Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников
Строительные работы в Севастополе
Приводим простой пошаговый метод расчета автономной энергосистемы на солнечных батареях. Этот метод поможет Вам определить требования к системе и выбрать необходимые Вам комплектующие и материалы системы автономного электроснабжения. Расчет энергосистемы состоит из нескольких этапов: После выполнения 4 шага, если стоимость автономной системы окажется слишком велика, можно рассмотреть различные варианты уменьшения стоимости Вашей системы электроснабжения на солнечных батареях: Можете рассмотреть самодельную ветроэлектростанцию или мини ГЭС - своими руками. Составьте список устройств-потребителей электроэнергии, которые Вы собираетесь питать от автономной энергосистемы. Определите потребляемую мощность во время их работы. Большинство устройств имеют маркировку, на которой указана номинальная потребляемая мощность в ваттах или киловаттах. Если указан потребляемый ток, то нужно умножить этот ток на номинальное напряжение (обычно 220 В). Перемножается мощность на время работы для определения требуемой энергии в Вт ч в неделю. Далее все эти данные суммируются для вычисления полной нагрузки переменного тока в ватт-часах в неделю . Подсчитайте нагрузку переменного тока.Если у Вас нет такой нагрузки, то можете пропустить этот шаг и перейти к подсчету нагрузки постоянного тока. 1.1. Перечислите всю нагрузку переменного тока, ее номинальную мощность и число часов работы в неделю. Умножьте мощность на число часов работы для каждого прибора. Сложите получившиеся значения для определения суммарной потребляемой энергии переменного тока в неделю. 1.2. Далее нужно подсчитать сколько энергии постоянного тока потребуется. Для этого нужно умножить получившееся значение на коэффициент 1,2, учитывающий потери в инверторе. 1.3. Определите значение входного напряжения инвертора по характеристикам выбранного инвертора. Обычно это 12 или 24 В. 1.4. Разделите значение п.1.2 на значение п.1.3. Вы получите число Ампер-часов в неделю, требуемое для покрытия вашей нагрузки переменного тока. Подсчитайте нагрузку постоянного тока 1.5. Запишите данные нагрузки постоянного тока : 1.6. Определите напряжение в системе постоянного тока. Обычно это 12 или 24 В. (Как в п.1.3) 1.7. Определите требуемое количество А*ч в неделю для нагрузки постоянного тока (разделите значение п.1.5 на значение п.1.6). 1.8. Сложите значение п.1.4 и п. 1.7 для определения суммарной требуемой емкости аккумуляторной батареи. Это будет количество А*ч, потребляемых в неделю. 1.9. Разделите значение п.1.8 на 7 дней; Вы получите суточное значение потребляемых А*ч. 2. Оптимизируйте Вашу нагрузку На этом этапе важно проанализировать Вашу нагрузку и попытаться уменьшить потребляемую мощность как можно больше. Это важно для любой системы, но особенно важно для системы электроснабжения жилого дома, так как экономия может быть очень существенной. Сначала определите большую и изменяемую нагрузку (например, насосы для воды, наружное освещение, холодильники переменного тока, стиральная машина, электронагревательные приборы и т.п) и попытайтесь исключить их из вашей системы или заменить на другие аналогичные модели, такие как приборы, работающие на газе или от постоянного тока. Начальная стоимость приборов постоянного тока обычно выше (потому что они выпускаются не в таком массовом количестве), чем таких же приборов переменного тока, но вы избежите потерь в инверторе. Более того, зачастую приборы постоянного тока более эффективны, чем приборы переменного тока (во многих бытовых приборах, особенно электронных, переменный ток преобразуется в постоянный, что ведет к потерям энергии в блоках питания приборов). Замените лампы накаливания на люминесцентные лампы везде, где это возможно. Люминесцентные лампы обеспечивают такой же уровень освещенности при том, что потребляют в 4-5 раз меньше электроэнергии. Срок их службы также примерно в 8 раз больше. Если у Вас есть нагрузка, которую Вы не можете исключить, рассмотрите вариант, при котором Вы будете включать ее только в солнечные периоды, или только летом. Пересмотрите список Вашей нагрузки и пересчитайте данные. Выберите тип аккумуляторной батареи, которую Вы будете использовать. Рекомендуются