Panneaux Solaires Pour Chalets Et Maisons D'été: Principe De Fonctionnement Et Calcul Du Montant Requis

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Panneaux Solaires Pour Chalets Et Maisons D'été: Principe De Fonctionnement Et Calcul Du Montant Requis
Panneaux Solaires Pour Chalets Et Maisons D'été: Principe De Fonctionnement Et Calcul Du Montant Requis

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Lorsque se pose la question de l'électrification autonome, le choix se porte entre éoliennes et panneaux solaires. Les premiers fonctionnent toujours, mais ils prennent beaucoup de place et peuvent être dangereux. Par conséquent, le plus souvent, les panneaux solaires sont préférés pour donner et à la maison: le principe de fonctionnement et le calcul du nombre de panneaux requis est assez simple pour une étude indépendante.

Panneaux solaires pour chalets et maisons d'été: principe de fonctionnement et calcul du montant requis
Panneaux solaires pour chalets et maisons d'été: principe de fonctionnement et calcul du montant requis

Principe de fonctionnement

La lumière du soleil est une collection d'ondes électromagnétiques qui voyagent d'une étoile en quantités énormes. Malheureusement, les photocellules qui captent ce rayonnement ne sont pas assez performantes, et à l'heure actuelle, les batteries avec un rendement de 10 à 20% sont courantes sur le marché.

Toute centrale solaire moderne, qu'ils ont décidé d'installer dans une maison de campagne, fonctionne sur le principe d'une transition P-N. Le panneau est constitué de deux plaques semi-conductrices en contact l'une avec l'autre. Lorsque la lumière du soleil atteint le sommet, elle transfère une partie de son énergie aux électrons du matériau. Après cela, ils commencent à voyager vers une autre couche pour équilibrer les charges.

Pour créer un panneau à part entière, deux semi-conducteurs sont connectés l'un à l'autre, en appliquant de fines bandes de métal sur le dessus, ce qui facilite le passage des électrons vers la batterie et, à travers elle, l'alimentation des appareils. En déversant la tension dans les dispositifs de stockage, les particules se déplacent vers la plaque de base métallique, puis vers la couche inférieure sombre, d'où elles sont repoussées vers la couche supérieure. Il s'avère qu'il s'agit d'un cycle fermé dont la force motrice est la lumière du soleil.

Types de plaques

Il existe plusieurs directions de panneaux solaires qui peuvent être utilisés dans une maison privée. En termes de matériaux, les plus courants sont les plaquettes de silicium et les films polymères. Chaque méthode a à la fois ses avantages et ses inconvénients, il est donc nécessaire de considérer chaque type séparément.

Les plaques contenant du silex fonctionnent le plus efficacement en comparaison avec d'autres cellules photovoltaïques connues de l'humanité. Lorsque les rayons du soleil frappent le silex, l'énergie qu'ils contiennent déplace les électrons de l'orbite des atomes, produisant un courant constant. Les particules, se déplaçant vers le stockage, déchargent leur charge, retournent aux atomes, où elles sont à nouveau bombardées d'énergie. Mais la production de tels panneaux est assez coûteuse, à la fois en termes d'argent et en termes d'émissions dans l'environnement. Par conséquent, les laboratoires recherchent désormais des moyens plus respectueux de l'environnement et plus efficaces pour extraire l'énergie de la lumière.

Caractéristiques des panneaux de silex:

  1. Les batteries monocristallines ont le rendement le plus élevé, qui pour les modèles courants est de 20 à 22 %. Toutes les photocellules qui composent le panneau sont orientées dans une seule direction, ce qui nécessite une installation à un certain angle par rapport aux rayons du soleil. Lorsque l'angle est décalé, la quantité de courant généré est considérablement réduite. Le crépuscule, les zones ombragées et la lumière mal incidente sont mal captés par les cellules, ce qui empêche la batterie de générer de l'énergie. Par conséquent, il est rationnel d'installer un tel module avec une grande quantité de lumière directe du soleil et des jours clairs.
  2. Piles polycristallines. Leur efficacité est comprise entre 17 et 18 % en raison du fait que certaines des plaquettes de silicium sont dirigées dans des directions différentes. Cela augmente la durée de fonctionnement et peut être utilisé par temps nuageux ou dans un endroit sombre.
  3. Panneaux amorphes. Le rendement peut aller jusqu'à 10 %, ce qui est dû à une couche trop fine de silicium déposée sur un substrat métallique ou plastique. L'efficacité diminue progressivement et après 3-4 ans, la batterie peut cesser de fonctionner. Mais en raison de la direction aléatoire des flocons de silicium, toute la lumière possible est capturée.
  4. Les panneaux hybrides sont constitués de cellules monocristallines, avec lesquelles un dépôt amorphe est utilisé. Cela augmente le piégeage des rayons lumineux et le temps de fonctionnement, ce qui améliore l'efficacité.

