Wymyślenie sposobów na mniejsze zużycie energii w Twoim domu jest prawie zawsze bardziej opłacalne niż postawienie większej macierzy fotowoltaicznej. Zaczęliśmy od miesięcznego zużycia energii na poziomie 1000 kilowatogodzin (kwh), co jest średnią dla amerykańskiego gospodarstwa domowego. Zmniejszyliśmy je do około 500 kwh, wydając nieco ponad 1000 dolarów na wydajne oświetlenie, listwy zasilające z przełącznikami, nową lodówkę i kilka innych strategii (zobacz 8 prostych projektów na natychmiastowe oszczędności energii). Porównaj to z systemem fotowoltaicznym, który oszczędza nam 250 kwh miesięcznie, ale kosztuje $6,000 – jasne jest, gdzie jest najlepszy zwrot. Weź środki wydajności najpierw, a następnie kupić system PV.
Zaplanowaliśmy dla systemu PV, który zmniejszyłby nasze obecne zużycie o około połowę (tj. system, który generowałby około 250 kwh miesięcznie lub 3000 kwh rocznie). Użyliśmy kalkulatora PVWatts Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej, aby oszacować wielkość systemu, który produkowałby 3000 kwh rocznie w naszej okolicy. PVWatts podał wielkość systemu, która wynosiła nieco więcej niż 2 kilowaty. System, który skończyliśmy instalować ma szacunkową produkcję 2,15 kilowata.
Nasz system używa mikroinwerterów Enphase, ale inne marki mogą być również dostępne. Mamy 10 paneli fotowoltaicznych o mocy 215 W każdy, a każdy z nich ma 190-watowy inwerter, który przekształca prąd stały wytwarzany przez panele na prąd zmienny, który jest standardowym systemem dla energii elektrycznej w domach w Stanach Zjednoczonych. Zamówiliśmy system jako zestaw, który zawierał panele fotowoltaiczne, mikroinwertery, szyny montażowe i szereg innych części. Zestaw był dobrym wyborem, ale nie spodziewaj się zestawu typu „włóż płytkę-A do szczeliny-B”. W zasadzie dostajesz pudełko pełne części. Wkrótce zapoznasz się ze stronami internetowymi firm produkujących części – szczególnie z obszarem „pobierz instrukcje”.
Umieszczenie macierzy fotowoltaicznej
Prawidłowo, panele słoneczne dla twojego domu będą skierowane na południe i będą nachylone pod kątem równym twojej lokalnej szerokości geograficznej. Będą one również w pełnym słońcu bez cienia od około trzech godzin przed południem słonecznym (czas, kiedy słońce jest bezpośrednio w środku swojej ścieżki przez niebo w danym dniu) do trzech godzin po południu słonecznym. Wydajność nie ucierpi zbytnio, jeśli nie można uzyskać paneli skierowanych prosto na południe lub przechylonych w prawo, ale nawet niewielka ilość zacienienia może mieć poważny negatywny wpływ.
Badanie miejsca instalacji słonecznej pokaże Ci wszystkie potencjalne problemy z zacienianiem o każdej porze roku. Pomiaru można dokonać na kilka sposobów. Jednym ze sposobów jest procedura, w której używasz „mapy słonecznej” dla Twojego obszaru i proste obserwacje obiektów, które mogą powodować cienie – może to być zabawne wydarzenie rodzinne, aby nauczyć wszystkich o ścieżce słońca w ciągu roku. Inną prostą metodą jest modelowanie macierzy fotowoltaicznej i potencjalnych obiektów zacieniających w darmowym programie do rysowania Google SketchUp. SketchUp posiada funkcję, która pokaże wzorce zacienienia dla każdej pory dnia i roku.
Mikroinwertery oferują przewagę w sytuacjach częściowego zacienienia, ponieważ w tym systemie każdy panel PV ma inwerter, który zapewnia śledzenie punktu maksymalnej mocy, aby uzyskać jak największą moc z tego panelu, niezależnie od tego, czy jest on częściowo zacieniony, czy w pełnym słońcu. W przypadku konwencjonalnych systemów z inwerterami łańcuchowymi częściowe zacienienie może spowodować spadek napięcia w ciągu paneli do punktu, w którym inwerter się wyłączy, a moc wyjściowa spadnie do zera – to rzeczywiście duży efekt. Jeśli masz poważne problemy z cieniem, których nie możesz zmienić, PV prawdopodobnie nie jest dobrym wyborem dla twojej sytuacji.
