离网太阳能设置的四个要素

离网太阳能装置的四大要素

离网太阳能装置是一种理想的生存狂装备，它能在一定程度上或完全让你摆脱对其他系统（电网）的依赖，而电网本身容易受到干扰或故障的影响。

离网系统还能让人远离主流生活，从而有机会使用远离公用事业系统的房产。
即便居住在郊区，在现有电力系统旁边安装一个离网系统也能为你提供一个完全独立的电路（比如单独的插座等，具体看你如何设计——除非你进行“并网”），这将减少你对电网的依赖，在电网断电或发生灾害时提供备用的电力来源。

虽然关于离网太阳能系统的正确设计和建造还有很多知识需要了解，但以下基本要素将概括主要涉及的组成部分。

一、离网太阳能装置的四个基本构建模块
1. 光伏太阳能板
2. 充电控制器
3. 电池组
4. 直流转交流逆变器

“即使你不想自己安装太阳能系统，而是想从承包商那里获取，阅读这本书也是个好主意。
有了这些知识，你就能了解不同类型的组件和安装要求。
”

二、光伏太阳能板（PV PHOTOVOLTAIC SOLAR PANELS）
光伏太阳能板是一切的开始。
典型的太阳能板由许多小的单个太阳能电池组成，这些电池由晶体硅制成。
每个电池连接在一起就能提供一定量的总功率。
阳光（光子）照射到晶体硅晶片上，将其能量转化为电能。

如今典型的家用太阳能板可能包含足够多的单个电池，每个能产生数百瓦的功率（尽管有很多不同尺寸的）。
太阳能板越多，得到的电力就越多。
多年前太阳能板每瓦的成本约为4美元，现在通常每瓦的价格在1美元左右。

三、离网太阳能装置需要多少块太阳能板
要计算所需的太阳能板数量（这会根据个人需求有很大差异），关键在于“瓦特”这个概念。
“瓦特”是功率单位。

首先你需要确定你想供电的单个电器或设备的瓦数，然后乘以该电器或设备每天可能开启的小时数。
得到的结果是供电该设备所需的能量单位——功率乘以时间。
对每个设备都这样计算，然后加起来得到总数。

例如：
你可能需要足够的能量来运行冰箱、冰柜和一些灯。

冰箱：冰箱内部的压缩机会在一天内间歇性启动和停止。
在任何给定的一天内，它实际上可能大约有一半的时间处于“运行”状态。
如果冰箱在“运行”时消耗100瓦，那么你可以按照以下方式计算功率消耗（随时间）需求：100瓦×12小时 = 1200瓦时。
如果按一半时间开启来算，这是一个合理的24小时日耗电量（1.2千瓦时）。

冰柜：60瓦×12小时 = 720瓦时（同样按一半时间开启计算）。
如果把冰柜插到我刚提到的电量监测器上，24小时后就能确切知道每天的千瓦时耗电量。
我用这个监测器测量我自己的冰柜，24小时内耗电量为840瓦时。

灯（LED节能LED灯泡）：8瓦×6个灯泡×6小时 = 288瓦时/天。

把这些加起来——总功率消耗
这个例子中为冰箱、冰柜和六个灯泡供电，在一天内总共消耗约2200瓦时的能量，即2.2千瓦时。
也许我们再加上800瓦时作为“额外”的，这就需要3000瓦时的能量（3千瓦时）。

四、太阳能板每天需要多少小时的阳光
现在你需要找出在你的地理位置每天可能获得的“良好”直射阳光小时数的最坏情况。

收集阳光的最坏情况是在冬季中期。
根据你的地理位置，可能阳光并不多。
假设（例如）最坏的情况是你在一个冬日有4小时的良好阳光来为太阳能板提供充电能力。
这意味着在这4小时内，你需要至少积累3000瓦时的能量。

3000（瓦时）除以4小时的良好阳光等于750瓦的太阳能板功率容量，以便吸收并转换4小时的太阳能为3千瓦时的电（存储在电池组中）。
这就意味着你需要足够的面板来产生至少750瓦的功率。
也许最少需要三个250瓦的面板（这还没有考虑整个系统的低效率，这超出了本文的范围）。
可以说，在这个例子中你应该有四个这样的面板或者三个300瓦的面板。

五、离网太阳能装置——考虑系统低效率
低效率包括：
- 固定角度的面板支架与跟踪器
- 光伏面板效率
- 充电控制器效率
- 逆变器效率
- 电池低效率
- 电缆损耗
- 多云天气！

在整体离网太阳能装置设计中一个重要因素是要考虑低效率的余量，这样你就不会面临能源短缺。
你需要考虑你的位置、多云天气等诸多因素。
但这只是一个非常基本的概述，所以现在我们先跳过这些……

