Sterownik słoneczny
Sterownik słoneczny to urządzenie elektroniczne, które steruje pompą obiegową w solarnym systemie ciepłej wody użytkowej, aby zebrać jak najwięcej ciepła z paneli słonecznych i chronić system przed przegrzaniem. Podstawowym zadaniem sterownika jest załączenie pompy obiegowej, gdy w panelach dostępne jest ciepło, przemieszczanie czynnika roboczego przez panele do wymiennika ciepła w zasobniku . Ciepło jest dostępne zawsze, gdy temperatura panelu słonecznego jest wyższa niż temperatura wody w wymienniku ciepła. Zabezpieczenie przed przegrzaniem uzyskuje się poprzez wyłączenie pompy, gdy sklep osiągnie maksymalną temperaturę, a czasami chłodzenie sklepu poprzez włączenie pompy, gdy sklep jest cieplejszy niż panele.
Większość komercyjnych regulatorów wyświetla temperaturę ciepłej wody w zasobniku i dostarcza ogólnych informacji o stanie systemu, w tym o ogólnej produkcji energii.
składniki
Najprostszy obwód regulatora słonecznego wykorzystuje komparator z dwoma wejściami temperaturowymi, jednym na panelu słonecznym i jednym na wymienniku ciepła magazynu ciepła , oraz wyjściem do sterowania pompą. Komercyjne sterowniki wykorzystują mikroprocesor zwykle z wyświetlaczem LCD i prostym interfejsem użytkownika z kilkoma przyciskami. Zasilanie sterownika i pompy może pochodzić z sieci elektrycznej lub z fotowoltaicznego (PV). [ potrzebne źródło ]
Funkcjonować
Główną funkcją sterownika jest włączanie i wyłączanie pompy obiegowej. Pompa jest zwykle włączana, gdy panel słoneczny jest cieplejszy niż woda w sklepowym wymienniku ciepła i wyłączana, gdy panel jest zimniejszy. Włączenie pompy powoduje przekazanie ciepła w panelu do zasobnika. Wyłączenie go, gdy panele ostygną, zapobiega odwróceniu procesu i utracie ciepła z zasobnika. Sterownik co kilka sekund mierzy i porównuje temperatury w panelu i wymienniku ciepła.
Komercyjne sterowniki nie włączają pompy, dopóki różnica temperatur między panelami a wodą w wymienniku ciepła nie jest wystarczająca do dostarczenia znacznie większej ilości energii niż zużywa pompa. Ta różnica temperatur nazywa się różnicą włączenia (zwykle 4–15 ° C. Wyłączają pompę, gdy panele nie są już wystarczająco gorące, aby dostarczać znaczne ciepło do sklepu (różnica wyłączania ). Im większa różnica między tymi różnicami, tym mniej cykli włączania i wyłączania pompy będzie miało miejsce. Współczynniki te są zwykle ustalane przez instalatora fotowoltaiki w odniesieniu do konkretnej instalacji, w szczególności zależne od wydajności wymiennika ciepła i możliwości produkcyjnych paneli.
Sterowniki zapewniają czas wybiegu, aby odzyskać część energii cieplnej pozostałej w rurach łączących po ostygnięciu paneli. Mogą również wdrażać pewne funkcje bezpieczeństwa, takie jak chłodzenie sklepu, gdy przekroczy on ustawioną temperaturę, taką jak 65 ° C, poprzez wysyłanie nadmiaru ciepła z powrotem do paneli w celu oddania do otoczenia.
Sterownik solarny zasilany fotowoltaiką
Kontroler słoneczny zasilany fotowoltaiką (PV) wykorzystuje energię słoneczną wytwarzaną na miejscu do napędzania pompy, która dostarcza ogrzany energią słoneczną płyn przenoszący do zasobnika ciepłej wody.
Jedną z deklarowanych zalet energii fotowoltaicznej jest to, że zmniejsza ogólną emisję dwutlenku węgla związaną z obsługą systemu, ponieważ pozwala uniknąć konieczności dostarczania tej energii ze źródeł kopalnych. [ potrzebne źródło ] Jednak energia wymagana do działania systemu jest bardzo mała w porównaniu z energią wytwarzaną przez system i redukcją emisji dwutlenku węgla poprzez dodanie ułamkowej mocy PV. [ potrzebne źródło ]
Najbardziej praktyczną zaletą sterownika zasilanego PV jest wynikająca z tego prostota całego systemu. Zamiast stosować złożone algorytmy oparte na temperaturach w sklepie i panelu, pompa jest napędzana bezpośrednio przez panel fotowoltaiczny: gdy świeci słońce, pompa pracuje. W praktyce jest to prawie (90-99%) tak wydajny praktyczny algorytm sterowania, jak osiąga większość innych algorytmów i ma oczywiste zalety w zakresie zmniejszonej złożoności systemu. [ oryginalne badania? ]
Wadą podejścia zasilanego PV jest to, że pompa zatrzymuje się natychmiast po zasłonięciu słońca. W przypadku paneli słonecznych z rurkami próżniowymi i rurkami cieplnymi mogą one mieć znaczną ilość energii zmagazynowanej w każdej rurze w momencie wchodzenia słońca. Aby uniknąć przegrzania rur, konieczne jest pompowanie obwodu przez krótki czas po zachodzie słońca, lub też zapewnienie dużego zbiornika płynu w głowicy nad rurami. Żadna z tych opcji nie jest naprawdę kompatybilna z prostym podejściem z pompą PV, więc takie systemy są ograniczone do korzystania z mniej wydajnych kolektorów płaskich. [ potrzebne źródło ]
Kontroler zasilany PV może zawierać mały magazyn energii elektrycznej, aby sterownik mógł pozostać zasilany i wyświetlać temperatury w nocy, gdy nie ma światła słonecznego. Ten magazyn energii elektrycznej ma zwykle postać superkondensatorów , ponieważ mają one znacznie dłuższą żywotność niż baterie . [ potrzebne źródło ]
Korzyści ze sterownika słonecznego zasilanego PV wiążą się z kosztami w postaci obniżonej wydajności systemu w zakresie 1-10%. Jest to spowodowane stratami ciepła w okresach, gdy panel może być cieplejszy niż zbiornik wody, ale nie ma wystarczającej ilości światła słonecznego, aby zasilić pompę. Dzieje się tak głównie w upalne dni, kiedy ciepła woda może być w nadmiarze, więc potencjalna redukcja jest mniej znacząca niż w okresach, gdy w sklepie było chłodniej. [ oryginalne badania? ]
Dalsza lektura
- Martin C, Watson M (2002). „ Dalsze testy słonecznych systemów podgrzewania wody ” ( PDF ). Departament Handlu i Przemysłu Wielkiej Brytanii. Źródło 2007-08-04.