Wybraliśmy montaż na ziemi zamiast montażu na dachu, ponieważ ułatwiło to instalację (i mniej przerażające), i nie będziemy musieli usuwać paneli, jeśli dach kiedykolwiek będzie musiał być wymieniony.
Instalacja paneli słonecznych
Czas na część zabawy – instalację systemu! Można zbudować lub kupić wiele rodzajów systemów montażowych paneli PV, ale panele PV będą prawdopodobnie działać przez 30 lat, więc wybierz system montażowy, który może wytrzymać wiatr i pogodę przez długi czas. Zrobiliśmy nasz własny stojak montażowy z 4 na 4 słupów z impregnowanego drewna i betonowych stóp, a następnie zainstalowaliśmy panele na aluminiowych szynach zaprojektowanych specjalnie do wspierania paneli na drewnianych ramach.
Z pewną pomocą sąsiadów i pożyczoną betoniarką, zainstalowaliśmy uchwyty dość szybko. Ważne jest, aby upewnić się, że uchwyty są dobrze wyrównane. Użyliśmy tymczasowych ram 2by-6 za pionowymi słupkami, aby wyrównać wszystkie ramy wsporcze.
Upewnij się, że złącza w drewnianej ramie są wzmocnione metalowymi płytami i że stopy są odpowiedniej wielkości. Nałóż dodatkową warstwę środka do konserwacji drewna na wszystkie końce ziaren zaimpregnowanego drewna i miejsca, w których drewno styka się z betonem. W naszym klimacie, impregnowane drewno trwa długo, ale jeśli mieszkasz w wilgotnym klimacie, możesz rozważyć metalowe wsporniki.
Po tym, jak ramy montażowe znalazły się w ziemi, zainstalowaliśmy aluminiowe szyny nośne. Było to łatwe do wykonania przy użyciu dostarczonych wsporników L. Następnie zainstalowaliśmy mikroinwertery na szynach, co wymagało jedynie dwóch śrub ze stali nierdzewnej dla każdego inwertera.
Następnie zainstalowaliśmy panele PV, zaczynając od jednego końca i pracując w poprzek szyn. Bądźcie ostrożni! Jeden poślizg może kosztować Cię 600 dolarów za panel PV. Panele są niewygodne w obsłudze, więc pomoc w tej części jest bardzo ważna. Tymczasowo pod każdym panelem zacisnęliśmy listwę 2by-6, aby go podeprzeć podczas dokonywania ostatecznych regulacji. Klamry montażowe po prostu wsuwa się w szczeliny w szynach nośnych. Po umieszczeniu panelu PV na miejscu, zaciski można dokręcić aby zabezpieczyć panel.
Sprawdzaj często wyrównanie podczas montażu paneli. Małe błędy w osiowaniu sumują się i stają się zauważalne. My dokręciliśmy zaciski paneli tylko na tyle, aby utrzymać je w miejscu, a później użyliśmy klucza dynamometrycznego do ostatecznego dokręcenia.
Okablowanie systemu PV
Okablowanie systemu Enphase jest stosunkowo proste, ale należy przeczytać wszystkie instrukcje i zrozumieć kwestie bezpieczeństwa. Masz do czynienia z wysokimi napięciami, a panele PV sprawiają, że system jest „gorący”, nawet jeśli nie jest podłączony do sieci. Jeśli uważasz, że to może być więcej niż chcesz się zmierzyć, można współpracować z lokalnym elektrykiem, aby zrobić okablowanie. Rzeczywista praca związana z okablowaniem nie jest duża, więc nie powinno to znacząco zwiększyć kosztów systemu.
Przewody wyjściowe z każdego panelu fotowoltaicznego podłącza się do odpowiednich przewodów w mikroinwerterach. Kable wyjściowe z mikroinwerterów są po prostu połączone łańcuchowo. Wyjście z końcowego falownika idzie najpierw do skrzynki przyłączeniowej przy tablicy PV, a następnie do rozłącznika tablicy PV znajdującego się w pobliżu licznika domowego. Z odłącznika, moc idzie do nieużywanego wyłącznika w skrzynce wyłączników.
