Государственный университет Колорадо

Обратитесь в местный окружной офис расширения через наш список офисов округа.

Предоставление надежного практического образования, которое поможет вам решать проблемы, развивать навыки и строить лучшее будущее.
Основан в 1908 г.

Темы

сельское хозяйство
Здоровье животных
Засуха
Экстренные ресурсы
Публикации по энергетике
Дом, семья и финансы
Насекомые
Природные ресурсы
Питание, безопасность пищевых продуктов и здоровье
Люди и хищники
Recursos en Español
Управление небольшими площадями
Вода
Двор и сад
4-H Развитие молодежи

Видение миссии
Справочник персонала
Офисы расширения округа
Отчеты о воздействии и истории успеха
Трудоустройство

Сбор энергии Солнца: солнечная фотоэлектрическая энергетика — 10 624

К. Джонс 1 (10/09)

Краткие факты…

Солнечная энергия может полностью или частично обеспечивать потребности дома или предприятия в электричестве.
В Колорадо в среднем 5,5 часов солнечного света каждый день, более 300 дней в году.
Имеются многочисленные финансовые стимулы для поддержки инвестиций в солнечную энергию.

Энергоэффективность является первым шагом в этом процессе.

Энергия солнца может использоваться для обогрева домов с помощью пассивного солнечного дизайна, солнечных систем горячего водоснабжения, солнечного отопления и выработки электроэнергии (фотоэлектрические или фотоэлектрические). Это возобновляемый источник энергии, который не способствует выбросу парниковых газов. По сравнению с электроэнергией, вырабатываемой на ископаемом топливе, каждый киловатт фотоэлектрической электроэнергии ежегодно компенсирует до 16 кг оксидов азота, 9 кг диоксидов серы и 2300 кг диоксида углерода (CO2) (www.eia.doe.gov/cneaf/electricity). /page/co2_report/co2report.html).

Как это работает?

Фотоэлектрические солнечные панели преобразуют солнечное излучение (называемое «инсоляция») в электричество постоянного тока.Когда речь идет о производстве электроэнергии, инсоляция описывается в ваттах на квадратный метр. В ясный день суммарная инсоляция составляет около 1000 Вт на квадратный метр. Измеряя инсоляцию, можно определить пиковые солнечные часы. Пиковые солнечные часы меняются в течение года и могут зависеть от положения Земли относительно солнца, местоположения участка (широта), атмосферных условий и любых препятствий на данном участке (тень).

Солнечные фотоэлектрические системы обычно содержат несколько панелей, соединенных вместе (называемых массивом), электрические разъединители, защиту от перегрузки по току (автоматические выключатели или предохранители), инвертор, распределительную коробку и другое специализированное оборудование в зависимости от применения (сетевое, автономное, аккумуляторное). резервное копирование). Ваш специалист по солнечной энергии может помочь с оборудованием, которое необходимо для каждого применения.

Электрическая терминология

Есть несколько терминов, используемых при описании электричества, которые могут сбить с толку новичков. Базовое понимание общих терминов может быть полезным при работе с профессиональным проектировщиком/установщиком солнечных батарей.

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — Переменный ток / постоянный ток. Солнечные фотоэлементы производят электричество постоянного тока, в то время как большинство бытовых приборов работают от переменного тока. Чтобы дом мог использовать электричество, вырабатываемое солнечной системой, оно должно быть преобразовано из формы постоянного тока в переменный ток (AC). Постоянный ток позволяет электричеству течь только в одном направлении, переменный ток позволяет току течь в противоположном направлении с частыми интервалами. Использование электрического инвертора преобразует электричество постоянного тока в переменный ток. Электричество переменного тока также используется коммунальными предприятиями и домашней проводкой, чтобы уменьшить потери напряжения от электричества постоянного тока.

Электрическая нагрузка – «Нагрузка» – это спрос на электроэнергию. Это может быть свет, бытовая техника и т.

Напряжение (В) – Напряжение – это давление, которое заставляет электроны течь по проводу. Это похоже на напор воды через садовый шланг.

