Нарны самбар таны бүх байранд цахилгаан хангамжийг хангаж чадах уу?

Дундаж байранд шаардагдах бүх энергийн хэрэгцээг нарын энергийн тусламжтай хангах боломжийг ойлгох

Нарны энерги дундаж байранд шаардагдах бүх энергийн хэрэгцээг хангаж чадах уу?

Орчин үеийн нарны цахилгааны самбаруудын тогтоогчийн ихэнх нь гэр бүлийн цахилгааны хэрэгцээгээ бүрэн хангах чадвартай байдаг. Гэсэн хэдий ч хүн хаана амьдардаг, онь юугаараа жил улирал нь тогтолцооны ажиллагаанд ихээхэн нөлөө үзүүлдэг болохыг санаж байх хэрэгтэй. Америкийн нийт улсын тоо мэдээний дагуу дунджаар сард 900 киловатт цагийн хэрэгцээтэй байдаг бөгөөд энэ нь өдөрт 30 кВт цагтай тэнцэнэ. Ихэнхдээ нартай бүс нутагт амьдардаг, хүрэлцээтэй хэмжээтэй тогтолцоо болон батерейн хадгалалттай төхөөрөмжтэй хүмүүсд гүүх цахилгааны шугамд холбогдохгүйгээр бүрэн ажиллах боломжтой байдаг. Хэдий тийм боловч урт удаан бүүр цагаан тунгалаг бус үед эсвэл цахилгаан халаагуур зэрэг их хүчин чадал шаарддаг төхөөрөмжүүдийг ашиглаж байх үед олон гэр бүлд цахилгааны ердийн шугамд хандах нь чухал байдаг.

Орон сууцны хэрэглээнд нарны цахилгааны боломжит байдлыг тодорхойлох гол хүчин зүйлс

Нарны цахилгааны ашиглалтын боломжит байдлыг тодорхойлох гурван үндсэн хувьсагчид байдаг:

1. Системийн хэмжээ : Үргэлжийн нийлүүлэлтийг баталгаажуулахын тулд өдөрт хэрэглэгдэх кВт цагийн хэрэгцээтэй таарч байх ёстой.
2. Нарны гэрлийн цаг : Өдөрт дунджаар 4 цагаас дээш нарны цаг байдаг газрууд нь тогтолцооны ажиллагааг сайжруулж, хурдан хөрөнгө оруулалтаа буцаадаг.
3. Цонхны онцлог шинж чанарууд : 15º–40º налуу хавтанд байрлах өмнө зүгийн цонхнууд үйлдвэрлэлтийг дээд зэрэг нэмэгдүүлдэг; мод, барилгаас сүүдэр үүсэх нь гаралтыг 30%-иар бууруулж болно (DOE 2023).

Эрчим хүчний хэрэглээ vs. Нарны эрчим хүчний үйлдвэрлэл: Зөрүүг дахин нөхөх

Ихэнх байшин эзэд жилийн туршдаа шаардлагатайгаас 20-40 хувийн хэтрэлтэй нарны хүчний самбар суурилуулдаг. Энэ нь ихэвчлэн өвлийн улиралд нарны хүчний самбарууд илүү цөөн цахилгаан үйлдвэрлэдэг тул нэмэлт чадал байвал нар маш бага байх үед ч гэсэн хангалттай цахилгаан хангамжийг хангахын тулд юм. Математик тооцоолол ч гэсэн сайн ажилладаг. PVWatts зэрэг програмууд суурилуулалтын байршилд үндэслэн тухайн суурилуулалтаас ямар хэмжээний цахилгаан үйлдвэрлэхийг нарийвчлан тодорхойлж өгдөг. Хуучин цахилгааны нэхэмжлэхийг дахин шалгаж үзэх нь гэр бүлийн хэрэглээний дадлын талаар их мэдээлэл өгдөг тул үр дүнтэй системийг зохион байгуулахыг хялбар болгодог. Эдгээр ойлголтууд хүмүүсийг нарны энерги хангамжийн системдээ ухаалгаар сонголт хийх, ирээдүйд боломжит сайжруулалт хийхэд тусалдаг.

Таны нарны энергийн системийг гэр бүлийн эрэлтэд нийцүүлэн хэмжих

Нарны энергиар байшинг цахилгаанаар хангахад ямар хэмжээний систем шаардлагатай вэ?

