक्ति पर निर्बाध बिजली की आपूर्ति एक सस्ता आनंद नहीं है, इसलिए मुझे इस विषय का सावधानीपूर्वक अध्ययन करना था ताकि गलती न हो। उदाहरण के लिए, बैटरी के प्रकार का चयन करें, न्यूनतम क्षमता निर्धारित करें, इन्वर्टर के प्रकार का चयन करें। और अगर बैटरी के साथ सब कुछ कम या ज्यादा स्पष्ट है, तो रूसी लोगों सहित कई इनवर्टर हैं। यहां मैं एक छोटा सा विषयांतर करूंगा। नियमित बिजली आउटेज के अलावा, गांव में प्रत्येक घर अधिकतम शक्ति में सीमित था जो नेटवर्क से प्राप्त किया जा सकता है। और फिर विचार आया: पीक लोड के दौरान, इन्वर्टर पर स्विच करें और एक अस्थिर 220 वी नेटवर्क पर निर्भर न करें।

इसलिए, बिजली के अलावा, आउटपुट वोल्टेज का एक साइनसॉइडल आकार, स्वचालित पुनरारंभ, बिजली की खपत की सीमा मूल्य पार होने पर पलटनेवाला के लिए स्वचालित स्विचिंग की मांग थी। उपकरणों की श्रेणी तेजी से संकुचित हो गई है। यह पता चला कि हमारे बाजार में लगभग एकमात्र मॉडल (2010) है जो न केवल पीढ़ी पर स्विच करता है, बल्कि यह भी जानता है कि नेटवर्क का समर्थन कैसे किया जाए, अर्थात्। नेटवर्क से प्राप्त शक्ति को इन्वर्टिबल के साथ जोड़ें। यह एक Xantrex XW मॉडल है। यह एक इन्वर्टर नहीं है, लेकिन कला का एक काम है: इसमें दो 220V इनपुट हैं - एक नेटवर्क और एक जनरेटर जिसमें स्वचालित जनरेटर इनपुट है, इसमें बैटरी, विभिन्न थ्रेशोल्ड मानों के लिए बहुत सारी सेटिंग्स हैं। एक लोड शेव फ़ंक्शन है, नेटवर्क को ऊर्जा बेचना और कई अन्य उपयोगी विशेषताएं। लेकिन, सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि इस इन्वर्टर को शुरू में घर की बिजली आपूर्ति प्रणाली का केंद्र माना जाता है, और यह केंद्र न केवल नेटवर्क और जनरेटर से ऊर्जा ले सकता है, बल्कि वैकल्पिक स्रोतों से भी - सूरज, हवा, मिनी हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन, आदि से ले सकता है।

ऐसा करने के लिए, उपयुक्त ऊर्जा कन्वर्टर्स और नियंत्रकों को सिस्टम में जोड़ा जाता है, एक मालिकाना ज़नबस नेटवर्क में जोड़ा जाता है और एक साथ काम किया जाता है।

सामान्य तौर पर, एक सिस्टम-माइंडेड आईटी विशेषज्ञ के रूप में, यह विकल्प "ट्रंक आउट" ज़ेनट्रेक्स XW6048 इन्वर्टर और एजीएम-बैटरी की चार श्रृंखला-जुड़ी 200 आह बैटरी के पक्ष में बनाया गया है। यह पल में समस्या का समाधान है और भविष्य को छुआ है, लेकिन इसके लिए पैसा कोई दया नहीं है। और यह इस पल में ठीक था कि छत पर सौर पैनलों की उपस्थिति केवल समय की बात बन गई, और "यह आवश्यक है या नहीं?" का सवाल नहीं है। छत के सफल विन्यास द्वारा भी यह सुविधा प्रदान की गई थी: लगभग 45 डिग्री का ढलान और दक्षिण की ओर उन्मुखीकरण। हालांकि, गैसोलीन जनरेटर पहले दिखाई दिया :) यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कुछ वर्षों में जनरेटर ने सिर्फ एक-दो बार शुरू किया, अधिकांश पावर आउटेज को बैटरी के साथ एक इन्वर्टर द्वारा विभाजित किया गया था। और अधिकतम आराम के लिए, Arduino पर आधारित एक स्वचालित स्टार्ट-अप नियंत्रक बनाया गया था और अनारक्षित भार (उदाहरण के लिए, एक साइट या एक गर्म तौलिया रेल पर arbors) को डिस्कनेक्ट करने के लिए एक सरल रिले स्वचालन। यह सब 2010 में स्थापित किया गया था।

