Электричество в современном мире, это не только двигатель прогресса. Которое служит, как для изготовления приборов, запитывает огромные автоматизированные заводы, по производству разного рода механизмов, или транспорта. Оно есть у каждого дома, или с собой. Смартфоны обеспечивают связь, часы показывают время. А одежда и обувь, которая может быть одета на нас, обеспечивать комфортную температуру тела, даже если на улице сильный мороз. Питаясь от встроенных аккумуляторов которые позволяют хранить электричество, и использовать его автономно, без подключения к общим линиям электропередач.
Дома, мы пользуемся так же множеством электроприборов, которые так же подключены к электросетям, по которым поступает электричество для их питания. Уже сложно представить мир, без электричества, в большинстве сфер, потому что, это не только комфорт, но и способ увеличить продуктивность и эффективность труда человека. А во многих сферах, и полностью автоматизировать труд человека.
Самые популярные промышленные электросети, имеющие огромные размеры и мощности это :
ГЭС — электростанция, использующая в качестве источника энергии движение водных масс
АЭС — атомные установка для производства энергии
ТЭЦ — разновидность тепловой электростанции, которая не только производит электроэнергию, но и является источником тепловой энергии
Но существуют и более компактные электростанции, принцип работы которых завязан на получении электроэнергии, из возобновляемых источников энергии.
ГЭС — как ни странно, есть компактные модели гидроэлектростанций. Но к сожалению, конструкции их весьма сложны, и требуют учесть многие факторы. Например такие как наличии реки, наличие подходящего русла и течения, и доступная удаленность до дома. Если все эти факторы совпадают, то ГЭС может стать чуть ли не полной заменой городских электросетей. Но стоимость обслуживания, и изготовления их весьма высока.
ВЭУ — ветроэнергетическая установка, тоже весьма неплохой источник электроэнергии, но при наличии определенных ветров. Если нет минимально необходимого ветра, то и то что лопасти у ветрогенератора, производят вращение, это не говорит о том что он работает. Так же мощность ветрогенератора, напрямую зависит от силы ветра. Чем ветер сильнее тем больше приборов можно обеспечить работой. Но зачастую тут все гораздо сложнее и не стабильней. По этому ВЭУ не стоит рассматривать, как стабильный источник электроэнергии. Так как к большему сожалению, помимо не стабильной его работы из за завихрений и не постоянного ветра. Ветер который необходим для работы ветрогенераторов, есть не в каждом регионе или области. Так же не стоит забывать, что ветрогенератор, это механическое устройство, и его нужно обслуживать. А так же не стоит, в целях безопасности, устанавливать рядом с жилыми домами. При сильных порывах ветра, мачта на котором установлен ветрогенератор, может повредиться, а лопасти разорвать, или оторвать. Если не отработают защиты, если они будут
Для пояснения, большинством ветрогенераторов необходимая сила ветра, только для старта (не работы)должен составлять от 3 до 5мс, а работа (выработка электроэнергии начинается) при 5 — 9мс. И так как это линейное устройство, мощность ветрогенератора зависит от силы и постоянства приложенной ветром. А ветер зачастую, не постоянен по многим факторам, работа ветрогенератора не обеспечит стабильные показатели мощности.
СЭС — солнечная электростанция, это достаточно стабильный, и доступный источник электроэнергии, на сегодняшний день. Который не стоит на месте, и постоянно, из за возникшего спроса в мире, развивается. Как в эффективности самих солнечных модулей, которые преобразуют солнечный свет в электричество. Например с 2010 года, по сравнению с 2020 годом, солнечные модули стали эффективны более чем в два раза. Эффективность солнечных клеток возросла с 12% до 27%, и это только если рассматривать потребительский сектор.
Так и если рассматривать контроллеры и инверторы, которые преобразуют солнечную электроэнергию, и накапливают ее. Раньше эффективность контроллеров и инверторов были весьма низкие. Но прогресс и тут, повысил не только эффективность работы устройств. Но и позволил сделать их более гибкими в возможностях и применении. Из за чего, их проще стало применить именно для дома, и для конкретной задачи.