Сила тока (А или I) – Амфера или ампер – это единица измерения электрического тока, протекающего по проводу. В аналогии с садовым шлангом, использовавшейся ранее, амперы означали бы объем воды.

Вт (Вт) – Ватт – это произведение напряжения и силы тока (Вт = В x А). Это мера скорости использования или производства электроэнергии. Киловатт (кВт) эквивалентен 1000 Вт.

Использование энергии – количество ватт, использованное за заданный период времени. Часто это выражается в ватт-часах. Если бы в примере с садовым шлангом наполнялись ведра, это было бы количество ведер, которые будут заполнены в течение заданного промежутка времени. Потребность в электроэнергии также может быть выражена в ватт-часах (лампочка мощностью 60 Вт, работающая в течение четырех часов, потребляет 240 ватт-часов электроэнергии). Коммунальные предприятия измеряют потребление электроэнергии потребителями в киловатт-часах (1000 ватт-часов).

Фантомные нагрузки – Некоторые приборы продолжают потреблять энергию даже в выключенном состоянии. Например, телевизор с пультом дистанционного управления или микроволновая печь, показывающая время суток, будут продолжать потреблять энергию для питания этих приложений. Перед инвестированием в солнечную энергетическую систему следует уменьшить фантомные нагрузки. В некоторых случаях использование разветвителя с выключателем может устранить фантомные нагрузки.

Сетевые и автономные системы

Солнечная система, используемая для питания дома или предприятия, не имеющего доступа к электроснабжению коммунальных служб, называется «автономной» системой. Солнечные панели обеспечивают электроэнергией аккумуляторную батарею (ряд аккумуляторов, соединенных вместе), которые накапливают энергию для использования, когда солнечная энергия недоступна (ночью или ненастной погодой). Аккумуляторная батарея заключена в коробку, чтобы предотвратить утечку газа или любой потенциальный разлив аккумуляторной кислоты. Банк контролируется контроллером заряда, который предотвращает перезарядку батарей и отключение при низком напряжении, когда батареи пытаются работать при слишком низком заряде (сокращая срок службы батарей).

Батареи, обычно используемые в солнечных фотоэлектрических системах, представляют собой свинцово-кислотные батареи (жидкостные вентилируемые и герметичные) и щелочные батареи (никель-кадмиевые и никель-железные). В большинстве фотоэлектрических систем используются свинцово-кислотные батареи (аналогичные тем, которые используются в транспортных средствах для отдыха, тележках для гольфа или морских устройствах), которые предназначены для частой зарядки и разрядки. Автомобильные аккумуляторы не справятся с этим «глубоким циклом», требуемым от бытовых электрических систем, поскольку они рассчитаны на большие нагрузки в течение коротких периодов времени, а перезарядка происходит быстро от генератора автомобиля.

Солнечные системы, подключенные к существующей электросети, называются «сетевыми» системами. Сетевым системам не нужны батареи для хранения энергии. Вместо этого в периоды избыточной выработки солнечной электроэнергии счетчик электроэнергии поворачивается назад. Когда потребности в электроэнергии превышают электроэнергию, вырабатываемую солнечной батареей, электросеть удовлетворяет эту потребность. Клиент платит только за использованную электроэнергию (нетто-счетчики = общая использованная мощность – выработанная солнечная энергия). Сеть служит накопителем энергии для фотоэлектрической солнечной батареи. Одним из недостатков этого типа системы является то, что электричество недоступно, если питание сети прерывается. Нетто-измерение требует одобрения поставщика коммунальных услуг, а чистые счетчики устанавливаются поставщиком электроэнергии.

Сетевые системы могут включать систему резервного питания от батарей для критических электрических нагрузок. Эти связанные с сетью системы резервного питания от батарей будут обеспечивать питание для резервных электрических нагрузок, но не для общего дома в случае сбоя питания. Эти типы систем могут использовать зарядное устройство, которое может заряжать батареи от электросети после восстановления энергоснабжения. Этот тип системы может быть полезен в областях, где перебои в электроснабжении часты или критично надежное электроснабжение (например, хранилище вакцин).