Séparément, on distingue les cellules solaires polymères, qui sont produites en imprimant plusieurs couches sur un substrat en plastique. Du fait que le matériau photosensible ne nécessite pas de socle rigide, de tels panneaux sont le plus souvent réalisés en souple. Cette caractéristique permet de les utiliser sur n'importe quelle surface. Le rendement atteint 6%, mais la production est assez bon marché en raison du rejet de silicium coûteux et des pertes pendant le transport. Malheureusement, la technologie est assez récente et moins répandue.

Consommation d'énergie des ménages

Si des personnes vivent dans la maison en permanence et pendant une longue période, la quantité d'énergie consommée peut être consultée sur les reçus. Mais tout de même, ce ne sera qu'un tableau général, qui ne permet pas de comprendre comment évolue la consommation selon le jour de la semaine et l'heure de la journée. Pour le savoir, il faudra en outre calculer quelle partie de la masse totale d'électricité sert à maintenir le fonctionnement des appareils en arrière-plan, et ce qui est utilisé consciemment.

La procédure de détermination de la consommation d'énergie:

  1. Pour commencer, vous devez faire le tour de toute la maison et enregistrer tous les équipements qui consomment de l'énergie en permanence. Ceux-ci incluent les réfrigérateurs, les congélateurs, les chaudières, le chauffage au sol, les téléphones, etc. Après cela, vous devriez vérifier les instructions pour savoir combien de kW / h ces appareils ou d'autres consomment. A ce stade, les équipements inutilisés sont souvent coupés, ce qui permet d'économiser de l'argent.
  2. Lorsque la consommation d'énergie constante est connue, ils commencent à calculer la variable. Une petite période de pointe se produit le matin lorsque tout le monde se prépare pour le travail ou l'école. Et le grand pic de besoin en électricité survient après 17-18 heures, quand ils rentrent du travail. Mais tout dépend des habitudes de chaque famille, et des recherches doivent être menées pour savoir exactement quand et combien de temps les appareils d'éclairage et autres équipements sont utilisés. Les plus gros consommateurs sont les machines de préparation des aliments, les téléviseurs et les ordinateurs de bureau, il est donc particulièrement important de calculer avec précision leur temps de fonctionnement.
  3. Une fois la consommation des appareils ménagers connue, ils commencent à surveiller la fréquence d'utilisation des appareils d'éclairage. Il est important de comprendre qu'en hiver, il se lève plus tard et s'assombrit plus tôt. Dans la région de Moscou, les heures de clarté, lorsque les objets sont clairement visibles dans la rue sans éclairage supplémentaire, ne sont que de 8 heures. Le temps d'éclairage normal de la pièce à l'aide de la lumière du soleil est encore plus court, par conséquent, les lampes ont une charge importante et doivent être prises en compte.

Lorsque toutes les valeurs sont fixes, la valeur finale doit être multipliée par 10-20% pour créer une réserve pour les situations imprévues. Cette valeur doit être utilisée pour calculer les équipements supplémentaires et la surface des panneaux solaires.

Schéma de calcul de la puissance requise

En fonction du nombre de jours d'ensoleillement et de l'éclairement du site, choisissez le type de panneau. Afin de fournir pleinement une maison privée, vous aurez besoin d'un indicateur de consommation d'énergie pour la maison. Pour faciliter le calcul, vous devez effectuer les opérations suivantes:

  • soustraire du montant total le travail des appareils se produisant pendant le cadran solaire;
  • la valeur restante est divisée par la période solaire.

C'est la quantité d'électricité par heure qui doit être fournie et stockée dans la batterie pour le fonctionnement normal de la maison. Mais avant d'acheter des panneaux, il faut connaître le niveau d'ensoleillement (le nombre de rayons tombant à la surface) dans une région donnée. Si l'unité fonctionnera dans une maison résidentielle, vous devez examiner la valeur la plus basse pour l'année.Et s'il s'agit d'une résidence d'été, ils choisissent la valeur minimale pour la saison chaude.

Le montant total est divisé par le niveau d'ensoleillement et les performances du panneau sélectionné. En conséquence, le nombre minimum de pièces nécessaires au fonctionnement de la maison est obtenu. Dans ce cas, il est important que les dixièmes soient arrondis.

Équipement optionel

Les panneaux eux-mêmes ne peuvent pas être connectés au secteur à la maison. Cela nécessitera quelques appareils supplémentaires.

Composants:

  1. Un contrôleur qui empêche les surtensions. Le panneau ne peut être connecté que par son intermédiaire.
  2. Batterie de la capacité requise. Accumule le courant continu du panneau.
  3. Un onduleur est une unité qui convertit le courant continu en courant alternatif.

Tous ces mécanismes doivent s'emboîter. Par conséquent, il est nécessaire de sélectionner des appareils compatibles pouvant supporter une certaine puissance.

L'électrification des maisons avec des panneaux solaires devient de plus en plus populaire et beaucoup réfléchissent à la manière d'économiser de l'argent. Malheureusement, jusqu'à présent, la production d'une telle énergie est plus chère qu'à partir d'une centrale électrique traditionnelle. Mais selon les prévisions, d'ici 10 ans la situation changera à l'inverse, donc investir dans vos propres panneaux sera rapidement rentable.

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