Так же в плане установке в доме, раньше все устройства были раздельными. Требовалось куда больше знаний и умений, чтобы подключить все их вместе, для совместной работы. Стабильность и надежность таких устройств и подключений была низкая. В то время как современные устройства, это все в одном корпусе. С более надежной, и современной компонентной базой. Просты в установке, понятны в настройке, стабильней в работе, больше возможностей.
Ниже я приведу описание проекта, макета реально работающей, и действующей самодельной солнечной электростанции. Макет выполнен в масштабе. На примере которого, можно наглядно рассмотреть, как именно работает солнечная электростанция. Какие у нее есть основные узлы, и что необходимо для работы солнечной электростанции.
Макет солнечной электростанции, работающий. Обеспечивает как накопление электроэнергии, в аккумуляторной батареи. Так и преобразование электроэнергии с аккумулятора, для питания потребителя в виде лампочки.
Лампочка выступает в роли потребителя, визуально показывая, что электричество в доме появляется.
Принцип работы солнечной электростанции.
Солнечный свет, попадая на солнечную панель, преобразуется в электрический ток. Который протекает по проводам, красному — который имеет положительный потенциал, и синему — который имеет отрицательный потенциал. В сторону контроллера заряда. Контроллер заряда — это устройство которое контролирует напряжение и ток. Необходимый, для конкретной аккумуляторной батареи. Который накапливается, в аккумуляторной батарее. Для использования потребителями.
Контроллер заряда аккумуляторной батареи, снабжён разъемом для подключения внешнего источника питания, напряжение которого преобразуется в напряжение аккумуляторной батареи, и происходит так же накопление мощности. Как и при использовании солнечной панели. Как и любое современное устройство, данное подключение, может использоваться совместно, солнечная энергия плюс внешний источник энергии, так и раздельно. Например, если днем электроэнергии вырабатываемой солнечной панелью не достаточно. Например на улице пасмурно или энергия накопленная в аккумуляторе закончилась в вечернее время. Подключив внешний источник энергии можно, одновременно с зарядом аккумуляторной батареи, питать нагрузки в доме.
То есть, схема работы уменьшенной модели, домашней солнечной электростанции по функционалу и своей работе, ни чем не отличается, кроме масштабности, современным аналогичным инверторам.
Так как нагрузки в доме(потребители), как и в данном проекте, требуют не постоянного напряжения, а переменного и более высокого. К аккумуляторной батареи, подключен преобразователь. В данной модели, этот преобразователь подготавливает и преобразует напряжение аккумуляторной батареи в подходящее напряжение для питания лампы в доме. В то время, как современные модели, инвертируют один вид сигнала, и преобразуют его в другой. Который по своей форме равен, или приближен тому, что мы получаем из гос сети.
Для того чтобы данная модель, демонстрировала как работает солнечная электростанция, и была безопасной. Напряжение у данной модели является безопасным, и составляет всего максимум 5 вольт. Но имеет все те же самые узлы, в более упрощенной форме, как и в современных солнечных электростанциях, с аккумуляторной батареей.
Данная модель, за счет накопления электроэнергии в аккумуляторной батареи, способна работать на питание лампочки достаточно длительный промежуток времени. И работать полностью независимо и автономно это время от других источников электроэнергии. Что в масштабной модели, позволяет полностью обеспечить человека, привычной работой бытовых приборов, аналогично питанием от городской электросети.
Применение солнечных источников энергии в быту, может обеспечить человека электроэнергией, в автоматическом режиме при проблемах с городскими линиями электропередач. Так же может экономить электроэнергию, за счет прямого закрытия потребителей. Когда энергия с солнечных панелей, напрямую преобразуется инверторами, и направляется в гос сеть ( у меня таких дома три электростанции). Преобразованная мощность с солнечных панелей, закрывает частично либо полностью, мощность подключенных потребителей, в доме. За счет чего происходит экономия электроэнергии.