Ердийн АНУ-ын байшинд 5–12 кВт-ын нарны энергиийн систем энергийн үл хамааралд хүрэх, бүсийн уур амьсгал, ашиглалтын дадлыг хамааруулан тодорхойлно. 5 кВт-ын систем нь сард дунджаар 750 кВтц/сар -ийг хэрэглэдэг жижиг өрхүүдэд тохиромжтой байдаг бол 2,000+ кВтц/сар -ыг хэрэглэдэг том өрхүүдэд 10–15 кВт-ын цахилгаан станц шаардлагатай байдаг (2024 оны Энергийн тайлан). Үндсэн төлөвлөлтийн хүрээнд дараах зүйлсийг харгалзах нь зүйтэй:

• 1,000 кВтц/сар хэрэглээ : 7 кВт-ын системээр хамгийн сайн нийцдэг
• Өмнөд зүг чиглэсэн ганцан : Зүүн/баруун чиглэлтэй байгуулснаас ойролцоогоор 15% илүү бүтээгдэхүүн өгнө
• Улирлын хэрэгцээний оргил үе : Цэнхэрлэг уур амьсгалтай орнуудад орон суцнуудад зимийн урт үеийн бага үйлдвэрлэлтийг нөхөн тэнцвэржүүлэхийн тулд 20–30% том систем шаардагдана

Орон суцны хэмжээ болон ашиглалтаар шаардагдах нарны хавтангийн тоо

Орчин үеийн 400Вт-ын хавтанг ашиглах нь төлөвлөлтийг хялбар болгодог. Доор орон суцны хэмжээ болон энерги хэрэглээний үндсэн дээр ерөнхий тооцоо хийсэн байна:

Суурилуулагчид хэрэглэдэг өдөр тутмын нарны цагийн тохируулга формула:

Энэ нь таны бүсийн нарны гэрэлтэлтийн түвшинд тохируулсан нарийн тооцоолол хийх боломжийг олгоно.

PVWatts шиг хэрэгслүүдийг ашиглан нарны энергийн гаралтыг тооцоолох

Үндэсний сэргээгдэх энерги судалгааны лаборатори нь нарны потенциалыг үнэлэх үед ойролцоогоор 13 янзын хүчин зүйлсийг авч үздэг PVWatts Тооцоолуур гэж нэрлэгдэх үнэгүй хэрэгслийг санал болгодог. Энд өнгөрсөн цаг агаарын бүтцийг, самбар байрлуулах өнцөг зөв биш үед (заримдаа 8%-иос илүү) гарч болох энергийн алдагдлыг, мөн бодит амьдрал дахь асуудал болох цас хуримтлагдах, навчит ургамал нарны гэрлийг бөглөх зэрэг орно. Жишээлбэл, Финикс хотод ердийн 10 киловаттын суурилга нэг жилд ойролцоогоор 16,500 киловатт цагийн энергийг үйлдвэрлэдэг бөгөөд энэ нь хотын ихэнх орон сууцны цахилгааны хэрэгцээг бүрэн хангана. Одоо түүнтэй харьцуулахад Сиэтл хотод ижил систем нэг жилд зөвхөн 12,000 кВтц буюу Финиксийн 1,608 цагаас хамаагүй бага болох жилийн дунджаар 1,200 нарны цаг л байдаг тул бага хэмжээний энергийг л үйлдвэрлэдэг.

Цахилгаан эрчим хүчний үр ашигт байдлыг нөлөөлдөг газар зүйн, дээврийн болон орчны хүчин зүйлс

Таны гэрийн бүрэн цахилгаан эрчим хүчээр хангагдах боломжийг гурван гол хүчин зүйл тодорхойлдог: газар зүйн байршил, дээврийн онцлог шинж чанар, орчны нөхцөл байдал. Эдгээр хүчин зүйлс нь нарны самбар цэнэгийг хэрхэн үр ашигтай хувиргахыг нийлж нөлөөлдөг бөгөөд онц сайн хослол нь дундажаас 25% илүү гарц өгдөг.

