Перед покупкой солнечной станции будущему владельцу приходится сталкиваться с понятиями, которые на взгляд человека без специального технического образования вообще одинаковые. Например, мощность: почему она измеряется то в киловаттах, то в киловатт-часах, а то в киловатт-часах в сутки? Чем отличается вольтаж от ампеража, и что это вообще такое? В школе в курсе физики некоторые понятия проходят, однако в основном как-то мимо…
Повторение основных понятий об электротоке из школьного курса физики
Любое вещество состоит из молекул, те – из атомов, а они – из электронов. Одни электроны жестко связаны с другими частицами, другие находятся в свободном состоянии. Если электроны с мест не двигаются, то материалы, состоящие из них, называются диэлектриками. Если свободных электронов, готовых прийти в движение, много, то материал является проводником.
Даже свободные электроны связаны друг с другом, поэтому просто так переместиться из одного места в другое они не могут. Их место обязательно должны занять другие свободные электроны. В проводнике возникают условия для перемещения электронов только когда проводник замкнут в цепь. То есть, говоря простым языком, электроны могут «бежать», постоянно занимая места друг друга. Сами по себе они «бег» начать не могут, необходим «толчок» – воздействие электрического поля. Итак, электрический ток – это направленное движение заряженных частиц под действием электрического поля.
Кварцевые панели сделаны из вещества, которое относится к разряду полупроводников – материалов, которые проводят ток в определенных условиях. На их особенностях основан принцип действия солнечной панели: при попадании солнечных лучей на поверхность электроны приходят в движение, и начинает вырабатываться электрический ток.
Бег электронов отличается по интенсивности. Для оценки параметров электротока введены следующие характеристики, которые легко пояснить простыми словами:
- Сила тока – это величина, выражающая отношение электрического заряда, проходящего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения. То есть, чем через один и тот же проводник «пробежит» больше электронов за одинаковый промежуток времени, тем сила тока выше. Измеряется сила тока в амперах. Ампераж – это всего лишь сленговое выражение для обозначения показателя прибора амперметра.
- Напряжение – это отношения работы электрического поля по перемещению заряда к его величине. Если представить себе электроны в виде шариков, катящихся внутри провода, то напряжение будет характеризовать усилие, которое требуется приложить, чтобы все шарики перекатились из одной точки в другую. В зависимости от разных условий, это усилие будет изменяться. Измеряют напряжение в единицах – Вольтах, а прибор для измерения называется вольтметр. Вольтаж – это показание прибора на сленге. Для сетей и приборов напряжение должно быть стабильной величиной. Например, в квартире все потребители электроэнергии подключаются к сети с напряжением 220 вольт. Если бытовой прибор рассчитан на другое напряжение, то для его безопасной работы нужен специальный аппарат – трансформатор, который, часто встроен в блок питания.
- Мощность – это величина потребления или производства электроэнергии. То есть показания мощности на приборе, который питается от сети, показывает, сколько энергии ему требуется для корректной работы. А показатель мощности на солнечной батарее – это характеристика производства электротока. Измеряется мощность в ваттах или киловаттах. 1 киловатт равен тысяче ватт. Прибор для измерения мощности называется ваттметром.
Существуют и другие, важные для пользователя характеристики солнечных батарей и станций, мало относящиеся к физике.
Чем отличается мощность и потребление электроэнергии
Что показывает мощность в кВт, в принципе, понятно. Однако просто знать мощность прибора, которая указана в паспорте или на шильдике в кВт, как оказалось, недостаточно. Например, мощность утюга 1,07-2,5 кВт, а холодильника – примерно 0,25 кВт. Вроде бы очевидно, что использование утюга «съест» больше киловатт энергии и обойдется дороже. Однако на деле все сложнее. Мощность лишь показывает, сколько энергии необходимо для работы, но не учитывает ее продолжительность. Холодильник является одним из самых «прожорливых» электроприборов, так как работает 24/7. А вот утюг у многих – самый незначительный потребитель, так как гладят белье редко и недолго, особенно если человек предпочитает немнущиеся вещи и живет один.
Более объективной и понятной величиной стал расход или потребление энергии электроприбором для выполнения своей функции за единицу времени или же производство энергии станцией за сутки. Измеряется расход в основном в киловатт-часах, однако при необходимости потребление энергии можно пересчитать на кВт*ч в месяц или кВт*ч в год. Например, тот же холодильник потребляет примерно 1,3 кВт*ч энергии, в месяц это получится порядка 40 кВт*ч. А вот утюг использует всего 7 кВт*час при регулярном использовании. То есть утюг мощнее, но суммарно потребляет электроэнергии меньше.
Удобно оценивать не мощность, а потребление в кВт*ч еще и потому, что не у всех приборов эта величина постоянна. Например, включенная лампочка за единицу времени всегда потребляет одинаковое количество электроэнергии. Потребление энергии холодильником зависит от температуры окружающего воздуха, интенсивности его открывания и количества хранящихся в нем продуктов. Потребление энергии стиральной машиной зависит от температуры стирки, необходимости отжима и сушки. Каждый, кто оплачивает счета за электроэнергию, может отследить, как изменяется потребление кВт*ч за месяц при смене сезонов, разных режимах пользования бытовой техникой.
Как понять, хватит ли производительности солнечной станции для дома
Когда ясна суть используемых понятий и характеристик, становится проще оценить потребности дома в электроэнергии и возможности солнечной электростанции. Можно, конечно, посчитать все электроприборы в доме, узнать их мощность в кВт, вычислить потребление электроэнергии в кВт* ч, а потом на основании этих расчетов выбрать станцию, но есть способ проще и надежнее.
Как уже говорилось, потребление электроэнергии меняется из-за смены времен года. Также на него влияет качество электроприборов. Новые поколения, как правило, рассчитаны на экономное и эффективное расходование энергии. В результате в теоретических расчетах легко ошибиться.
Проще и надежнее воспользоваться квитанциями на оплату электроэнергии. По ним легко отследить, сколько кВт*ч электроэнергии расходуется в доме каждый месяц. При выборе солнечной станции ориентироваться стоит на максимальный показатель.
Главной характеристикой электростанции является производительность электроэнергии за день, поэтому она обязательно указана в кВт*ч в сутки для всех моделей, предлагаемых продавцами или изготовителями. Следует иметь в виду, что этот параметр для станции тоже не постоянный. В пасмурные или короткие зимние дни ее производительность будет ниже.
Узнать реальную ситуацию в конкретном случае и регионе можно у менеджеров, которые обладают информацией о средней производительности электроэнергии электростанции исходя из количества ясных дней в заданном населенном пункте. Существуют специальные профессиональные программы для расчетов.
Если расчеты были произведены неверно, и энергии солнечной станции все-таки не хватает, производительность солнечной станции можно увеличить, купив дополнительные панели. Расходиться заявленная производительность солнечной станции с фактической также может из-за неправильного угла установки и других устраняемых причин.
А вы путаетесь в каких-то понятиях? Какими источниками знаний пользуетесь, чтобы разобраться?
Подписывайтесь на наш канал, чтобы не пропустить новые публикации о солнечной энергии!