использовать герметичные необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы, которые обладают самыми лучшими эксплуатационно-экономическими параметрами. Далее Вам нужно определить, сколько энергии Вам нужно получать от аккумуляторной батареи. Часто это определяется количеством дней, в течение которых АБ будет питать нагрузку самостоятельно без подзаряда. Дополнительно к этому параметру Вам нужно учитывать характер работы системы электроснабжения. Например, если Вы устанавливаете систему для Вашего загородного дома, который Вы посещаете только на выходные, Вам лучше установить АБ большей емкости, потому что она может заряжаться в течение всей недели, а отдавать энергию только в выходные дни. С другой стороны, если Вы добавляете фотоэлектрические модули к уже существующей системе электроснабжения на базе дизель- или бензогенератора, Ваша батарея может иметь меньшую емкость, чем расчетная, потому что этот генератор может быть включен для подзаряда АБ в любое время. После того, как Вы определите требуемую емкость АБ, можно переходить к рассмотрению следующих очень важных параметров. 3.1. Определите максимальное число последовательных "дней без солнца" (т.е. когда солнечной энергии недостаточно для заряда АБ и работы нагрузки из-за непогоды или облачности). Вы также можете принять за этот параметр выбранное Вами количество дней, в течение которых АБ будет питать нагрузку самостоятельно без подзаряда. 3.2. Умножьте суточное потребление в А*ч (см. п.1.9 расчета потребляемой энергии выше) на количество дней, определенных в предыдущем пункте. 3.3. Задайте величину глубины допустимого разряда АБ. Учитывайте, что чем больше глубина разряда, тем быстрее Ваши АБ выйдут из строя. Мы рекомендуем значение глубины разряда 20% (не более 30%), что значит что Вы можете использовать 20% от значения номинальной емкости вашей АБ. Используйте коэффициент 0,2 (или 0,3). Ни при каких обстоятельствах разряд батареи не должен превышать 80%! 3.4. Разделите п.3.2 на п.3.3 3.5.Выберите коэффициент из таблицы, приведенной ниже, который учитывает температуру окружающей среды в помещении, где установлены АБ. Обычно это средняя температура в зимнее время. Этот коэффициент учитывает уменьшение емкости АБ при понижении температуры. Температурный коэффициент для аккумуляторной батареи 3.6. Умножьте значение п.3.4 на коэффициент п.3.5. Вы получите общую требуемую емкость АБ. 3.7. Разделите это значение на номинальную емкость выбранной Вами аккумуляторной батареи. Округлите полученное значение до ближайшего большего целого. Это будет количество батарей, которые будут соединены параллельно. 3.8. Разделите номинальное напряжение постоянного тока системы (12, 24 или 48В) на номинальное напряжение выбранной аккумуляторной батареи (обычно 2, 6 или 12В).Округлите полученное значение до ближайшего большего целого. Вы получите значение последовательно соединенных батарей. 3.9. Умножьте значение п.3.7 на значение п.3.8. для того, чтобы подсчитать требуемое количество аккумуляторных батарей. 4. Определите количество пиковых солнце-часов в день для вашего места Несколько факторов влияют на то, как много солнечной энергии будет принимать Ваша солнечная батарея: Для определения среднемесячного прихода солнечной радиации Вы можете воспользоваться таблицей прихода солнечной радиации для некоторых городов России.Солнечные электростанции. Комплектация и монтаж. Цена солнечные батареи. Системы электроснабжения солнечные
Расчет автономной системы электроснабжения на солнечных батареях
Расчет автономной Системы электроснабжения на солнечной энергии
Описание нагрузки постоянного тока Ватт X часов/неделю = Вт*ч/неделю X = X = Всего Температура в градусах коэффициент Фаренгейта Цельсия 80F 26.7C 1.00 70F 21.2C 1.04 60F 15.6C 1.11 50F 10.0C 1.19 40F 4.4C 1.30 30F -1.1C 1.40 20F -6.7C 1.59 Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации, кВт*ч/м2
*для справки: при ярком солнце мощность солнечного излучения - 1000 Вт/м2, при темной облачности может быть и 50 Вт/м2
Выработка электроэнергии солнечной фотоэлектрической батареей (СБ) зависит от угла падения солнечных лучей на СБ. Максимум бывает при угле 90 градусов. При отклонении от этого угла все большее количество лучей отражается, а не поглощается СБ.