Odłącznik macierzy PV pozwala pracownikom zakładu na odłączenie macierzy PV od sieci. Wyłącznik musi być zamykany, musi znajdować się w pobliżu głównego licznika domu, i musi być wyraźnie oznakowany. Wyłącznik automatyczny, który doprowadza energię PV do skrzynki wyłącznika automatycznego musi być również oznaczony.
Podłączyłem panele PV i nowy wyłącznik automatyczny jako ostatni, więc prawie całe okablowanie zostało wykonane na „martwym” systemie.
Uziemienie systemu
Sprawdź całe okablowanie i upewnij się, że wszystko zostało uziemione zgodnie z wymaganiami. Wszystkie te elementy (ramy paneli PV, szyny nośne paneli PV, obudowy mikroinwerterów, skrzynki przyłączeniowe matryc PV i odłącznik) muszą być uziemione za pomocą zatwierdzonej metody uziemienia.
Na przykład, mimo że panele PV są przykręcone do szyn z uziemieniem, nie jest to zatwierdzone połączenie uziemiające. Do większości z nich użyliśmy systemu uziemienia Weeb i działał on dobrze.
Oprócz kwestii bezpieczeństwa, inspektorzy będą zwracać uwagę na prawidłowe uziemienie. Gdybym miał to powtórzyć, użyłbym systemu Weeb wszędzie, ponieważ jest on tak prosty.
Więcej szczegółowych informacji na temat budowy można znaleźć na stronie Build It Solar.
Uruchomienie falownika
W przypadku systemów Enphase jednostka zwana EMU komunikuje się ze wszystkimi falownikami, wysyłając sygnały za pośrednictwem linii energetycznej. EMU dostarcza informacji na temat funkcjonowania systemu, sprawdza stan i zdrowie inwerterów oraz wysyła dane do serwera Enphase poprzez domowe połączenie internetowe.
Po zatwierdzeniu systemu przez inspektora i zainstalowaniu licznika sieciowego przez dostawcę mediów, można włączyć system i podłączyć EMU do zwykłego gniazdka elektrycznego. EMU znajdzie twoje inwertery i zacznie raportować. W tym momencie system generuje energię, a EMU poda Ci podstawowe statystyki. Usiądź wygodnie, napij się piwa i patrz, jak przybywa mocy.
Wydajność PV i oszczędności
Nasz system działa od listopada 2009 roku, a jego wydajność jest dobra. Nie doświadczyliśmy żadnych awarii, a system nie wymagał konserwacji. Jak dotąd, produkcja energii jest o około 10 procent wyższa od szacunków kalkulatora PVWatts. Sprawdź wydajność naszego systemu w czasie rzeczywistym w dowolnym momencie.
Koszt naszego systemu wyniósł $9,960, lub $4.63 za wat – ceny mogą być teraz nieco niższe. 30-procentowy rabat federalny plus 500 dolarów rabatu stanowego obniżyły koszt do 6 470 dolarów, czyli 3,01 dolara za wat. Rabaty w niektórych stanach są znacznie większe niż te w Montanie.
Profesjonalnie zainstalowane systemy tej wielkości są często wyceniane na $7.50 za wat, co oznaczałoby, że zaoszczędziliśmy około $6,000. Jeśli koszt jest twoją główną motywacją do samodzielnego montażu systemu, polecam uzyskanie ofert na zainstalowane systemy i porównanie ich z kosztem wszystkich części, których będziesz potrzebował do podobnego systemu.
Oszczędności na naszym rachunku za prąd w pierwszym roku wyniosły $332 (w oparciu o około 10 centów za kwh), plus zmniejszyliśmy naszą emisję CO2 o 4,700 funtów. Prosty okres zwrotu zainwestowanych przez nas 6 000 dolarów wyniósłby 18 lat, ale spodziewam się, że będzie on znacznie krótszy, jeśli cena energii elektrycznej będzie nadal rosła. Na przykład, jeśli stawki wzrosną o 10 procent rocznie, całkowity czas zwrotu inwestycji wyniesie tylko 11 lat.
Solarne źródła energii
Szczegóły konstrukcji
Kalkulator PVWatts
Wydajność w czasie rzeczywistym
Solar Site Survey
Database of State Incentives for Renewables and Efficiency
Weeb Grounding System
Solar Unbound
Solar Unbound
.