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绿色建筑师的休息室

光伏,第1部分:阐明基本原理

绿色架构师解释了如何尺寸为PV阵列以及如何计算您的预期节省

图1 / 4
这一集的鸡尾酒:摊牌
1盎司柠檬汁
* 2盎司伏特加
1盎司万怡
* 1盎司。金巴利
*少量搅拌血橙苦味饮料

用冰摇晃,用冰的冷却玻璃用冰,装饰用柠檬楔或扭曲

对于许多人来说,更多的鸡尾酒想法,浏览精美的烹饪鸡尾酒食谱部分。

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1盎司柠檬汁
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精美的烹饪鸡尾酒食谱部分。

太阳能丰富了!
图片来源:
Richard Perez和Marc Perez,2009年按州计算的平均零售电价
图片信用:美国能源信息管理
平均每日太阳辐射
图片信用:美国能源信息管理

为了了解光伏(PV)系统是否适合您正在进行的项目,您真的必须了解太阳能电气系统的指标和基础知识。

Phil和我坐下来,打开麦克风,尽我们最大的努力传达大多数环保专业人士应该知道的基本概念和经验规则。当然,本集为第2部分奠定了基础,在第2部分中,我们将讨论PV系统的财务影响。

亮点:

摊牌:这是一款绿色建筑师休息室的原创鸡尾酒,我们认为它非常适合夏季饮用。正如我们提到的,唯一棘手的成分是血橙的苦味搅拌

光伏发电,不是太阳热能。我们发电。什么是PV模块,它是如何工作的?GBA高级编辑Martin Holladay有一篇关于这个话题的很棒的文章:光伏系统简介

太阳能丰富了!一定要检查佩雷斯和佩雷斯在这个博客的照片。

你需要一个逆变器。重要的是要理解,您将将直流电力转换为AC并将其发送回电网(除非您关闭电网,在这种情况下,您需要电池)。

净计量。电力公司永远不会给你写支票,但它会记入你的账户。这与上网电价不同(在上网电价中,你可以成为一家小型电力公司)。

他们生成了多少?1千瓦PV阵列将在新英格兰的一个很好的太阳能场地生产约1,300千瓦时/年。(这是美国的良好平均号码

这等于多少美元?首先,您必须了解您的公用事业公司在您所在地区为您的地区收费您的地区,从您使用 - 将地图视为一般指南 - 并将其乘以1,300千瓦时/年(或替换地理上适当的数字)。这就是通过在屋顶上安装1千瓦光伏系统来节省多少。

您需要PV阵列有多大?EIA表示,每年平均每年11,496千瓦时(平均每月958千瓦时)。这意味着您需要一个8.8千瓦系统,以涵盖100%的电力使用(11,496千瓦时/年除以1,300千瓦时= 8.843 kW)。

这意味着多少空间?这是一条很好的经验法则修改能源)在1 kW额定的太阳能阵列占地约110平方英尺(取决于面板效率和地理变量)。因此,以上8.8千瓦系统将占地约968平方英尺的屋顶。

不要忘记在后面回来查看第2部分,当菲尔和我会谈论美国某些地方的实际游戏更换者,这是一个真正的游戏。

谢谢收听。干杯。

官方记录

克里斯:嘿,大家,欢迎来到绿色建筑师的休息室播客。我是你的主人,克里斯布里莱。

菲尔:我是你的主人,菲尔卡普兰。嗨,克里斯!

克里斯:嗨,菲尔!你怎么样?

菲尔:我今天有点热;这是夏天。

克里斯:在缅因州,我们幸运的是该国的其他地方。天气没有华丽吗?

菲尔:非常完美。

克里斯:缅因很完美,不是吗?

菲尔:嗯,要记住的是:阳光是好的!

克里斯:我们说的是光伏太阳能。

菲尔:那是正确的 - 使用太阳,欣赏太阳。崇拜它,宝贝!

