لوازم خانگی خورشیدی: کدام دستگاه ها می توانند با انرژی خورشیدی کار کنند و چگونه سیستم خود را اندازه کنید

نسل PV خورشیدی پیشی گرفت 2000 تراوات ساعت در سطح جهان در سال 2024 - بر اساس گزارش، 7 درصد از برق جهان را تشکیل می دهد داده های انرژی تجدیدپذیر آژانس بین المللی انرژی . پشت این تعداد میلیون‌ها خانوار هستند که منتظر مجوز شبکه نیستند و شروع به کار کردن یخچال‌ها، ماشین‌های لباسشویی و تهویه مطبوع خود با نور خورشید کرده‌اند. سوال دیگر این نیست که آیا انرژی خورشیدی می تواند لوازم خانگی را تامین کند یا خیر، بلکه این است که چگونه آن را به درستی انجام دهیم.

انرژی خورشیدی چگونه به لوازم خانگی شما نیرو می دهد

دو روش اساسی وجود دارد که یک وسیله خانگی با انرژی خورشیدی کار می کند و اشتباه گرفتن این دو منجر به اشتباهات گران قیمت می شود.

اولی این است تامین مستقیم DC : یک پنل خورشیدی جریان مستقیم (DC) تولید می کند که مستقیماً به یک دستگاه دارای رتبه DC - معمولاً یک یخچال 12 یا 24 ولت، فن یا چراغ LED جریان می یابد. هیچ تبدیلی اتفاق نمی افتد. چیزی که پنل تولید می کند همان چیزی است که دستگاه مصرف می کند. این مجموعه جمع و جور، کارآمد و ایده آل برای کابین های خارج از شبکه، خانه های روستایی و تاسیسات سیار است.

دوم این است منبع AC متصل به شبکه یا باتری : پنل ها برق را به یک اینورتر خورشیدی می رسانند که DC را به AC استاندارد (110 ولت یا 220 ولت) تبدیل می کند. لوازم خانگی معمولی شما - آنهایی که قبلاً در آشپزخانه و اتاق لباسشویی شما هستند - دقیقاً همانطور که از شبکه برق تبدیل شده است، کار می کنند. یک اینورتر هیبریدی یک بانک باتری به حلقه اضافه می کند و انرژی ذخیره شده را برای شب ها و روزهای ابری به شما می دهد.

هر دو رویکرد معتبر هستند. انتخاب مناسب به موقعیت مکانی شما، وسایل موجود و میزان استقلال شبکه شما بستگی دارد.

دستگاه های خورشیدی DC در مقابل AC: کدام کارآمدتر است؟

هر بار که الکتریسیته از DC به AC تبدیل می شود، انرژی از دست می رود. یک اینورتر با کیفیت با راندمان 93 تا 97 درصد کار می‌کند، به این معنی که 3 تا 7 درصد از هر واتی که پنل‌های شما تولید می‌کنند، به عنوان گرما قبل از رسیدن به دستگاه‌های شما از بین می‌رود. در یک سیستم کوچک، این از دست دادن به سرعت ترکیب می شود.

دستگاه های خورشیدی بومی DC این را به طور کامل دور می زنند. یک یخچال 12 ولت DC که 45 وات مصرف می کند دقیقاً 45 وات از بانک باتری شما مصرف می کند. همان ظرفیت خنک کننده را از طریق یک اینورتر در مدل AC اجرا کنید و سیستم شما باید 48 تا 50 وات برای ارائه همان نتیجه تامین کند. بیش از یک سال، این شکاف به آمپر ساعت واقعی اضافه می‌شود – و پول واقعی در ظرفیت باتری که خرید می‌کنید یا نمی‌خرید.

همانطور که گفته شد، لوازم DC به یک سیستم خورشیدی خاص نیاز دارند و همیشه در اندازه ها یا ویژگی های مورد نیاز شما در دسترس نیستند. برای خانوارهایی که از وابستگی کامل به شبکه در حال گذار هستند، اینورترهای خورشیدی هیبریدی برای مصارف مسکونی عملی ترین راه را ارائه دهید: لوازم موجود خود را نگه دارید و اجازه دهید اینورتر تبدیل را انجام دهد.

نتیجه نهایی: لوازم DC در بهره وری برای سیستم های اختصاصی خارج از شبکه برنده می شوند. راه اندازی اینورتر AC بر انعطاف پذیری برای انتقال جزئی یا کامل خانه پیروز می شود .

رایج ترین لوازم خانگی که با انرژی خورشیدی کار می کنند

تقریباً هر وسیله برقی می تواند با انرژی خورشیدی کار کند - متغیر اندازه سیستم است نه سازگاری. در اینجا متداول ترین دستگاه ها و توان تقریبی که باید برای آن برنامه ریزی کنید آورده شده است:

نورپردازی و فن ها ساده ترین نقطه ورود هستند. وات کم، زمان طولانی کارکرد روزانه و صرفه جویی قابل مشاهده فوری آنها را به اولین وسایلی تبدیل می کند که اکثر خانوارها به انرژی خورشیدی روی می آورند. سیستم های LED DC به حداقل ظرفیت پانل و یک بانک باتری کوچک نیاز دارند.