Зимой приход радиации значительно меньше из-за того, что дни короче, облачных дней больше, Солнце стоит ниже на небосклоне. Если Вы используете Вашу систему только летом, используйте летние значения, если круглый год, используете значения для зимы. Для надежного электроснабжения выбирайте из среднемесячных значений наименьшее для периода, в течение которого будет использоваться ФЭС.
Выбранное среднемесячное значение для худшего месяца нужно разделить на число дней в месяце. Вы получите среднемесячное количество число пиковых солнце-часов, которое будет использоваться для расчета Вашей СБ.
Далее необходимо определить общее количество модулей, необходимых для вашей системы.
Ток в точке максимальной мощности Impp может быть определен из спецификаций модулей. Вы также можете определить Imppподелив номинальную мощность модуля на напряжение в точке максимальной мощности Umpp (обычно 17 - 17.5 В для 12 - вольтового модуля).
5.1. Умножьте значение п. 1.9 на коэффициент 1.2 для учета потерь на заряд-разряд АБ
5.2. Разделите полученное значение на среднее число пиковых солнце-часов в вашей местности. Вы получите ток, который должна генерировать СБ
5.3. Для определения числа модулей, соединенных параллельно разделите значение п. 5.2 на Impp одного модуля. Округлите полученное число до ближайшего большего целого.
5.4. Для определения числа модулей, соединенных последовательно, разделите напряжение постоянного тока системы (обычно 12, 24, 48 В) на номинальное напряжение модуля (обычно 12 или 24 В).
5.5. Общее количество требуемых фотоэлектрических модулей равно произведению значений п. 5.3 и п. 5.4.
Для расчета стоимости фотоэлектрической системы электроснабжения нужно сложить стоимости СБ, АБ, инвертора, контроллера заряда АБ и соединительной арматуры (провода, выключатели, предохранители и т.п.)
Стоимость солнечной батареи равна произведению значения п.5.5 на стоимость одного модуля. Стоимость аккумуляторной батареи равна произведению значения п.3.9 на стоимость одной аккумуляторной батареи. Стоимость инвертора зависит от его мощности и типа. Стоимость соединительной арматуры можно принять примерно равной 0,1-1% от стоимости системы.
Пример расчета автономной системы электроснабжения на фотоэлементах.
(*Цены приведены для примера и могут сильно отличаться у разных производителей)
Основываясь на данных расчета Вам необходимо выбрать основные компоненты автономной энергосистемы на солнечных батареях.
Это:
- Контроллер заряда
- Инвертор
- Соединительные провода
- Предохранители, переключатели и разъемы
- Измерители и индикаторы
- Инструмент для монтажа
- Резервный генератор (не обязательно)
Выбор оборудования
Панели фотоэлементов
При подборе панелей помимо их мощности следует учитывать три фактора — их геометрию, номинальное выходное напряжение и тип фотоэлементов.
Выбор размеров панели
Геометрия определяется конкретными условиями установки, и здесь трудно дать общие рекомендации кроме одной — если у вас есть возможность выбора между большой панелью и несколькими маленькими, лучше взять большую — более эффективно используется общая площадь и будет меньше внешних соединений, а значит,будет выше надёжность. Размеры готовых панелей не слишком велики и не превысят полтора-два квадратных метра при номинальной мощности до 200-250 Вт. Панели небольших размеров (возможно, на меньшее номинальное напряжение) их следует использовать только там, где невозможно установить более крупные панели.
Для достижения нужных значений номинального напряжения и номинальной мощности панели можно объединять в последовательные сборки, которые затем коммутируются параллельно — аналогично тому, как коммутируется банк аккумуляторов. Как и в случае аккумуляторов, в одной сборке следует использовать только однотипные панели.