Размер вашей Солнечной системы

Выбор необходимого размера системы зависит от типа системы.Сетевые системы легче масштабировать, поскольку клиент может компенсировать часть или все свое потребление электроэнергии. Автономные системы должны обеспечивать все потребности в электричестве, а также «буфер» на периоды ненастной погоды (так называемый автономный режим). Во многих автономных системах используется гибридная система с резервным генератором, но полагаться на этот тип выработки электроэнергии дорого и шумно. Гибридные системы также могут использовать другие возобновляемые источники энергии, такие как ветряные турбины, в качестве вторичного источника выработки электроэнергии.

Чтобы определить размер автономной системы, вам сначала необходимо провести инвентаризацию ваших электрических потребностей или нагрузок. Простое действие по включению выключателя света или запуску микроволновой печи влечет за собой электрические требования, которые необходимо учитывать. Как правило, при оценке нагрузки учитываются все имеющиеся электрические нагрузки (освещение, электроприборы и т. д.), количество времени, в течение которого прибор используется каждый день, и количество дней в неделю, в течение которых прибор используется (домики выходного дня не потребляют электричество). каждый день, но предъявляют более высокие требования, когда заняты). Пример рабочего листа оценки нагрузки можно найти по адресу https://extension.colostate.edu/docs/energy/class/load-analysis.pdf Путем суммирования потребностей в электрической нагрузке, вставки коэффициента автономности, учета неэффективности конструкции ( батареи могут иметь КПД 80 процентов, инверторы могут быть КПД 90 процентов), и при любом падении напряжения из-за длинных проводов разработчик системы может определить размер системы, необходимый для автономных приложений.

Чтобы определить размер системы, подключенной к сети, потребители электроэнергии могут сложить свое общее потребление электроэнергии за год (указанный в их счетах за коммунальные услуги) и разделить на 365 дней в году. Это ежедневное потребление электроэнергии (кВтч) затем делится на средний солнечный ресурс (инсоляция) в их районе. В Колорадо средний коэффициент инсоляции составляет 5,5 часов в сутки. Результатом является количество кВт, необходимое для солнечной батареи (без учета неэффективности конструкции).

Например: дом в Колорадо потреблял в общей сложности 8002 кВтч энергии за год (пример 08/2009).

8002 кВтч/365 дней = 21,92 кВтч/день
21,92 кВтч/день ÷ 5,5 = 3,985 кВт = фотоэлектрическая система мощностью 4000 Вт
КПД инвертора 4000 Вт ÷ 0,90 = система 4444 Вт = система 4500 Вт
4500 Вт X 9,50 долл. США/Вт установленная цена = 42 750 долл. США
Федеральное поощрение (30%) = 12 825 долларов США.
Вознаграждение коммунальной компании (3,50 доллара США / Вт) = 15 750 долларов США.
Себестоимость (42 750–12 825–15 750 долларов США) = 14 175 долларов США**

**Только в иллюстративных целях, в Салиде, Колорадо, с использованием данных о средней инсоляции. Местные расходы и скидки могут варьироваться.

Существуют также интерактивные калькуляторы для сетевых приложений. Эти калькуляторы могут привести примеры затрат на систему и применимые финансовые стимулы.

Наклейка Шок?

Для многих пользователей электроэнергии осознание расходов, связанных с их нынешними привычками и электроприборами, отрезвляет. Как и в случае с любой технологией экологически чистой энергии, часто лучшее вложение долларов связано со спросом, а не с предложением в электрическом уравнении. Такая простая вещь, как покупка более эффективного холодильника и установка компактных люминесцентных ламп, может уменьшить размер фотоэлектрической батареи и связанных с ней размеров проводов, батареи и т. д., а также снизить стоимость солнечной системы. Зачастую проведение энергоаудита дома квалифицированным специалистом помогает оценить, куда можно вложить деньги в энергоэффективность. Наличие самого энергоэффективного дома является отправной точкой любых инвестиций в экологически чистые энергетические технологии.