Нарны гэрлийн цаг болон АНУ-ын бүс нутгийн цахилгаан эрчим хүчний потенциал

Салхины энерги хэр зэрэг сайн ажиллах нь хүний амьдардаг газар буюу цагийн дагуу нарны гэрэл тодорхой квадрат метр талбайд дор хаяж 1000 ваттын хүч чадал өгч чадах мөчийн тооноос шалтгаална. Жишээ нь, Аризона мужид жилд ойролцоогоор ийм 6-7 цаг байдаг бол Номхон далайн хойд хойд хязгаарт энэ үзүүлэлт дунджаар ердөө 3-4 цаг л болдог. Энэ зөрүү нь энергийн үйлдвэрлэлд маш их ялгаатай нөлөө үзүүлдэг. Феникс хотод байрласан стандарт 5 кВт-ын салхины турбины жилд судалгааны үр дүнгээр ойролцоогоор 7,500 киловатт цаг энергийг үйлдвэрлэх бол Сиэтл хотод ижил систем жилд зөвхөн 4,200 кВт цагийг л үйлдвэрлэж чаддаг. Сайхан мэдээ нь одоо бидэнд ZIP кодоор нарны энерги үйлдвэрлэх боломжийг гудамжны түвшинд хүртэл шалгаж болох дэлхийн хиймэлийн спутникт багаж хэрэгсэл бий болсон бөгөөд нарны энергийг ашиглах нь тухайн хүний нөхцөл байдалд тохирч байгаа эсэхийг илүү хялбар тодорхойлоход тусалж байна.

Цасны чиглэл, сүүдэрлэл, налуу байдал хавтангийн үр ашгийг хэрхэн нөлөөлөх талаар

Өмнөд зүгийн налуу байдал нь ойролцоогоор 30-45 градус байх нь талбайн дээвэр эсвэл зүүн, баруун зүгийн дээврүүдтэй харьцуулахад нарны энерги 15-25 хувийн илүү ихийг шингээн авдаг. Мод, таазны хоолой, салхивчийн систем зэрэг зүйлсийн сүүдэрт байвал системийн гарц 40 хувийн хүртэл буурч болно. Аз болоход микросангийн хувиргаагч, чадлын оптимизатор зэрэг технологиуд эдгээр алдагдлыг багасгахад ихэд тусалдаг. Сүүлийн үеийн судалгаанууд ямар материал дээр нарны самбарыг суурилуулснаас үйл ажиллагаанд хэрхэн нөлөөлөхийг харуулж эхэлсэн. Жишээ нь, металл дээвэр дээрх адилхан самбаруудтай харьцуулахад найрмал шинглэний давхар дээрх нарны самбарууд нь Фаренгейтын хэмжээгээр ойролцоогоор 3 градусаар илүү хүйтэн байдаг. Энэ температурын зөрүү нь чухал учир нь самбарын температур 10 градусаар буурах бүрт үр ашшиг нь ойролцоогоор 1.2 хувиар сайжрана. Nature Scientific Reports сэтгүүлд 2025 онд нийтэлсэн тайланг эдгээр олдворуудыг баталгаажуулсан.

Таны гэр байш нь соларын панелийн татварлагдаж болох уу?

Дараах дөрвөн чухал хүчин зүйлийг авч үзнэ үү:

• Дээврийн нас/бүтэц : 2–4 фунт/кв. фут ачаалал тэвчих ёстой; шинэ зууван бол идеал сонголт
• Өдрийн нарны гэрэлтүүлэг : Дундаж нарны гэрэлт 4 цаг болон 20%-иас бага сүүдэрт орох нөхцөл
• Орон нутгийн бодлого : Орон сууцны нийгэмлэгийн хязгаарлалт эсвэл түүхэн соёлын дурсгал хамгаалах дүрмийг шалгана уу
• Цахилгааны тариф : Илүү өндөр цахилгааны үнэ ($0.20+ кВт·ц) санхүүгийн өгөөжийг сайжруулна

Зохистой зууван байршилгүй байшин газарт суурилуулсан систем эсвэл нийслэлийн нарны энерги хөтөлбөрт нэгдэх замаар оновчтой сонголтуудыг хэрэгжүүлж болно.