Обычно панели заводского изготовления имеют прямоугольную форму с соотношением сторон 1:2 или близким к нему. Поэтому если надо монтировать их вплотную в несколько рядов, то их можно размещать «стоя» (длинной стороной вертикально) или «лёжа на боку» (длинной стороной горизонтально). Возникает вопрос — какую ориентацию предпочесть? Ответ — ту, при которой во время движения Солнца минимум панелей будут испытывать полутень, так как даже один затенённый элемент резко снижает выработку всей панели. Например, если в предполагаемом месте установки возможно наиболее вероятно вертикальное смещение границы затенения (от конька соседской крыши, от высокого глухого длинного забора, от полосы кустарника, от верхушек близкого леса и пр.), то панели лучше располагать «лёжа на боку». Если тень в основном будет перемещаться по горизонтали от одной боковой стороны к другой (скажем, тени от угла высокого дома, от толстого столба, от высокого дерева), то панели будем располагать «стоя». Дополнительно можно заметить, что при вертикальном расположении панелей меньше число горизонтальных стыков, что способствует лучшему смыванию грязи и сходу снега с панелей, поэтому панели, которые ничто не будет затенять, лучше монтировать «стоя». Но если возможно затенение панелей, то приоритетно преимущественное направление затенения и выхода из тени.
Выбор напряжения солнечной батареи
С напряжением тоже всё просто — лучше выбирать 24-вольтовые панели, поскольку рабочие токи у них вдвое меньше, чем у 12-вольтовых той же мощности. Панели одинаковой мощности одного и того же производителя, рассчитанные на разное напряжение, обычно различаются лишь внутренней коммутацией фотоэлементов. Панели с номинальным напряжением выше 24 В встречаются редко и обычно собираются из более низковольтных. 12-вольтовые панели, на мой взгляд, оправданы лишь в двух случаях — для маломощных систем, где 12 вольт являются рабочим напряжением инвертора, а также если по архитектурным или конструктивным соображениям необходимо использовать панели малого размера, для которых не существует вариантов на 24 В.
При индивидуальной сборке панелей из отдельных фотоэлементов не нужно забывать о защитных диодах в каждой цепочке для предотвращения протекания обратного тока при неравномерной засветке. В противном случае мощность, выработанная освещёнными секциями панели, вместо полезной нагрузки будет выделяться на затенённом фотоэлементе, а это чревато его перегревом и полным выходом из строя (неосвещённый фотоэлемент в этой ситуации окажется открытым диодом). Допускаемый прямой ток защитных диодов должен быть больше, чем ток короткого(коротыша) замыкания защищаемой цепочки фотоэлементов при максимальной освещённости.
Типы фотоэлементов
Наконец, надо выбрать тип фотоэлементов. В настоящее время наиболее часто предлагаются (распространенные) фотоэлементы на монокристаллическом или поликристаллическом кремнии. Монокристаллический кремний обычно имеет КПД в районе 16-18%, а поликристаллический — 12-14%, зато он несколько дешевле. Однако в готовых панелях цена за ватт (т.е. в пересчёте на вырабатываемую мощность) получается почти одинаковой, и монокристаллический кремний может оказаться даже выгодней. По такому параметру, как степень и скорость деградации, разницы между ними практически да и фактически нет. В связи с этим выбор в сторону монокристаллического кремния очевиден — при равной мощности панели из него компактнее. Кроме того, при снижении освещённости монокристаллический кремний обеспечивает номинальное напряжение выше и дольше, чем поликристаллический, а это позволяет получать хоть какую-то энергию даже в очень пасмурную погоду и в лёгких сумерках. Зато у поликристаллического кремния обычно ниже напряжение холостого хода (у монокристаллического оно может превышать номинал вдвое), ниже и напряжение максимальной мощности. Но если подключать панель к инвертору и аккумулятору не напрямую, а через современный контроллер, то это не имеет существенного значения.
Выбор размещения и суммарной мощности панелей
Очевидно, что обычно нет смысла выбирать суммарную мощность панелей фотопреобразователей больше мощности инвертора. Тем не менее, такое превышение может быть оправдано при наличии мощной постоянной нагрузки и мощного блока аккумуляторов или в расчёте на длительные периоды пасмурной погоды.
Ещё одним интересным вариантом, когда суммарная мощность панелей может существенно превосходить как мощность инвертора, так и мощность, нужную для зарядки аккумуляторов, является их размещение на противоположных стенах коттеджа или на очень крутых скатах крыши (наклон ската не менее 45°), если они ориентированы на запад и восток — тогда мощность каждого поля солнечных батарей (восточного и западного) может достигать 80% от полной требуемой мощности системы, а мощность фотопанелей, подключённых к одному контроллеру, может превышать его номинальную мощность почти в полтора раза! Дело в том, что прямые лучи(солнца) не могут одновременно освещать две противоположные стены или два противоположных крутых ската крыши, а мощность, выдоваемых батареей при отсутствии прямой засветки, падает раз в 10 (во избежание перегрузки контроллера берём её с двух-кратным запасом, отсюда и получается цифра 80%, а не 90%). Да, такая «сплит-система» будет дороже, чем «моноблочная» система с той же рабочей мощностью, но с единым(общем) полем фото-панелей, ориентированным на юг, — ведь панелей надо больше! В чём же преимущество «сплит-системы» над «моноблочной»?
