Halo, Habr! Nama saya Yaroslav Medoks, di Sbertekh saya terlibat dalam teknologi bisnis investasi perusahaan. Dalam catatan ini, kita akan berbicara tentang rumah pinggiran kota yang sangat biasa di dekat Moskow, yang, atas kemauan pemiliknya, menjadi tempat pengujian untuk menguji energi surya.
Pada 2008, saya cukup beruntung untuk membeli rumah di SNT di dekat wilayah Moskow. Dalam proses penyelesaian, ternyata listrik secara teratur dimatikan untuk interval waktu yang berbeda, kebanyakan kecil. Ini menyebabkan ketidaknyamanan yang cukup besar, karena rumah semuanya listrik, tidak ada gas. Dan ketika semuanya listrik, misalnya, pemanasan atau memasak, maka untuk kehidupan penuh Anda membutuhkan daya puncak yang cukup besar. Katakanlah setidaknya 6 kW. Sebuah generator segera muncul dalam pikiran sebagai sumber daya cadangan. Namun, generator dengan kekuatan seperti itu adalah struktur yang besar, keras, dan berbau tidak enak, oleh karena itu dianggap sebagai sumber alternatif hanya jika terjadi pemadaman yang berkepanjangan. Sementara itu, untuk memastikan masa inap yang nyaman di rumah pedesaan, diputuskan untuk menggunakan inverter dan baterai. Yaitu membuat semacam UPS, tetapi untuk seluruh rumah. Sekilas, tugasnya cukup sederhana.
Namun, semakin jauh ke hutan, semakin banyak kayu bakar, seperti yang mereka katakan. Karena catu daya yang tidak pernah terputus pada daya puncak seperti itu bukanlah kesenangan yang murah, saya harus mempelajari topik ini dengan hati-hati agar tidak salah. Misalnya, pilih jenis baterai, tentukan kapasitas minimum, pilih jenis inverter. Dan jika semuanya kurang lebih jelas dengan baterai, maka ada banyak inverter, termasuk yang dari Rusia. Di sini saya akan melakukan penyimpangan kecil. Selain pemadaman listrik reguler, setiap rumah di desa sangat terbatas dalam daya maksimum yang dapat diperoleh dari jaringan. Dan kemudian muncul ide: saat beban puncak, beralihlah ke inverter dan tidak bergantung pada jaringan 220V yang tidak stabil.
Jadi, selain daya, bentuk tegangan output sinusoidal, restart otomatis, ada permintaan untuk beralih otomatis ke inverter ketika nilai ambang konsumsi daya terlampaui. Kisaran perangkat telah menyempit tajam. Ternyata di pasar kami hampir ada satu-satunya model (2010) yang tidak hanya beralih ke generasi, tetapi juga tahu bagaimana mendukung jaringan, mis. tambahkan daya yang diterima dari jaringan dengan invertible. Ini adalah model Xantrex XW. Ini bukan inverter, tetapi sebuah karya seni: ia memiliki dua input 220V - jaringan dan generator dengan input generator otomatis, ia memiliki banyak pengaturan untuk baterai, berbagai nilai ambang batas. Ada fungsi pencukur beban, penjualan energi kembali ke jaringan dan banyak fitur berguna lainnya. Tetapi, yang paling penting, inverter ini pada awalnya dianggap sebagai pusat sistem catu daya rumah, dan pusat ini dapat mengambil energi tidak hanya dari jaringan dan generator, tetapi juga dari sumber alternatif - dari matahari, angin, pembangkit listrik tenaga mini hidroelektrik, dll.
Untuk melakukan ini, konverter dan pengendali energi yang tepat ditambahkan ke sistem, digabungkan ke dalam jaringan Xanbus dan bekerja bersama.
Secara umum, sebagaimana layaknya spesialis IT yang berpikiran sistem, pilihan ini dibuat untuk memilih inverter Xantrex XW6048 Xantrex yang paling “tertipu” dan empat baterai AG-baterai 200 Ah yang terhubung dengan seri. Ini adalah solusi untuk masalah saat ini dan menyentuh masa depan, tetapi untuk uang ini tidak disayangkan. Dan justru pada saat inilah penampilan panel surya di atap hanya menjadi masalah waktu, dan bukan pertanyaan "perlu atau tidak perlu?". Ini juga difasilitasi oleh konfigurasi atap yang berhasil: kemiringan sekitar 45 derajat dan orientasi ke selatan. Namun, generator bensin muncul sebelumnya :)
Perlu dicatat bahwa dalam beberapa tahun generator mulai hanya beberapa kali, sebagian besar listrik padam oleh inverter dengan baterai. Dan untuk kenyamanan maksimal, pengendali start-up otomatis berbasis Arduino dibuat dan otomatisasi relai sederhana untuk melepaskan beban yang tidak dapat dilewati (misalnya, arbors di lokasi atau rel handuk yang dipanaskan). Semua ini dipasang pada 2010.