Итгэлтэй цахилгаан хангамжийн тулд энерги хадгалах ба торонд нэгдэх

Шөнө болон цас, борооны өдөр хэрэгцэштэй энерги хадгалахуйн баттерей

Нарны самбар нь зөвхөн нарны гэрэл байх үед л цахилгаан үүсгэдэг тул бид шөнө өдөр цахилгаантай байхыг хүсвэл энергийн ямар нэгэн хадгалалтын систем шаардлагатай болдог. 2023 оны NREL-ийн саяхны судалгаанд нарны системийг ойролцоогоор 10 кВтц баттерейн багтаамжтай хослуулахад гэр бүлийн шөнө шөнийн цахилгааны хэрэгцээний ойролцоогоор 80 хувийг хангаж чаддаг гэж гарчээ. Эдгээр үед ухаалаг энерги удирдлагын системүүд цахилгаан алдагдсан үед хадгалагдсан цахилгааныг хэрхэн ашиглахыг сайн тодорхойлж эхэлсэн. Ихэвчлэн ийм системүүд хоолыг хүйтэн хадгалах, суурин гэрэлтүүлэг, чухал эмнэлгийн тоног төхөөрөмж зэрэг хүмүүст хамгийн их хэрэгцээтэй зүйлсийг анхдаа хангахад чиглэгддэг. Энэ арга зам нь цахилгааны салхинд өртөх үед гэр бүлийн тэсвэрт чадлыг ихээр нэмэгдүүлж, хүмүүс ихэнх хугацаанд ердийн амьдарлын түвшинээ хадгалах боломжийг олгодог.

Лити-ион ба харимхай цахилгаан баттерей: Давуу болон дутагдалтай талууд

Одоогийн үед ихэнх байшин цахилгааны хуучин хувилбараас илүү сайн ажилладаг литий-ион баттерейг сонгодог. Эдгээр баттерей нь хадгалагдсан энергийн ойролцоогоор 90-95 хувийг дахин ашиглаштай цахилгаан болгон хувиргадаг бөгөөд ерөнхийдөө 10-15 жилийн турш үргэлжлэх боломжтой. 2022 оны Energy Storage Association-ийн тайлангийн мэдээллээр, харин хар тугалган баттерей нь зөвхөн ойролцоогоор 70-85 хувийн үр дүнтэй байдаг бөгөөд ердөө 3-8 жилийн дараа элэгдэж мууддаг. Тийм ч учраас литий-ион системийн анхны үнэ нь бусад хувилбаруудаас ойролцоогоор 40-50 хувиар илүү өндөр байдаг. Гэсэн хэдий ч урт нас, цаашид илүү бага солилтоор хангасан гэх мэт урт хугацааны үзүүлэлтүүдийг харвал, тэд бага зай эзэлдэг, суурилуулсны дараа бараг ямар нэгэн засвар үйлчилгээ шаарддаггүй. Цахилгаан компаниудтай бүрэн таслан тусгаарлахыг хүсч буй өрхүүдэд энэ нь маш их ялгааг бий болгодог.

Гибрид нарны энерги-сүлжээний системүүд болон цэвэр хэмжих ашиг

Гибрид цахилгааны систем нь нарны модулийг, батерейг, дэлхийн цахилгааны шугамтай холболтыг нэгтгэж, хүмүүс цахилгааны тасалдал эсвэл шөнө цахилгаангүй байх шаардлагагүй болгодог. Нэгэн онцлог нь Америкийн 38 мужид эрхлэгдэж буй цэвэр тоолуур байдаг ба өрхүүд цахилгааны илүүдлийг шугамд буцааж өгвөл тэдгээрийг нь тооцоолдог. Энэ нь жилийн цахилгааны зардлыг хамгийн ихдээ хагасаас нь гуравны хоёр хүртэл бууруулж болохыг өнгөрсөн жилийн Эрчим хүчний яамны тайлангаас харж болно. Эдгээр системүүд орчин үеийн цахилгааны сүлжээтэй хэрхэн нийцэж ажилладгийг тодорхойлдог. Мөн засгийн газраас оршин суугчдын цэвэр эрчим хүчний төслүүдэд 30% хүртэлх татварын льгэлтийг олгох зэрэг санхүүгийн дэмжлэг үзүүлдэг. Тиймээс гибрид систем тоглуулсан хүмүүс сар бүр мөнгө хэмнэж байгаад орчныг хамгаалахад ч гавьяа оруулдаг.

Санхүүгийн шинжилгээ: Зардал, Дэмжлэг, Урт хугацааны хэмнэлт

Холбооны болон орон нутгийн нарны эрчим хүчний дэмжлэг, татварын хөнгөлөлт, буцаалт (жишээлбэл, ITC)