В период длинных дней, когда Солнце всходит на востоке или даже северо-востоке, а заходит на западе или северо-западе, одно из полей «сплит-системы» всегда будет освещено Солнцем и потому будет выдавать хорошую мощность. Лишь в полдень лучи солнце будут скользить по обоим полям панелей, но в это время солнечный свет максимален, и воспринимаемое обоими панелями излучение весьма существенно. В то же время ориентированный на юг «моноблок» даёт мощный максимум выработки в середине дня, но утром или вечером его выработка обусловлена лишь рассеянымсветом а значит минимальна. Между тем именно в это время хорошо бы зарядить аккумуляторы после ночи или на ночь! В пасмурную погоду облака рассеивают свет, и его одинаково успешно воспринимают оба поля фотопанелей, так что общая выработка «сплит-системы» превосходит «моноблок» прямо пропорционально суммарной мощности всех панелей (но сама выработка достаточно мала, что исключает опасность перегрузки контроллера заряда). Лишь в короткие солнечные зимние дни ориентированный на юг «моноблок» по дневной выработке будет превосходить эту «сплит-систему». Но на большей части территории России зима пасмурная, а в пасмурные дни важна суммарная мощность всех фотопанелей, так что и здесь «моноблок» проигрывает сплит-системе. Особенно очень эффективно такое размещение фото-панелей в южных районах, где меньше разность между летними и зимними днями и даже зимой солнце поднимается очень высоко и достаточно далеко заходит на восток и запад.
Если же дом ориентирован по сторонам света не стенами, а углами, то можно разместить поля фотопанелей не на противоположные стороны (восток и запад), а на смежные юго-восток и юго-запад, — тогда и зимой даже в нашей Средней полосе эта система будет вне конкуренции, хотя во избежание перегрузки контроллеров «избыток» мощности, возможно, придётся снизить до 70%, а то и до 50% (точная цифра определяется конкретными условиями размещения панелей). Наконец, можно попытаться ориентировать фотопанели на все три «солнечные» стороны света — восток, юг и запад, — но такое лучше предусматривать на стадии проектирования дома и «посадки» его на местность.
При подсоединение панелей к контроллеру нужно следить, чтобы их суммарный максимальный ток не превышал 80% .. 90% от номинального тока контроллера. Пример, для 10-амперного ШИМ-контроллера суммарный ток должен составлять не более 8 .. 9 А. Запас необходим для того, чтобы контроллер мог выдержать выработку, например, в ясный зимний день, когда белый снег, хорошо отражающий свет, способствует перезасветке фотоэлементов по сравнению с расчётной, а умеренный мороз немного повышает их КПД. Таким образом, к одному 10-амперному контроллеру с ШИМ можно подключить панели на 24 В суммарной мощностью 300 Вт, а на 12 В — всего 150 Вт. Для контроллеров с MPPT, превращающих «излишек» напряжения в дополнительный ток, необходимый запас по номинальному току может быть ещё больше и суммарный ток батарей может быть ограничен вплоть до 60% .. 75% от тока, отдаваемого контроллером в нагрузку, то есть мощность панелей, подключаемых к 10-амперному контроллеру с MPPT, не должна превышать 220 .. 240 Вт при 24 В и вдвое меньше при 12 В. Обычно заводы производители контроллеров указывают допустимую суммарную мощность или номинальный суммарный ток подключаемых к ним панелей фотоэлементов.
bazila.net
Автономные системы электроснабжения для дома на солнечных батареях
Предлагаем Вашему вниманию готовые комплекты систем электроснабжения на солнечных батареях для решения конкретных задач (солнечная электростанция для автомобиля, резервное и автономное электропитание для дачи, системы автономного электроснабжения для дома, инверторные системы бесперебойного энергоснабжения для коттеджа, ИБП, автономный источник питания 12 Вольт для освещения и т.п.)