Tapi, seperti yang sudah disebutkan, penampilan panel surya sudah ditentukan sebelumnya. Dan pada 2014, panel FSM-320M kristal tunggal 6.320 watt muncul.
Mereka mudah ditemukan di Internet. Total daya terpasang dengan cara ini adalah 1920 watt. Seperti yang Anda ingat, inverter hibrida dapat menambah energi dari jaringan dan dari baterai, sehingga konsumsi daya maksimum tidak harus bertepatan dengan daya maksimum panel. Selain panel dengan kabel, konektor, sekering, tentu saja, saya juga membutuhkan pengontrol MPPT *, dari jalur peralatan yang sama, tetapi sudah di bawah sayap Schneider Electric. Ini, pada gilirannya, terhubung melalui Xanbus dengan inverter dan memastikan operasi bersama perangkat, secara otomatis mengurangi konsumsi dari jaringan di hadapan Matahari.
Gambar 1 Perbandingan energi yang diterima dari Matahari dan dari jaringan 220V. Periode tersebut adalah Februari-Desember 2016.Ini beberapa angka. Produksi energi yang nyata dimulai pada bulan Februari dan berlangsung hingga Oktober. Grafik batang menunjukkan statistik untuk 2016 (kecuali Januari). Warna oranye menunjukkan berapa banyak energi (Wh) yang diterima dari Matahari, dan biru - berapa banyak yang diterima dari jaringan. Jelas, transisi ke matahari tidak mungkin terjadi bahkan di musim panas. Namun, jika ada gas di rumah, maka proses yang paling intensif energi: pemanasan, air panas domestik dan memasak dapat dikecualikan dari keseimbangan umum. Kemudian di musim panas Anda dapat hidup sepenuhnya menggunakan listrik tenaga surya.
Beberapa angka lagi. Pada puncaknya, daya yang diterima dari Matahari dapat mencapai hingga 2200 watt, ini biasanya terjadi pada cuaca dingin namun cerah, misalnya pada bulan April atau pada pergantian musim panas dan musim gugur. Pada siang hari, dimungkinkan untuk mengumpulkan listrik maksimum hingga 12 kWh, sementara daya puncak jarang melebihi 1.600 watt. Perlu juga dicatat bahwa jika baterai diisi dan beban di rumah kecil, potensi Matahari akan kurang dimanfaatkan. Di luar negeri mereka memungkinkan penjualan energi surplus ke jaringan, sehingga menggunakan panel surya 100%. Diharapkan bahwa praktik serupa akan disahkan di negara kita juga, maka ini akan memberikan dorongan yang baik untuk pengembangan energi surya.
Salah satu cara atau yang lain, tetapi dengan munculnya panel surya, pemadaman singkat intermiten tidak lagi menakutkan. Secara umum, jika ada sistem serupa dengan sumber dan baterai alternatif, cukup memiliki generator cadangan berdaya rendah tambahan, misalnya 1,5 kW, yang menyediakan pengisian daya baterai dan konsumsi minimal di rumah. Dan puncak dapat ditutup oleh inverter dari baterai.
Namun, tenaga surya bukanlah satu-satunya cara untuk mendapatkan energi dari matahari. Ada yang lebih efisien, yaitu pengumpulan panas matahari menggunakan kolektor khusus. Mereka sangat umum di negara-negara Eropa selatan. Metode ini menjadi sangat menarik jika tidak ada gas untuk pemanas dan air panas. Dengan bantuan kolektor, panas dapat diperoleh secara langsung, tanpa transformasi tambahan. Jenis kolektor utama adalah ruang hampa dan datar. Vakum menjaga kapasitas kerja di musim dingin, flat - lebih murah dan bekerja lebih baik di musim panas. Tetap memutuskan apa yang harus dipilih dan umumnya memutuskan instalasi. Setelah membaca ulasan tentang karya berbagai kolektor surya dan sistem berdasarkan pada mereka, saya memutuskan untuk menginstal sistem yang sama. Karena energi matahari bukan masalah kelangsungan hidup musim dingin bagi saya, saya memilih pengumpul datar produksi Rusia olarSolar. Dua kolektor terletak di atap di sebelah panel surya pada tahun 2015. Menurut pabrikan, kekuatan kolektor tersebut sekitar 1,5 kW, yaitu daya terpasang sekitar 3 kW. Ternyata bahkan lebih kuat daripada panel surya listrik yang terpasang.