克里斯:在我们进入PV之前,我们要先喝杯鸡尾酒庆祝一下。我们已经成为GreenBuildingAdvisor.com上的成熟顾问。干杯!你知道这意味着什么——我们得多关注和配合。

菲尔:我们只是假装关心。现在我们要做点什么了。

[男人谈论这一集的鸡尾酒,摊牌。]

菲尔:在我们继续谈到太阳能之前 - 我们将从基础上开始 - 让我们提到我们通过Beachwood Sparks的一首歌结束,来自L.A的乐队,他们的专辑“玷污的金”。它被称为“伯爵牛仔裤”。

克里斯:在第2部分中,我们将进入这笔钱,但这一集是底漆。您需要了解您需要多少PV以及您将获得多少输出。我们在谈论光伏太阳能电池。我们没有发热;那是太阳能热量,我们以前覆盖过。我们专注于在现场发电。这对于净零至关重要。

菲尔:不是太阳能热,而不是太阳能热水 - 只是电力。实际上,它让我们一段时间来到这里,因为这不是低悬挂的水果。

克里斯:不,这不是。它已经采取了几十年的研究和捣碎了鼓,将太阳能电池板放在白宫上,然后选出一个将他们带到白宫的人......

菲尔:这是一个重要的讨论,随着激励的产生和消失,以及能源成本的波动,这个讨论一直在发展。这不是一个简单的问题。

克里斯: I’m going to gloss over this because I’m not a physicist and I don’t want to get it completely wrong, but basically you’ve got silicon cells in a PV panel — two wafer-thin types of silicon right next to each other –– and between them is metal. The sun hits one side of the panel, and some of that energy is turned into heat and some is bounced right back in light, but 20% is turned into free electrons trying to get to the silicon cells on the other side, through the metal — and that’s where we attach our wires to get electricity. And physicists, you can write to us and tell us how we botched this up.

菲尔:所以,告诉我大约20%。这是我们的效率,正确吗?

克里斯:是的。它可能看起来不太喜欢,但现在尝试从其他任何东西都能得到电力而不点燃它。不要太破旧,但我们可以做得更好。圣杯是提高这种效率。

菲尔:我们谈论的一切都在这一刻比较了事情。技术会变得更好。这些事情会变得更便宜。当我们谈论ifs和maybes时,请记住这一点。

克里斯:我们有一个伟大的幻灯片分享,它显示了来自太阳与有限来源的可用能量的数量。

菲尔:煤炭,石油,天然气......

克里斯:铀。

菲尔:我已经出了铀。上周末大派对。用完了。

克里斯:所有那些X射线?无论如何,可再生能源源包括大型阳光 - 每年23,000特拉瓦。太阳是我们需要挖掘的丰富的能源。当您在屋顶上有太阳能电池板时,您会产生直流电直流。

菲尔:我们需要把它转换成空调。

克里斯:爱迪生冠军直流,但特斯拉弄清楚了AC。爱迪生触电大象。真是个混蛋。无论如何,要从DC转换为AC,您需要在您家中逆变器。

菲尔:我见过逆变器。这是房子里面的2英尺的1英尺。

克里斯:如果你与电网相连,那么当停电时,它仍然会停电——即使你有那些漂亮的光伏电池。为什么?因为你有一个网格系统。你把直流电转换成交流电,要么使用它,要么把它放回电网。如果你的电力公司使用电网计量,你就把它存入了银行。

菲尔:你的仪表向后运行。您消耗一定数量并产生一定的数量。但是当电力出门时,为什么你不能用太阳系掌握力量?有人应该尽了解这一点。它与安全有关 - 如果有人在电力熄灭时在线工作,并且使用电网绑定太阳系,繁荣通过线路馈送电流!如果你真的想做出漏洞,你必须依靠电池。

克里斯:安全是逆变器工作的一部分 - 当电源熄灭时,变频器完全断开来自网格的连接。无论如何,通过净计量,电力公司永远不会让您支付200美元的支票,让他们今年更多千瓦。这不会发生。