یخچال و فریزر به طور مداوم اجرا می شود، بنابراین آنها به کارایی مدل های خاص خورشیدی DC پاداش می دهند. یک یخچال خورشیدی 12 ولتی با عایق کاری مناسب می‌تواند روی دو پنل 200 واتی با باتری متوسط 100 آمپر ساعتی، حتی برای دو روز ابری متوالی، به طور قابل اعتماد کار کند.

ماشین های لباسشویی قدرت قابل توجهی به دست آورید اما فقط به طور خلاصه. اجرای بار در ساعات اوج خورشیدی - معمولاً 10 صبح تا 2 بعدازظهر - به این معنی است که پانل ها برق را مستقیماً بدون تخلیه ذخایر باتری تأمین می کنند. این استراتژی «تغییر خورشیدی» یکی از مقرون‌به‌صرفه‌ترین راه‌ها برای استفاده از وسایل برقی با کشش بالا است.

دستگاه های تهویه مطبوع خواستارترین دستگاه در هر طرح خورشیدی هستند. یک دستگاه اسپلیت 1.5 تنی که شش ساعت در روز کار می کند، تقریباً به 8 تا 11 کیلووات ساعت نیاز دارد - معادل کل خروجی روزانه یک آرایه پانل 3 تا 4 کیلووات در بسیاری از آب و هواها. واحدهای AC نوع اینورتر اختصاصی با کمپرسورهای متغیر به طور قابل توجهی با سیستم‌های خورشیدی سازگارتر هستند، زیرا ترازوهای مصرف برق آنها با تقاضای واقعی خنک‌کننده به جای چرخه در بار کامل، سازگار است.

تطبیق وسایل خود با منظومه شمسی مناسب

اندازه سیستم با بار دستگاه شما شروع می شود، نه با پنل های خورشیدی. مصرف انرژی روزانه هر دستگاهی را که می‌خواهید با انرژی خورشیدی کار کنید (با استفاده از جدول بالا به عنوان مرجع) جمع‌آوری کنید، سپس برای محاسبه ظرفیت پانل، اندازه باتری و رتبه‌بندی اینورتر مورد نیاز خود، به عقب کار کنید.

چراغ‌های روشنایی خانگی، یخچال DC، تلویزیون و پنکه‌های سقفی معمولاً می‌توانند بر روی a سیستم 3-5 کیلو وات با 5 تا 10 کیلووات ساعت ذخیره سازی باتری. اضافه کردن ماشین لباسشویی و لوازم کوچک، نیاز را به سمت الف سوق می دهد سیستم 6-10 کیلو وات . خانه های دارای تهویه مطبوع به 10 کیلو وات یا بیشتر نیاز دارند، با بانک های باتری به اندازه ای که مصرف شبانه را پوشش می دهند.

سه جزء تعیین می کنند که آیا سیستم شما به طور قابل اعتماد ارائه می شود:

• پانل های PV: پانل های با راندمان بالاتر (19 تا 23 درصد) قدرت بیشتری را از همان ناحیه سقف تولید می کنند. پانل های PV با راندمان بالا برای نصب در خانه در مکان هایی با فضای سقف محدود یا نور خورشید متغیر ارزش هزینه اولیه را دارند.
• اینورتر: برای خانه‌هایی که دارای وسایل AC استاندارد هستند، یک اینورتر هیبریدی ورودی خورشیدی، شارژ باتری و پشتیبان‌گیری شبکه را به طور همزمان مدیریت می‌کند. اینورترهای خورشیدی هیبریدی برای مصارف مسکونی - تک فاز، اسپلیت فاز یا سه فاز - باید حداقل 120 درصد اوج بار همزمان دستگاه شما باشد.
• ذخیره سازی باتری: باتری‌های لیتیوم آهن فسفات (LiFePO4) اکنون استاندارد سیستم‌های خانگی هستند: شیمی پایدار، عمق تخلیه 80 تا 90 درصد و طول عمر چرخه 3000 تا 6000. باتری های ذخیره سازی خورشیدی برای سیستم های انرژی خانگی بسته به اینورتر شما در هر دو پیکربندی ولتاژ پایین (48 ولت) و ولتاژ بالا موجود هستند.

برای خانواده هایی که به جای طراحی از ابتدا، راه حلی از پیش مهندسی شده می خواهند، کیت های کامل ذخیره انرژی خورشیدی مسکونی از 3 کیلو وات تا 20 کیلووات، ترکیبات پنل، اینورتر و باتری منطبق را ارائه می دهد که حدس و گمان سازگاری قطعات را از بین می برد.

Off-Grid در مقابل Grid-Tied: انتخاب بر اساس بار دستگاه شما

تمایز بین سیستم‌های خارج از شبکه و سیستم‌های متصل به شبکه زمانی که شروع به اضافه کردن وسایل پر مصرف به طرح خورشیدی خود می‌کنید بیشترین اهمیت را دارد.