Все представленные здесь готовые решения являются не просто наборами комплектующих, а реальными системами, прошедшими тестирование в техническом отделе нашей компании и успешно эксплуатирующиеся нашими покупателями. Все готовые решения комплектуются всеми необходимыми кабелями и соединителями, так что покупателю остается только соединить разъемы по прилагающейся схеме, закрепить солнечные панели на крыше или на стене дома и пользоваться ими.
Если Вы не нашли среди готовых комплектов нужного Вам решения, звоните нам по телефону 8 (495) 619-39-43 и мы поможем подобрать оборудование для решения Вашей задачи. Также Вы можете отправить нам заявку по электронной почте или через форму обратной связи.
Каталог солнечных электростанций и ИБП
Использование солнечной энергии для дома становится все популярнее в России. И хотя пока не идет речи об экономии электричества по причине отсутствия государственной поддержки использования возобновляемых источников электроэнергии в частных домах и квартирах, но в тех местах, где нет магистральной электросети, использование энергии Солнца гораздо выгоднее использования топливных генераторов 220/380 Вольт.
Стоимость оборудования загородного дома солнечными батареями достаточно высока. Причем, в Московской области и в средней полосе России выработка электроэнергии от фотоэлектрической станции в зимнее время в 5-10 раз меньше, чем летом. В связи с этим нужно понимать, что автономное солнечное энергоснабжение домов выгодно только в весенне-летний период, а осенью и зимой периодически придется использовать бензиновый или дизельный электрогенератор для подзарядки аккумуляторов при длительной пасмурной погоде.
Кроме фотоэлектрических систем, большое распространение получили инверторно-аккумуляторные системы резервного электроснабжения, которые кроме своей основной функции источника бесперебойного питания при отключении света, обладают также возможностью увеличения мощности сети, используя энергию в аккумуляторах. На основе таких систем возможно создание гибридных систем электроснабжения, отличительной особенностью которых является приоритетное использование солнечной энергии.
Системы автономного электроснабжения по низким ценам покупайте в интернет-магазине Solnechnye.RU
www.solnechnye.ru
Автономное солнечное электроснабжение дома
В этой статье мы подробно рассмотрим вопрос автономного электроснабжения дома, дачи или даже офиса. Вся проблема такого электроснабжения жилища или другого любого здания, заключается в наличии источника альтернативного типа, он очевиден- это Солнце. Поскольку солнце является неиссякаемым источником энергии, солнечное электроснабжение строится именно на использовании его излучения.
Для того чтоб ваш частный дом стал автономным, нужна солнечная электростанция. Солнечный комплект для дома, можно приобрести различной мощности, все зависит от ваших потребностей - кстати от этого, будет зависеть и цена комплекта.
В принципе, если подойти к вопросу, как сделать автономное электроснабжение у себя дома в короткие сроки, то при наличии свободных средств, можно обратится в любую компанию которая занимается продажей и установкой солнечных батарей. Вам все рассчитают, сделают в кратчайшие сроки- буквально за день-два.
С помощью солнечных батарей, можно обеспечить электроэнергией весь дом со всеми коммуникациями, и отказаться от централизованого электроснабжения полностью, если применять солнечную автономную электростанцию мощностью 5 Квт.
Система солнечного электроснабжения
Автономное солнечное электроснабжение для дома, должно состоять из необходимых для этого блоков:
- Системы солнечных панелей
- Системы контроля энергии
- Блока аккумуляторных батарей
- Инвертора подходящей мощности
Электроснабжение на солнечных батареях - это автономные устройства, которые служат на протяжении многих лет, имеют отличный потенциал, и являются экономически более эффективными.
Система солнечных панелей - энергия, создаваемая солнечными батареями размещенными на крыше дома, является постоянным током, который не подходит для питания бытовых приборов, а потому она должна быть преобразована в переменный ток, такой как в обычной розетке.
Система контроля энергии - позволяет узнавать количество вырабатываемой энергии солнечными панелями, контролировать полноценный заряд аккумуляторного блока. Основными критериями покупки того или иного контроллера, является его мощность: величина входного напряжения, и сила тока которую он способен выдержать.
Система аккумуляторов - дает возможность запастись, сохранить, определенное количество постоянного тока в зависимости от совокупной емкости.
Если вы желаете подключать прожорливые бытовые приборы к альтернативным источникам электроснабжения, тогда нужно позаботится о большом количестве аккумуляторов.