菲尔:但是在很多实行上网电价的国家也会发生这种情况。

克里斯:想象每栋房屋都会产生自己的电力并喂养贫血的网格。

菲尔:让我们想到一种简单的方法来解释饲养关税。基本上,它是一个长期合同,旨在刺激可再生能源。

克里斯:你可以为当地社区中的发电作出贡献,实际上得到报酬。

菲尔:我们就说电价是每千瓦时15美分。你可以以每千瓦时30美分的价格卖回太阳能系统的电。

我们再来讨论一些数字。每千瓦并网太阳能电池板每年产生1300千瓦时的电量。

克里斯:这是一个新的英格兰号码。在凤凰城,您可以高达1,600千瓦时。

菲尔:这就是你在电动公司的账单上看到的 - 你每千瓦时支付。

克里斯:太阳能电池板在千瓦上谈论 - 他们从太阳产生的力量。如果屋顶上的网格绑定太阳能系统被评为1千瓦的电力,这里将产生每年1,300千瓦时。

Pvwatts.com上的一张很棒的地图向您展示人们在每个州每千瓦时付款的人。在缅因州,电力非常昂贵;我们支付每千瓦时13.09美分。我们不燃烧煤;它主要是水电和油。在怀俄明中,他们只需支付每千瓦时的6美分。所以光伏推销员将在那里有艰难的时间。在缅因州的屋顶上的一千瓦太阳能阵列应该产生相当于170美元的电力。您可以弄清楚您的投资回报;所有数据都在那里。

但是,平均客户需要电力是什么?现在是时候了解我们需要在家的屋顶上发电的东西。

菲尔:作为建筑师,我们需要提前考虑这一点。太阳能是不可避免的。我们将需要在我们的财产上开始为我们所有的能量产生所有能源。那是多少能量,我需要多大的屋顶?

克里斯:EIA说每月958千瓦时。

我们用每年11500千瓦时除以平均1300千瓦时的光伏发电;其结果是8.8千瓦。你需要一个9千瓦的光伏系统——和一个相当大的屋顶。使用110平方英尺每千瓦的经验法则。

克里斯:然后我需要973平方英尺的光伏系统 - 8.8次110。

菲尔:假设我们有一个32英尺宽的房子,一个普通的美国家庭。把973除以32。

克里斯:三十英尺。那是一个大屋顶。

菲尔:那就像一个121英寸的球场。它不会上班。现在,请记住,我们只是谈论电力。如果您还使用太阳能热水,您将需要至少4千瓦的PV。

克里斯:作为设计师,我们的方法是在一开始就减少、减少、减少。如果我们做得好,我们可以把这8.8千瓦变成4.4千瓦,我们可以有一个更小的光伏系统,花费更少,然后在信封上花费更多,使用更多的被动式太阳能。

我们应该讨论一下千瓦到btu的转换吗?1千瓦时等于3412 BTU,但这不是一个直接的转换。

菲尔:在某些情况下,我们会需要这种转换,因为我们的能源模型使用的是每平方英尺每年的BTU。小心你的单位!克里斯,你高中物理学得怎么样?单位总是能让你满意。

克里斯:好的,这是一个,基础知识。接下来,我们将讨论在经济上可行。

9评论

  1. Eric Sandeen||#1

    您需要PV阵列有多大?
    我很高兴你跟随了这个“......占用你的电力使用量”

    奇怪的人有时会进入概念,如果他们不能承受他们所有的使用,那么......好吧,它似乎是个好主意,太糟糕了。

    但如果这是预算中的内容,或者在网站上可用,则没有真正的原因。没有授权太阳能必须涵盖您的所有使用。我知道你知道,但我经常要向那些问我太阳能的人指出,然后开始思考自己的房子。唯一的缺点是一个非常小的安装可能会有更高的每瓦特成本,因为各种原因......

