高中生物知识点总结图:裝置太陽能電池板之電壓選擇

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裝置太陽能電池板之電壓選擇

 

彭耀階著.2006年9月

太陽能可說幾乎是所有生態能源之中最昂貴的一種,現在只將太陽能作精細架設技術講解豈非甚不相宜?須知道,雖然風能或水能等更加便宜,但大多數自家用户卻都不可能找到適當場合架設,況且起碼版也不太便宜,沒有千多美元都成不了事。太陽能便不同,任何自家用户只要找到一個有陽光照射到的窗户都可以裝置太陽能電池板作輔助能源,起碼版也相宜得多,三至四百美元投資便可以架設。)

 

輸出電壓:

現時可以購買到的電池板輸出電壓主要有12V,24V,48V等幾種。選用那一種電壓則有些許學問需要先行認識清楚。

 

低壓電問題:

電流流經電線時會有一部份電能在電路中散發掉,電學上稱為i-square r loss,即是散發掉的電能等如電流自乘再乘上電線的總阻值,而另一方面直流(太陽能電池板的輸出乃直流電)電功率的傳輸則等如電流乘上電壓,

P=I×V

即是說,在同一功率的傳輸上,電流和電壓成反比,電壓大則電流小,電壓小則電流大,12V電流經電線的電流大小是48V電的4倍,而電能在電路上的損耗則在把電流量自乘之後達到16倍,當考慮到從電池板到電器之間往往要透過數十米長的電線連接起來時,電線的總阻值不會太少,設法將電線中的i-squarerloss減少為原來的十六分之一實有莫大好處。從這一點上而言,48V電池板優於24V和12V電池板。

 

與蓄電池和電器配合:

如果太陽能系統的安排是即時將電池板輸出傳輸至市電的電網上,則不用考慮如何與電池和電器配合的問題,可以將48V電池板輸出接駁至48V直流電轉市電交流電壓的「同步」逆電器,再由同步逆電器輸出至雙向電能錶(Kw-h meter)的用户端便成。上述安排最省錢、最環保、電能損耗亦最少,因為可以免卻裝置蓄電池組,減少了由充電控制器和電池組所帶來的電能耗損,餘下問題只是市電供應商是否有配合措施,和裝置太陽能系統的地方是否有市電供應。

 

生態村往往處於無市電供應的偏遠角落,世上亦有不少地方的政府和市電供應商寧可多多燃煤、多多賺錢,乃至將地球和衆生一鑊熟,也不願意將電網開放給良知仍未被現代工業文明埋沒的附設再生能源的用户,在這些不能夠將太陽能接駁至電網的地方架設太陽能供電系統,電池板的輸出電壓就必須要與蓄電池和電器配合。

 

雖則48V電池板在電線傳輸耗損上分別優於24V和12V電池板4倍和16倍,但原來48V蓄電池很難找到,即使找得到,價格亦較12V蓄電池昂貴好幾倍。原因是大儲存量的蓄電池主要用於各種海陸交通工具上,尤其是汽車上,而交通工具上一般而言電池和電器之間的距離不大,而且相對而言電能在電線上的損耗量與一輛交通工具的整體能量耗用只佔上一個小得不可再小的比例,不會有人為了減少那一丁點損耗而設計使用48V電池,故此最多人使用的是12V電池。正因為如此,直流電器和直流轉交流的逆電器也是以12V為主,它們也因此價格最便宜和提供到最多樣化的產品供選擇。尤其是直流轉交流的逆電器,大功率的48VDC轉220VAC往往只可以在歐美日等先進國家才容易以訂購方式零售得到,但是12VDC轉220VAC則即使在發展中國家內也隨處可以買到,價格也非常便宜,往往只有前者價格的十分之一至二十分之一。

 

將48V電池板直接駁入12V電池又如何?技術上是可行的,電線進入電池前可先以直流降壓器(48V-12V DC converter)將電壓從48V降至12V,問題只是值不值得這樣做。此舉雖然將電線傳輸的耗損減少了16分之15,卻加上了直流降壓器的損耗, 未必化算得來。所以,除非電池板非常遠離電池組,這種安排才可以達到減少電能耗損的效果,否則還是使用12V電池板較為穩妥,這時可以減低電線的電阻值來減少損耗,例如使用較粗電線,避免使用開關,減少接駁等。