На фото выше, представлен очень мощный для дома аккумуляторный блок из гелевых батарей- 12 шт. по 200 Амп*Ч. Грубо говоря запас энергии составит 24 Квт.
Инвертор - по сути является преобразователем постоянного тока (12-24 В) в переменный (220 В). Номинальная (рабочая) мощность инвертора, позволяет одновременно включать несколько приборов с большой потребляемостью, что создает дополнительный комфорт.
Для автономности дома, отлично подойдет инвертор с номиналом 5 Квт. (такой как на фото) при выборе инвертора важно чтоб на выходе была (чистая синусоида)это позволит расширить спектр подключаемой чувствительной электроники.
Как вы уже поняли, автономная система электроснабжения должна проэктироваться на тщательном расчете, поскольку каждая из выше описанных систем, зависима друг от друга. Вы должны учитывать много мелочей, к примеру: соотношение солнечных панелей на крыше с аккумуляторным блоком.
Солнечные панели должны выдавать достаточно эенергии, чтоб успевать зарядить аккумуляторы на протяжении дня. В тоже время накопленной энергии для автономии, должно хватать чтоб дотянуть до утра. В прочем рассчет системы электроснабжения лучше доверить специалистам, ведь потребность у каждого дома существенно различается.
Автономные электростанции для дома очень выгодное вложение, учитывая постоянный рост цен на энергоносители , окупаемость систем примерно колеблется от 5 до 10 лет- в зависимости от мощности и поставленной цели.
Система автономного электроснабжения квартиры
Для решения задачи автономного электроснабжения квартиры, можно использовать небольшие солнечные электростанции, которые можно разместить даже на балконе, или большие, как показано на фото.
В качестве резервного энергоснабжения, достаточно минимального комплекта оборудования, куда будет входить инвертор и несколько аккумуляторов.
Автономные Ветро-солнечные системы
Автономное электроснабжение от энергии Ветра и Солнца одновременно- называются гибридные! Такая система призвана макимально использовать альтернативную энергию на обьекте который должен стать полностью автономным.
В состав системы входят набор солнечных панелей и ветрогенератор, это дает возможность получать энергию даже в совсем плохую ветренную погоду, когда эффективность солнечных батарей минимальна.
Автономные источники энергии призваны не только экономить на счетах, но обеспечить независимость от форсмажорных обстоятельств. Кроме того они дают большую универсальность подключения разной техники в доме. Эксплуатация энергосистем не требует особых профессиональных навыков.
Здесь можно посмотреть видео автономных систем.
Если у Вас возникли вопросы по полному или частичному электроснабжению своего частного дома, автономному отоплению частного дама, пишите в форме коментариев ниже- с радостью отвечу как пользователь с 5 летним стажем.
solar-batarei.ru
Система солнечных батарей для дома – преимущество и недостатки системы, возможна ли обеспечить полную автономность энергии и отопления при помощи солнечных батарей в частном доме?
Краткое содержание статьи:
Технологии, связанные с выработкой возобновляемой энергии, развиваются быстрыми темпами. Современные комплексы фотоэлектрических энергосистем способны преобразовывать энергию Солнца в электрическую. Теперь система солнечных батарей для дома или загородной дачи считается не роскошью, а отличным способом стать энергетически независимым.
Выбор солнечной системы
Энергия Солнца – неиссякаемый и дешевый источник экологически чистого электричества. В первую очередь – это выгодно. Но перед покупкой подобного комплекта, нужно разобраться в некоторых нюансах.
Солнечные системы можно разделить на два типа:
- Малые. Такие системы не способны в полной мере обеспечить жилище электроэнергией;
- Большие. Способны обеспечить дом не только электроэнергией, но и участвовать в организации отопительной системы.
Основа энергетического комплекса – фотоэлектрические элементы. На отечественном рынке массово продают следующие типы:
|
Название |
Материал |
Срок службы |
КПД |
Характерные особенности |
|
Монокристаллические |
чистый кремний |
45-50 лет |
18-21% |
Высокая мощность, компактные размеры. |
|
Поликристаллические |
поликристаллический кремний |
30-35 лет |
14-15% |
Простота в производстве. Малая стоимость. |
|
Тонкопленочные (аморфные) |
кремний |
10-12 лет |
9-10% |
Относительно низкая себестоимость и эстетичный вид. |
Как видно из таблицы, КПД панелей достаточно низок. Но постоянное усовершенствование материалов и конструкций солнечных пластин, постепенно увеличивают этот показатель. В частности появляются гибридные варианты конструкций. КПД таких панелей превышает отметку в 25%.