  2. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#2

    对埃里克壁板的回应
    埃里克,
    我同意你的看法。那就是我写信的原因我关于这个话题的文章),“虽然一些房主规模的PV阵列满足特定的电负载,但尺寸为PV阵列符合特定预算的更常见。”

  3. Kaplan Thompson Architects.||#3

    尺寸是否重要?
    eric-
    有时我们的部落在净零概念上挂断悬挂,这是非常激励的。它可以觉得如果我们 - 真的是我们的客户 - 我们失败了。我偶尔会陷入困境。现在我没有对此进行任何正式的调查,但我打赌,如果我们让人们开始只需一点点PV即可开始,他们就会更加动力,以逐步增加它。

  4. FORTUNAT MUELLER.||#4

    1 kW的平方英尺
    修订能量的那些骨头上的骨头真的告诉你,1 kW系统需要110平方英尺吗?他们不知道他们在谈论什么。

    对于一个典型的“标准效率”模块来说,这个数字应该更接近70平方英尺。

  5. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#5

    反应Fortunat Mueller
    Fortunat,
    我那篇关于光伏系统的文章,我报告了一个1千瓦的光伏系统需要83到100 s.f.的屋顶。当然,你需要为铝框架,铝架和偶尔的阻塞,如管道排气管留下一点回旋的空间。

    不同的货架系统有不同的间距要求。

  6. Christopher Briley||#6

    我要责备菲尔......
    Fortunat,那些骨头是伟大的人!(告诉他们我们说“嗨”。也许我们正在使用旧号码或者我们的数字有点混乱。由于我在菲尔之前回复,我会责怪他!你的号码在这个主题上的任何一天都胜过我们的号码。谢谢您的帮助。

    克里斯

  7. David Bainbridge.||#7

    缺少至少一个使用案例
    你只提到了2个用例。将电源销售回电网或“离网”。您缺少至少一个其他用户案例。一些逆变器具有销售回电网的能力,偏离网格,并充当UPS。

    我有一个带有可选电池组的内陆GTFX3648逆变器。这种逆变器允许我通过电池组/光伏阵列或实用电源有任何电路。使用挂在墙上的遥控器,我可以按下按钮切换到电源。使用此设置轻松允许您从“小”开始,了解系统,并继续将PV容量增加为资金允许。当您获取更多PV面板时,您可以从“服务入口”面板将更多电路切换到逆变器面板,允许它们由源供电。

    该系统也充当UPS。如果我没有遥控器使用重新电源并且网格倒闭,系统会立即切换以重新电源以保持连接到其供电的所有电路。

    如果您在电网故障时仍然需要电力,想从小处开始,并且/或想同时使用电网和RE电力,而不需要通过把电力卖回给公用事业公司的繁文缛节,那么使用这种设置可能是一个更好的设置。

  8. David Bainbridge.||#8

    太阳能热水表
    声明:“如果您还使用太阳能热水,您将需要至少4千瓦的光伏。”没有意义。此声明是使安装尽可能简单。您通常不应该设计一个使用PV阵列加热热水的系统。与PV的低于20%相比,太阳能热面板可以在约80%的效率下加热。因此,与使用太阳能热面板相比,您需要至少4倍的屋顶空间与PVS加热热水。太阳能热面板也不会受到部分遮阳/雪盖的影响。

  9. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#9

    回复David Bainbridge
    大卫,
    你是对的 - 菲尔的陈述很令人困惑。据推测,菲尔在想象房主希望用电阻热水器或热泵热水器制造热水,而不是太阳能热系统。

    假设这是菲尔的意思,对4 kW的参考是一个头划痕。我认为大多数具有热泵热水器的房主可以产生足够的电力,使其所有热水用1.2千瓦的光伏系统制造它们;具有电阻热水器的热水器可能需要2.2-kW的光伏系统。要查看此结论背后的数学,请阅读太阳能热死了

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