本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
编者注:《大众科学》的乔治·穆瑟将在“家庭太阳能”(前身为“60秒太阳能”)中记录他安装太阳能电池板的经历。阅读他的介绍此处,查看所有帖子此处。
曾几何时,所有的太阳能阵列都是离网的。这就是重点:太阳能爱好者想要或不得不自己发电,而不是依赖公用事业。他们安装了电池组来储存电力,以便在太阳下山时使用。今天,有了净计量,我们让电网为我们“储存”电力。即便如此,电池并没有完全消失。
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电网如何储存电力本身就是一个引人入胜的主题。本质上,来自家用太阳能电池板或风力涡轮机的电力流入输电线路,并减少发电厂的负荷。线路电压会发生非常轻微的变化,发电机组会加速或减速以进行补偿。如果您熟悉电力基础知识,您可能会喜欢物理学家和工程师约翰·丹克的讨论。要进行更长时间的讨论,深入探讨电网的历史和防止停电的挑战,请参阅Massoud Amin和Phil Schewe在2007年5月刊中发表的文章,或Schewe的书籍《电网:穿越我们电气化世界心脏的旅程》。
随着越来越多的人安装太阳能电池板,他们的电力输出最终将超过电网现有的机制,公用事业公司将需要某种储能系统,例如压缩空气。但这是一个长期问题,可能不需要在 individual 建筑物中使用电池。
尽管如此,电池仍然可以在家庭太阳能系统中发挥作用,在停电期间提供备用电源。我们在新泽西州郊区的街道经常停电——而且每当我们停电时,我们就会失去暖气。在隆冬时节,我们的房子很快就会变得不适宜居住。您可能会认为至少我们会在白天通过太阳能阵列获得电力,但事实并非如此:当电网关闭时,将阵列电力注入我们家庭布线的逆变器也会关闭。面板在那里无用地下垂着。
家庭电力杂志对电池的优缺点进行了精彩的讨论,包括示例成本数据。主要缺点是增加了成本和复杂性。您不仅需要购买电池并找到放置电池的地方,还需要安装电子控制器,以便根据电池的化学性质以最佳方式为电池充电和放电。今日物理杂志去年发表了一篇关于DIY太阳能阵列的文章,其中讨论了充电控制器的工作原理。我个人认为它们是一项令人着迷的技术,但即使我的热情也会减退,当我想到再增加一件可能出错的东西时。
一位回应我在征集关于太阳能装置故事的人,威斯康星州梅昆的肯·克拉特告诉我,他在DIY并网系统中安装电池备用电源的挣扎。以下是他所说的话(经过我的一些编辑)
该系统产生380瓦的功率,计划最大功率为1,000瓦。电池在无阳光时储存电力(威斯康星州的一个挑战)。整个系统是离网的(在可能的情况下)。它由一台特殊的低功耗计算机(Shiva Plug)监控,当电量降至可用电量的40%以下时,该计算机切换到市电。在6月至9月期间,计算机在离网状态下运行,没有重大问题(有一些计划内的停电,在这些停电期间,电源切换到市电)。站点数据可在线获取。
我于2005年夏天从“我可以用500美元做什么”开始——现在已经花费了大约5000美元。我唯一利用的补贴是联邦太阳能发电退税。
我对宣传“绿色”的网站感到沮丧。您会看到一个太阳能电池板支架,可以清楚地看到南方,没有邻居抱怨,没有树木等阻挡阳光。我已经遇到了足够多的问题可以写成几本书——邻居、树荫、天气、老鼠咬电线、互连、面板位置、充电控制器通信、通信协议——清单似乎无穷无尽,更不用说费用了。我预计回收期将超过10年。
问题分为三类:电气、天气和社会(人)
- 我住在郊区,分区法不明确或未说明。面板的定位是一个主要难题;没有完美的位置可供选择,这些位置没有阴影等。
- 我购买的充电控制器有缺陷,不得不送回工厂。
- 第二年,逆变器出现故障,不得不更换。
- 我还有其他硬件问题,例如电池阵列、太阳能电池板终端和接线螺母中的连接松动(因为提供的电线没有镀锡)。
- 隔壁邻居抱怨太阳能电池板的外观,并多次要求拆除它们。上个月,我让步了,将面板安装在地面上而不是屋顶上。
- 2009年10月整个月都是阴天,只有两三天晴天,我的电池可能因此损坏。
- 第一个冬天,一场风暴在面板上覆盖了冰雪。花了三个星期才清理干净,在此期间我无法安全地进入屋顶。当我能够爬上去检查阵列时,我发现面板支架受到了风的损坏。随后的冬天也发生了类似的问题。
- 我为太阳能充电控制器创建了自己的软件驱动程序,在Linux下运行。我在通信协议方面遇到了问题,最终不得不安装第三方硬件来解决问题。
任何从事过任何类型的DIY项目的人都会感同身受。坚持下去,肯。大多数人会更容易,因为他们聘请安装人员——当然,承包商也有自己的问题。太阳能仍然是一项新兴技术,我们可以预料到会出现小问题。随着时间的推移,早期采用者将为我们其他人铺平道路。
肯·克拉特的太阳能电池板在充满挑战的冬季,由肯·克拉特提供