سیستم های متصل به شبکه زمانی که دسترسی مطمئنی به آب و برق دارید و در درجه اول می خواهید قبض برق را کاهش دهید، انتخاب مناسبی هستند. وسایل برقی شما در طول روز از انرژی خورشیدی استفاده می کنند و در شب یا در زمان اوج تقاضا به شبکه می روند. هیچ بانک باتری بزرگی مورد نیاز نیست، که به طور قابل توجهی هزینه اولیه را کاهش می دهد. معاوضه: در طول قطعی شبکه برق را از دست می‌دهید، مگر اینکه پشتیبان باتری اضافه کنید.

سیستم های خارج از شبکه انتخاب مناسبی برای مکان‌های دورافتاده، مناطقی که منبع شبکه نامطمئن دارند، یا خانوارهایی که خواهان استقلال کامل انرژی هستند، هستند. کل بار دستگاه - 24 ساعت شبانه روز، 365 روز در سال - باید توسط پنل ها و بانک باتری شما پوشش داده شود. این بدان معنی است که هم برای مدیریت دوره‌های کم آفتاب زمستانی و هم روزهای ابری متوالی، بزرگ‌تر از حد مجاز باشید. برنامه‌ریزی خارج از شبکه سخت‌تر است، اما نتیجه آن استقلال کامل از قیمت‌گذاری و قطع برق است.

سیستم های هیبریدی بهترین های هر دو را با هم ترکیب کنید: انرژی خورشیدی و باتری ها بار پایه را تحمل می کنند و شبکه به عنوان پشتیبان عمل می کند که به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد. برای اکثر خانوارهایی که وسایل برقی را به تدریج به انرژی خورشیدی اضافه می کنند، این بهترین معماری برای آینده است.

آپارتمان ها و خانه هایی با فضای سقف محدود می توانند با راه حل های فشرده شروع شوند: راه حل های انرژی خورشیدی بالکن و فضای کوچک اجازه دهید اجاره‌کنندگان و ساکنان شهری مصرف انرژی وسایل سبک‌تر - روشنایی، شارژ تلفن، فن‌ها - را بدون نصب کامل روی پشت بام جبران کنند.

نکاتی برای به حداکثر رساندن راندمان هنگام استفاده از وسایل برقی در خورشیدی

اگر دستگاه ها و الگوهای استفاده در اطراف آن بهینه نشده باشند، یک سیستم با اندازه مناسب عملکرد ضعیفی دارد. این شیوه ها تفاوت قابل اندازه گیری ایجاد می کنند:

• وسایل برقی را در ساعات اوج خورشیدی اجرا کنید. ماشین های لباسشویی, dishwashers, and water heaters should operate between 10am and 2pm when panel output is at its highest. This reduces battery draw and minimizes grid fallback.
• وسایلی را انتخاب کنید که دارای رتبه بندی کارایی انرژی هستند. یک یخچال درجه یک ممکن است 60 درصد کمتر از مدل استاندارد برق مصرف کند. برای سیستم های خورشیدی، بهبود بهره وری در دستگاه ها مستقیماً افزودنی است - مصرف کمتر به معنای کوچکتر پنل مورد نیاز و ظرفیت باتری است.
• بارهای مقاومتی AC را با جایگزین های DC یا نوع اینورتر جایگزین کنید. سیستم های تهویه مطبوع نوع اینورتر، آبگرمکن های پمپ حرارتی و پمپ های با سرعت متغیر، خروجی خود را به جای دوچرخه سواری با توان کامل، با تقاضای واقعی مطابقت می دهند. این باعث می شود که آنها به طور چشمگیری با خروجی متغیر سیستم های خورشیدی سازگارتر باشند.
• بر عملکرد واقعی سیستم خود نظارت کنید. بیشتر اینورترهای هیبریدی مدرن داده‌های بی‌درنگ در مورد خروجی پانل، وضعیت شارژ باتری و بار دستگاه ارائه می‌دهند. بررسی این داده‌ها در چند هفته اول نشان می‌دهد که کدام دستگاه‌ها انرژی نامتناسبی مصرف می‌کنند و بهترین فرصت‌های تغییر در چه زمانی وجود دارد.
• ظرفیت ذخیره سازی باتری برای حداقل دو روز استقلال. برای وسایلی که نمی توانید از دست بدهید - یخچال، تجهیزات پزشکی، روشنایی - اطمینان حاصل کنید که بانک باتری شما دو روز کامل مصرف را بدون ورودی خورشیدی پوشش می دهد. این کار در برابر روزهای ابری متوالی بدون اتکا به پشتیبان شبکه محافظت می کند.

لوازم خانگی خورشیدی یک دسته محصول واحد نیستند - آنها نتیجه تطبیق دستگاه های مناسب با سیستم مناسب هستند. این تطابق را به درستی دریافت کنید، و ترکیب انرژی پاک و هزینه های عملیاتی کمتر به خودی خود اجرا می شود.