लेकिन, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, सौर पैनलों की उपस्थिति पूर्व निर्धारित थी। और 2014 में, 6,320-वाट सिंगल-क्रिस्टल FSM-320M पैनल दिखाई दिए।
उन्हें इंटरनेट पर ढूंढना आसान है। इस तरह से कुल स्थापित बिजली 1920 वाट है। जैसा कि आपको याद है, एक हाइब्रिड इन्वर्टर नेटवर्क से और बैटरियों से ऊर्जा को जोड़ सकता है, इसलिए अधिकतम बिजली की खपत को पैनलों की अधिकतम शक्ति के साथ मेल नहीं खाना पड़ता है। तारों, कनेक्टर्स, फ़्यूज़ वाले पैनलों के अलावा, निश्चित रूप से, मुझे एक एमपीपीटी नियंत्रक * की भी आवश्यकता थी, उसी उपकरण लाइन से, लेकिन पहले से ही श्नाइडर इलेक्ट्रिक के विंग के तहत। यह, बदले में, एक पलटनेवाला के साथ ज़ैनबस के माध्यम से जुड़ा हुआ है और उपकरणों की संयुक्त संचालन सुनिश्चित करता है, स्वचालित रूप से सूर्य की उपस्थिति में नेटवर्क से खपत को कम करता है।


चित्र 1 सूर्य से प्राप्त ऊर्जा की तुलना और 220V नेटवर्क से। अवधि है फरवरी-दिसंबर 2016।

यहाँ कुछ संख्याएँ हैं। ध्यान देने योग्य ऊर्जा उत्पादन फरवरी में शुरू होता है और अक्टूबर तक रहता है। बार ग्राफ 2016 (जनवरी को छोड़कर) के आंकड़े दिखाता है। नारंगी रंग दर्शाता है कि सूर्य से कितनी ऊर्जा (Wh) प्राप्त होती है, और नीला - नेटवर्क से कितना प्राप्त होता है। जाहिर है, गर्मियों में भी सूरज के लिए संक्रमण असंभव है। हालांकि, अगर घर में गैस है, तो सबसे अधिक ऊर्जा-गहन प्रक्रियाएं: हीटिंग, घरेलू गर्म पानी और खाना पकाने को सामान्य संतुलन से बाहर रखा जा सकता है। फिर गर्मियों में आप पूरी तरह से सौर ऊर्जा पर रह सकते हैं।

कुछ और संख्या। चोटियों पर, सूर्य से प्राप्त शक्ति 2200 वाट तक पहुंच सकती है, ऐसा होता है, एक नियम के रूप में, शांत लेकिन धूप के मौसम में, उदाहरण के लिए, अप्रैल में या गर्मियों और शरद ऋतु के मोड़ पर। दिन के दौरान, अधिकतम बिजली के 12 kWh तक इकट्ठा करना संभव है, जबकि शिखर शक्ति शायद ही कभी 1600 वाट से अधिक हो। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि यदि बैटरी चार्ज की जाती है और घर में लोड छोटा है, तो सूर्य की क्षमता को कम करके आंका जाएगा। विदेश में वे नेटवर्क को अधिशेष ऊर्जा बेचने की अनुमति देते हैं, जिससे 100% सौर पैनलों का उपयोग होता है। यह आशा की जाती है कि हमारे देश में भी इसी तरह की प्रथा को वैध किया जाएगा, तब यह सौर ऊर्जा के विकास के लिए एक अच्छी प्रेरणा देगा।

एक रास्ता या कोई अन्य, लेकिन सौर पैनलों के आगमन के साथ, आंतरायिक छोटे ब्लैकआउट्स अब डरावना नहीं थे। सामान्य तौर पर, यदि वैकल्पिक स्रोत और बैटरी के साथ एक समान प्रणाली है, तो यह एक अतिरिक्त लो-पावर बैकअप जनरेटर के लिए पर्याप्त है, उदाहरण के लिए 1.5 kW, जो घर में बैटरी रिचार्जिंग और न्यूनतम खपत प्रदान करता है। और बैटरी से इन्वर्टर द्वारा चोटियों को कवर किया जा सकता है।