Memasang kolektor surya adalah tugas yang lebih sulit dibandingkan dengan panel surya, karena ada banyak opsi untuk memasukkannya ke dalam sistem pasokan panas rumah. Misalnya, itu hanya dapat digunakan untuk air panas domestik, atau sebagai sumber panas tambahan dalam sistem pemanas. Berbagai opsi antara dimungkinkan. Dan pada saat yang sama, perlu untuk mengecualikan pembekuan sistem di musim dingin, serta terlalu panasnya sistem dengan Matahari yang terlalu panas di musim panas. Dan masih perlu perlindungan dari luka bakar dengan air panas. Nah, dan, tentu saja, perlu untuk meletakkan pipa terisolasi, memasang stasiun pompa dan tangki ekspansi, menyambungkan ke penukar panas, memasang kontrol elektronik. Saya mempercayakan semua pekerjaan ini ke perusahaan khusus. Dan dia menentukan skema dasar kerja dengan berkonsultasi dengan para profesional. Tujuannya (selain kipas teknik) sederhana: untuk menghemat energi pada persiapan air panas dan pemanasan. Biarkan saya mengingatkan Anda bahwa gas belum dibawa ke rumah.
Gambar 2 Skema harmonisasi dari instalasi tenaga surya.Elemen sentral dari keseluruhan sistem adalah boiler air panas 300 liter dengan dua koil penukar panas. Kolektor surya yang terhubung secara terhubung ke penukar panas yang lebih rendah. Dan ini adalah satu-satunya "titik masuk" panas matahari ke dalam sistem pemanas dan air panas domestik. Matahari memanaskan air di boiler, air panas naik dan mengeluarkan panas ke penukar panas koil kedua, yang dihubungkan secara seri ke sistem pemanas rumah satu-sirkuit. Jadi, dalam sistem pemanas kami mendapat dua sirkuit yang sepenuhnya terisolasi - surya dan utama, dengan boiler listrik. Mereka dipenuhi dengan antibeku, dan di bawah sinar matahari - khusus dengan berbagai suhu operasi. Dan panas ditukar melalui air dari sistem DHW. Akibatnya, pada hari yang cerah kita mendapatkan air panas dan panas untuk pemanasan. Dan pemanasan diperlukan bahkan di musim panas, misalnya, untuk kamar mandi. Sepanjang jalan, karena pemilihan panas dalam sistem pemanas, tugas melindungi boiler dari panas berlebihan diselesaikan. Meskipun, untuk berjaga-jaga, disarankan untuk memaksa resirkulasi air panas untuk melepaskan panas berlebih. Ke depan, saya akan mengatakan bahwa selama pengamatan sistem, suhu air panas tidak naik di atas 60 derajat Celcius. Sistem yang dihasilkan memiliki sifat-sifat berikut:
- Sumber panas independen diintegrasikan ke dalam sistem tunggal: kolektor surya, ketel listrik, pemanas pemanas.
- Pada hari yang cerah, konsumsi listrik untuk air pemanas dan pemanas berkurang .-
- Penyimpanan panas disediakan di boiler untuk memperlancar operasi sistem pemanas dan untuk menyediakan panas ke rumah selama pemadaman listrik jangka pendek. Selain itu, properti ini juga relevan di musim dingin (ketika tidak ada matahari), karena air dipanaskan oleh pipa balik sistem pemanas melalui penukar panas atas boiler. Saat boiler dimatikan, air mengeluarkan panas ke sistem pemanas.
- Waktu untuk menghangatkan rumah di luar musim telah berkurang. Selain itu, suhu rata-rata di rumah naik selama periode tidak adanya penghuni dan mematikan pemanas.
- Bagian total Matahari dalam keseimbangan energi rumah meningkat dari 6-7% menjadi sekitar 15-20%.
Seperti yang Anda lihat, sistemnya cukup efektif, tujuannya tercapai. Namun, sejauh ini semua pernyataan bersifat kualitatif. Atau berdasarkan pengukuran, tetapi pengukuran itu sendiri tidak tersedia untuk pengumpulan, analisis dan penggunaan dalam algoritma kontrol. Sebagai contoh, suhu cairan pendingin di berbagai titik di sirkuit surya dapat dibaca pada pengontrol yang mengontrol pompa sirkulasi. Tapi, hanya ada yang tersedia. Atau, kapasitas saat ini dan "hasil harian" dari tenaga surya juga hanya tersedia dalam jaringan Xanbus (lihat di atas), dan tidak digunakan untuk kontrol terintegrasi yang dikaitkan dengan parameter sistem pemanas. Keadaan ini mendorong untuk mencari cara untuk lebih mengembangkan sistem teknik di rumah. Untuk membuat hidup di dalamnya lebih nyaman, lebih hemat dalam kaitannya dengan alam. Dan, pada saat yang sama, pelajari sesuatu yang baru.
Nah, dari mana harus memulai, dengan menetapkan tujuan, sudah jelas. Pertama, Anda perlu mempelajari cara mengukur suhu di berbagai titik dalam sistem pemanas / DHW, termasuk sirkuit surya. Dan bahkan sebelum mencari solusi akhir, ada pemahaman bahwa masalah ini tidak akan terbatas pada satu dimensi. Tapi, lebih lanjut tentang itu di artikel selanjutnya. Sementara saya menunjukkan
tangkapan layar dari aplikasi seluler yang menunjukkan grafik berbagai suhu, termasuk grafik suhu pendingin di sirkuit surya.