六、充电控制器（CHARGE CONTROLLER）
充电控制器是一种安装在太阳能板阵列和电池组（电池储存能量）之间的电子设备。

充电控制器为电池充电。
它会根据许多因素（其中很多通常可以编程到充电器本身，或者由内置的智能充电技术预先确定或计算）向电池组提供一种特定的充电技术。

一个好的充电控制器很智能，它会根据系统/电池需求或电池当前的充电状态自动调整。

专为光伏系统设计的智能充电控制器会不断适应太阳能板在任何给定时刻可提供的可用功率量。

一个好的充电控制器还会对电池执行维护功能，帮助保持它们处于最佳状态并延长其使用寿命。
充电控制器是整个系统中不可或缺的组件。

七、电池组（BATTERY BANK）
电池组是离网系统特有的（与不使用它们的“并网”系统相反）。

由于你不会在白天消耗掉所有每日所需的能量，离网系统会将白天收集到的能量存储到一组电池中，以便在夜间（或白天多云时段）使用。

注意：对于大多数典型的并网系统，如果停电，你的面板产生的电力将无法供你使用。

离网太阳能系统使用的电池是专门制造的，为“深循环”条件设计，内部结构坚固耐用。

八、为多云天气储备足够的能量
对于整个太阳能系统来说，另一个需要考虑的因素是你可能想要储备能量的备用天数。
多云天气产生的电力很少甚至没有（视情况而定）。

有几天储备能量可能很重要，这意味着需要更多的电池来储存这些能量。

这些电池非常重；它们需要根据系统设计特定的电缆和互连性；它们的放置有特殊考虑因素（环境温度、适当的排气——取决于电池类型和安全）。

九、电池类型（BATTERY TYPES）
最常见的离网电池类型是铅酸电池。
它们是最便宜的。
有很多好的制造商生产专门设计的重型离网铅酸电池。
要了解其优缺点。

优点：相对便宜。

缺点：有尾气排放且需要通风、需要持续维护、在低温环境下性能差、有放电深度的担忧。

电池类型超出了本概述的范围，但值得研究。
如今的锂电池相当有吸引力……

十、需要多少电池
如果你想储存3千瓦时的能量（如本例），并且如果每个电池能够储存220安时（这就是它们的额定值），我们得先做一点数学运算……

假设你使用的是6伏的铅酸“高尔夫球车”电池（例如Trojan T - 105）
6伏×220安时 = 1320瓦时/电池
四个这样的电池串联会得到一个24伏的系统，总共5280瓦时或5.28千瓦时的能量。

然而！为了使电池组的最佳使用寿命，你不应该将铅酸电池放电超过30%，这意味着实际上你只有30%的可用能量，也就是四个上述T - 105电池共有1584瓦时。
如果我们想要得到3千瓦时的储存量，那么在这个例子中我们需要两倍的电池，也就是8个这样的电池！明白是怎么回事了吗？而这仅仅是一天的储存量。

如果你做得正确并且考虑到为多云恶劣天气储备额外的能源天数，电池组将成为你离网系统中昂贵的一部分。
事实就是这样。

我可以写很多关于电池和其他考虑因素的额外文章（我也会写的），但这给了你一个需要考虑的概述。

十一、直流转交流逆变器（DC to AC INVERTER）
逆变器位于太阳能系统的最后一个阶段。
它的工作是将电池组中的直流（DC）能量转换为典型家庭使用的交流（AC）能量。

“DC”指的是直流电，“AC”指的是交流电。
“AC”是电力公用事业发电厂产生的并发送到家庭为电器等供电的电。

除非你有特殊的电器和照明设备可以在与电池组电压相同的直流电下运行，否则你需要这个逆变器。

如今现代的逆变器可以非常高效，所以假设你购买了一个高质量的单位，在转换过程中几乎没有电力损失。
这也是一个需要研究的系统部分。

市面上有一些便宜的逆变器，我出于几个原因不建议使用，包括处理电机和压缩机启动（例如冰箱和冰柜）时的短期高电流负载的能力。
更好的逆变器提供纯正弦波交流电，不会损坏你的电器（或电子设备）。

十二、总结
整个离网太阳能装置的设计需要大量的研究和计算。
如果你有基本的电子学知识，自己做会很有趣（还能省很多钱）。

我有电子学和电气系统的背景，我设计了自己的几个系统。
对我来说它们是很有趣的项目！我最新的系统在我打字的时候还在使用太阳能运行呢。

希望这能帮助一些人更好地理解总体情况。

引用：https://modernsurvivalblog.com/alternative-energy/the-four-essentials-of-off-grid-solar/
原文: https://s4.tttl.online/blog/1736064546/