हालांकि, सौर ऊर्जा सूर्य से ऊर्जा प्राप्त करने का एकमात्र तरीका नहीं है। एक और अधिक कुशल है, अर्थात् विशेष कलेक्टरों का उपयोग करके सौर गर्मी का संग्रह। वे दक्षिणी यूरोपीय देशों में बहुत आम हैं। यह विधि विशेष रूप से आकर्षक हो जाती है यदि हीटिंग और गर्म पानी के लिए कोई गैस नहीं है। कलेक्टरों की मदद से, अतिरिक्त परिवर्तनों के बिना, सीधे गर्मी प्राप्त की जा सकती है। कलेक्टरों के मुख्य प्रकार वैक्यूम और फ्लैट हैं। वैक्यूम सर्दियों में काम करने की क्षमता, सपाट - सस्ता रखते हैं और गर्मियों में बेहतर काम करते हैं। यह तय करना बाकी है कि क्या चुनना है और आम तौर पर स्थापना पर निर्णय लेना है। विभिन्न सौर कलेक्टरों और उन पर आधारित प्रणालियों के काम के बारे में समीक्षा पढ़ने के बाद, मैंने एक समान प्रणाली स्थापित करने का निर्णय लिया। चूंकि सौर ऊर्जा मेरे लिए सर्दियों के अस्तित्व की बात नहीं है, इसलिए मैंने रूसी उत्पादन .सोलर के फ्लैट कलेक्टरों को चुना। 2015 में सौर पैनलों के बगल में छत पर दो कलेक्टर स्थित हैं। निर्माता के अनुसार, ऐसे कलेक्टरों की शक्ति लगभग 1.5 किलोवाट है, अर्थात। स्थापित बिजली लगभग 3 किलोवाट थी। यह स्थापित बिजली के सौर पैनलों की तुलना में अधिक शक्तिशाली निकला।



सोलर पैनल की तुलना में सोलर कलेक्टर को स्थापित करना एक अधिक कठिन कार्य है, क्योंकि इसे घर की हीट सिस्टम प्रणाली में शामिल करने के कई और विकल्प हैं। उदाहरण के लिए, इसका उपयोग केवल घरेलू गर्म पानी के लिए, या हीटिंग सिस्टम में अतिरिक्त गर्मी स्रोत के रूप में किया जा सकता है। विभिन्न मध्यवर्ती विकल्प संभव हैं। और एक ही समय में, सर्दियों में सिस्टम को ठंड से बाहर करना आवश्यक है, साथ ही साथ गर्मियों में सूर्य को बहुत गर्म करने के साथ सिस्टम की ओवरहीटिंग भी। और अभी भी गर्म पानी से जलने से सुरक्षा की आवश्यकता है। खैर, और, निश्चित रूप से, अछूता पाइप रखना आवश्यक है, एक पंप स्टेशन और एक विस्तार टैंक स्थापित करना, हीट एक्सचेंजर से कनेक्ट करना, नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स स्थापित करना। मैंने यह सारा काम एक विशेष कंपनी को सौंपा। और उन्होंने पेशेवरों के परामर्श से कार्य की मूल योजना का निर्धारण किया। लक्ष्य (इंजीनियरिंग प्रशंसक के अलावा) सरल है: गर्म पानी और हीटिंग की तैयारी पर ऊर्जा बचाने के लिए। आपको याद दिला दूं कि घर में गैस नहीं लाई गई है।


चित्रा 2 सौर ऊर्जा स्थापना की सुरीली योजना।

पूरे सिस्टम का केंद्रीय तत्व दो हीट एक्सचेंजर कॉइल के साथ 300-लीटर गर्म पानी बॉयलर है। सीरियल कनेक्टेड सोलर कलेक्टर निचले हीट एक्सचेंजर से जुड़े होते हैं। और यह हीटिंग सिस्टम और घरेलू गर्म पानी में सौर गर्मी का एकमात्र "प्रवेश बिंदु" है। सूरज बॉयलर में पानी को गर्म करता है, गर्म पानी उगता है और दूसरे, ऊपरी कुंडल-हीट एक्सचेंजर को गर्मी देता है, जो एकल-सर्किट होम हीटिंग सिस्टम की श्रृंखला में जुड़ा हुआ है। इस प्रकार, हीटिंग सिस्टम में हमें एक इलेक्ट्रिक बॉयलर के साथ दो पूरी तरह से पृथक सर्किट - सौर और मुख्य मिला। वे एंटीफ् ,ीज़र से भरे हुए हैं, और धूप में - ऑपरेटिंग तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ विशेष। और डीएचडब्ल्यू प्रणाली के पानी के माध्यम से गर्मी का आदान-प्रदान किया जाता है। नतीजतन, एक धूप के दिन हमें गर्म पानी और हीटिंग के लिए गर्मी दोनों मिलती है। और गर्मियों में भी हीटिंग की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए, एक बाथरूम के लिए। साथ ही, हीटिंग सिस्टम में गर्मी के चयन के कारण बॉयलर को ओवरहीटिंग से बचाने का कार्य हल किया जाता है। हालांकि, बस मामले में, यह अतिरिक्त गर्मी के निर्वहन के लिए गर्म पानी के पुनर्संरचना को मजबूर करने के लिए परिकल्पित किया गया है। आगे देखते हुए, मैं कहूंगा कि सिस्टम के अवलोकन के दौरान, गर्म पानी का तापमान 60 डिग्री सेल्सियस से ऊपर नहीं बढ़ पाया। परिणामी प्रणाली में निम्नलिखित गुण हैं:

• स्वतंत्र ताप स्रोत एकल प्रणाली में एकीकृत होते हैं: एक सौर कलेक्टर, एक इलेक्ट्रिक बॉयलर, एक हीटर हीटर।
• धूप वाले दिन, पानी गर्म करने और गर्म करने के लिए बिजली की खपत कम हो जाती है।
• हीटिंग सिस्टम के संचालन को सुचारू करने और अल्पकालिक बिजली आउटेज के दौरान घर को गर्मी प्रदान करने के लिए बॉयलर में हीट स्टोरेज प्रदान किया गया था। इसके अलावा, यह संपत्ति सर्दियों में भी प्रासंगिक है (जब सूर्य नहीं है), चूंकि बॉयलर के ऊपरी ताप एक्सचेंजर के माध्यम से हीटिंग सिस्टम के रिटर्न पाइप द्वारा पानी गरम किया जाता है। जब बॉयलर बंद हो जाता है, तो पानी हीटिंग सिस्टम को गर्मी देता है।
• ऑफ सीजन में घर को गर्म करने का समय कम कर दिया गया है। इसके अलावा, घर का औसत तापमान निवासियों की अनुपस्थिति की अवधि के दौरान बढ़ जाता है और हीटिंग बंद हो जाता है।
• घर के ऊर्जा संतुलन में सूर्य की कुल हिस्सेदारी 6-7% से बढ़कर लगभग 15-20% हो गई।

जैसा कि आप देख सकते हैं, सिस्टम काफी प्रभावी है, लक्ष्यों को प्राप्त किया जाता है। हालाँकि, अब तक सभी कथन गुणात्मक हैं। या माप के आधार पर, लेकिन माप स्वयं संग्रह, विश्लेषण और नियंत्रण एल्गोरिदम में उपयोग के लिए उपलब्ध नहीं हैं। उदाहरण के लिए, सौर सर्किट में विभिन्न बिंदुओं पर शीतलक तापमान नियंत्रक पंप पर पठनीय होते हैं जो परिसंचरण पंप को नियंत्रित करते हैं। लेकिन, केवल उपलब्ध हैं। या, सौर ऊर्जा की वर्तमान क्षमता और "दैनिक उपज" केवल एक्सनबस नेटवर्क (ऊपर देखें) के भीतर उपलब्ध हैं, और हीटिंग सिस्टम के मापदंडों से जुड़े एकीकृत नियंत्रण के लिए उपयोग नहीं किया जाता है। ये परिस्थितियां घर पर इंजीनियरिंग सिस्टम को और विकसित करने के तरीकों की खोज पर जोर दे रही हैं। प्रकृति के संबंध में जीवन को अधिक आरामदायक, अधिक मितव्ययी बनाने के लिए। और, एक ही समय में, कुछ नया सीखें।

ठीक है, जहां लक्ष्य निर्धारित करने के साथ शुरू करना है, पहले से ही स्पष्ट है। सबसे पहले आपको यह सीखना होगा कि सौर सर्किट सहित हीटिंग / डीएचडब्ल्यू सिस्टम में विभिन्न बिंदुओं पर तापमान कैसे मापें। और अंतिम समाधान की खोज से पहले भी, एक समझ है कि मामला एक आयाम तक सीमित नहीं होगा। लेकिन, अगले लेख में उस पर और अधिक। जबकि मैं दिखाता हूं