Закупка всех потребностей в электроэнергии на следующие 20 или около того лет может быть непростой задачей. К счастью, многие электроэнергетические компании предлагают финансовые стимулы для сетевых приложений. Недавнее федеральное законодательство сняло ограничения на установку фотоэлектрических систем, оплачивая 30 процентов проекта при условии, что система будет введена в эксплуатацию до 31 декабря 2016 года. Некоторые государственные льготы также могут применяться к вашей ситуации и местоположению.Местные органы власти могут также предоставлять местные стимулы (например, скидка на местный налог с продаж). Дополнительную информацию можно получить в местном строительном департаменте, муниципалитете или в отделении CSU Extension.

Между этими финансовыми стимулами многие системы субсидировались в размере от 40 до 50 процентов от общей стоимости проекта. Чтобы оплатить баланс системы, многие домовладельцы обратились к инструментам финансирования, основанным на долевом капитале. Модернизация чистой энергии может повысить ценность дома, и важно посетить своих специалистов по налогам и финансам, прежде чем заниматься инвестициями в чистую энергию.

Выбор проектировщика/установщика солнечной энергии

Поскольку спрос на солнечную энергию продолжает расти, подрядчики будут готовы удовлетворить этот спрос. Как и в любом другом бизнесе, при инвестировании в экологически чистые энергетические технологии важна оценка подрядчиков. Поскольку солнечные батареи могут производить большое количество электроэнергии, устанавливать фотоэлектрические системы должны только квалифицированные специалисты.

Получите несколько предложений до выбора подрядчика. Узнайте, что входит в указанную цену. Некоторые подрядчики будут включать соответствующие электротехнические работы, выполняемые лицензированным электриком, другие могут не включать. Работы, выполняемые «после» инвертора, должны выполняться лицензированным электриком, чтобы обеспечить соответствие Национальным электротехническим нормам и правилам (NEC) и местным строительным нормам.

Наконец, уточните у своего специалиста по солнечной энергетике, будут ли они заполнять необходимые документы для разделения затрат с коммунальными предприятиями или это будет ответственностью клиента. Обычно поощрения за коммунальные услуги выплачиваются после завершения установки и установки счетчика. Узнайте у своего подрядчика, будут ли они финансировать оплату коммунальных услуг и другие детали графика платежей.

Узнайте о любых гарантиях, предлагаемых подрядчиками и производителями оборудования. Фотоэлектрические панели имеют длительный срок службы, поэтому нет ничего необычного в том, что гарантия на выходную мощность составляет от 20 до 25 лет.Гарантия на аккумуляторы и другие компоненты будет намного короче. Как и в случае с большинством гарантий, неправильное обращение с компонентами часто приводит к аннулированию гарантии, что является еще одной причиной обращения к опытным профессионалам.

Попросите ссылки и любые сертификаты, которые они могут иметь. Вы будете инвестировать несколько тысяч долларов в оборудование и рабочую силу. Специалисты по солнечной энергии должны иметь возможность предоставить многочисленные рекомендации и подробную информацию о своем опыте и обучении. Они также могут быть членами местных бизнес-групп, торговых палат и т. д.

Североамериканский совет сертифицированных практиков в области энергетики (NABCEP) предлагает программу сертификации специалистов в области экологически чистой энергетики. Специалисты, сертифицированные NABCEP, выполнили образовательные требования и получили практический практический опыт для сертификации этой профессиональной ассоциацией. Этот тип сертификации может иметь ценность для потребителя экологически чистой энергии, но должен быть лишь частью процесса выбора. Доступны несколько качественных профессионалов в области солнечной энергетики, которые не обязательно сертифицированы NABCEP.

1 К. Джонс, Отделение Университета штата Колорадо, Директор по развитию округа Чаффи/Парк. 09.10.

голоса

Рейтинг статьи