Засгийн газрын дэмжлэгийн хөтөлбөрүүдийн тусламжтайгаар нарны хяналтын самбарууд харьцангуй хямд болсон. Хэрэглээний татварын хөтөлбөрийг жишээ нь авч үзэхэд, нарны систем суурилуулахад зарцуулсан доллар бүрээс 30 мөнгийг 2032 он хүртэл буцаан өгдөг. Энэ нь ойролцоогоор $21,000 зарцуулсан хүн ихэвчлэн татвараасаа $6,300 хэмнэх боломжтой гэсэн үг юм. Гэхдээ илүү их зүйл байна! Олон мужид нэмэлт хөнгөлөлтүүд байдаг. Массачусетсын иргэд нарны самбаруудаараа үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүчний ватт бүрээс хориод хорингоос жаран мөнгө хүртэл авах боломжтой бөгөөд энэ нь SMART анивчийн хүрээнд хийгддэг. Калифорнид нарны ус халаах системд сонирхдог хүмүүс зардалд нь хүртэл 20% хүртэлх хувийг CSI-Thermal хөтөлбөрийн дагуу хариуцах боломжтой. Эдгээр санхүүгийн дэмжлэгүүд нийлж хүмүүс хийсэн хөрөнгө оруулалтаасаа буцах хугацааг богиносгоход тусалдаг бөгөөд цахилгааны шимтгэл сар бүр буурах тусам байшин барилгын өртөг нэмэгддэг.

Нарны хяналтын самбар суурилуулах өртөг ба буцах хугацаа

6 кВт цахилгаан бүхий гэрийн нарангийн цахилгааны тогтолцоо нь дунджаар $16,000-аас $21,000 хүртэл зардагдана. Энэ нь хөнгөлөлтүүдийг тооцохын өмнөх анхны үнийг илэрхийлнэ. EnergySage-ийн өнгөрсөн жилийн мэдээгээр, ихэнх хүмүүс энэ хөрөнгө оруулалтаасаа 6-10 жилийн дотор ашиг хүртдэг. Бүүгээр бүүр гэртэй орнуудад энэ хугацаа илүү богино байдаг. Жишээлбэл, Аризона мужид 5-7 жил, харин Их Британийн Вashington муж шиг сүрэлтэй орнуудад 9-12 жил хүртэл хүрдэг. Тогтолцоо нь эдийн засгийн хувьд ашигтай болох үед олон гэр бүл 25 жилийн турш цахилгааны зардлаа бууруулах, мөн цэвэр тоолуурт хөнгөлөлтийг олж авснаар $20,000-аас $70,000 хүртэл мөнгө хэмнэдэг. Өөрийн нөхцөл байдалд тохирсон тоон мэдээллийг авахыг хүсвэл NREL боловсруулсан SAM нэртэй програм нь таны сар бүрийн цахилгаан хэрэглээ, орчны цахилгааны үнэ, мөн та ямар нэгэн хөнгөлөлт авах эрхтэй эсэхийг тооцоолдог.

Түгээмэл асуулт

Нарны хавтангаар бүх байрыг цахилгаанаар хангаж болох уу?

Тийм, хангалттай нарны гэрэлтэй бөгөөд тохиромжтой хэмжээтэй, зөв төлөвлөсөн системтэй байвал нарны хавтан нь дундаж байраны бүх энергийн шаардлагыг хангаж чадна. Гэсэн хэдий ч удаан хугацаагаар нарны гэрэл бага байх үед дахин цахилгаан авах зориулалтаар торонд холбогдсон байх нь чухал.

Байрны нарны энерги хэрэглэх системийн хэмжээг ямар хүчин зүйлс тодорхойлдог вэ?

Системийн хэмжээ нь гэр бүлийн энерги хэрэглээ, газарзүйн байршил, гэрээсний чиглэл ба налалт, бүс нутгийн нарны гэрлийн цагт хамаарна. Өвлийн улиралд энергийн үйлдвэрлэл багасахтай тулгардаг тул 20-40% илүү том систем суурилуулахыг зөвлөж байна.

Нарны энерги хадгалахад литий-ион ба харцангийн хүчдэлийн ялгаа юу вэ?

Литий-ион хүчдэл нь илүү үр өгөөжтэй, илүү урт нас (10-15 жил) буюу харцангийнхаас илүү ихээр ашиглах боломжтой, засвар үйлчилгээний шаардлага багатай. Эхэндээ илүү өртөгтэй ч гэсэн урт хугацаанд илүү их хэмнэлт олгоно.

Гэрт нарны хавтан суурилуулахад санхүүгийн дэмжлэг байдаг уу?

Тийм эзэн та гэр хороололын татварын хөнгөлөлт, орон нутгийн болон дэд бүтцийн тэтгэлэгт хамрагдах боломжтой бөгөөд эдгээр нь суурилуулалтын зардлыг бууруулах, өглөгийн хугацааг товчлох боломжийг олгоно.