В данном видео Максим Стасов расскажет, как устроена автономное энергоснабжение в его доме, покажет, как это все работает:
Преимущества и эффективность солнечных модулей
Приобретая солнечные системы, владелец получает следующие преимущества:
- Неисчерпаемый источник энергии. Пока есть доступ к энергии Солнца – есть обеспечение жилища электроэнергией;
- Конструкция не содержит токсичных элементов. Использование солнечных систем не вызывает загрязнения окружающей среды;
- Бесшумность. Выработка электроэнергии не сопровождается шумом;
- Сокращение расходов. Разовая инвестиция в солнечные модули окупается в течение 2-3 лет, после чего вы не оплачиваете электроэнергию годами.
Эффективность технических параметров солнечных модулей зависит от следующих факторов:
- Пайка элементов. Если пайка элементов некачественна, повышается возможность прогорания контакта;
- Герметизация элементов. При некачественной герметизации модуля системы, внутри конструкции накапливается влага, которая может нарушить контактную схему элементов;
- Качество модулей. Общая эффективность системы может быть разной, и зависит от качества использованных в конструкции материалов и оборудования.
Важный момент: батареи системы должны находиться под действием солнечных лучей длительное время. Расположение панелей на южном и восточном скате крыши значительно увеличит дневную выработку солнечной энергии. Частичное затемнение заметно снижает КПД конструкции.
Планирование автономной солнечной системы.
Перед тем как купить солнечную систему, следует рассмотреть важные аспекты, учет которых может повлиять на окончательный выбор конструкции:
- Площадь. Важно учитывать площадь крыши отведенной для монтажа фотоэлектрической энергосистемы. Если она ограничена – лучше всего использовать эффективные монокристаллические батареи;
- Прочность основания. Выдержит ли крыша вес солнечных батарей? Если постройка дома датируется серединой прошлого века, следует сделать дополнительные расчеты;
- Эффективность работы и стоимость. Насколько эффективную систему вы хотите получить? Естественно, что мощная солнечная система стоит дорого. В этом вопросе в паре КПД/стоимость нужно найти «золотую середину».
Размеры солнечных батарей отвечают за мощность, которая находится в диапазоне 100-150 Вт на 1 м². Для формирования эффективной фотоэлектрической энергосистемы, нужно знать суточную потребность в энергии, и, комбинируя панелями различной площади, достичь необходимого результата.
Система солнечного электроснабжения дома
Надоели перепады электроэнергии? Пора рассмотреть популярные конфигурации солнечных систем для дома:
- Автономная. Используется для обеспечения электроэнергией дома при полном отсутствии сети электропередач. В комплект входит солнечная батарея, аккумуляторная батарея и контроллер заряда;
- Сетевая. Вся выработанная электроэнергия поставляется непосредственно в сеть. Система аккумуляции в такой системе отсутствует. В состав входит солнечная батарея и сетевой инвертор;
- Гибридная. Помимо солнечных батарей, в сеть включается дополнительный источник энергии (тепловой насос, ветряная электростанция и т.п.). Этот вариант значительно повышает надежность системы.
Важный момент: система сетевой конфигурации способна обеспечивать жилище электричеством только в дневное время суток. Ночью дом следует подпитывать посредством местной ЛЭП.
Солнечная система отопления частного дома
С солнечным электроснабжением разобрались, а что делать в частном доме с автономным отоплением? Хватит ли на это энергии, ведь интенсивность солнечных лучей в зимнее время года значительно уменьшается. Ответ прост – для обогрева частного дома при помощи солнечных панелей подойдет воздушная система отопления:
|
Тип системы отопления |
Воздушная |
Водяная |
|
КПД |
92-95% |
50-55% |
|
Электропотребление (на каждые 100 м² помещения) |
400 Вт |
1000-1200 Вт. |
Делаем расчёт: в среднем 1 м² солнечной батареи вырабатывает около 150 Вт. В зимнее время года этот показатель может уменьшиться в два раза (все зависит от региона страны) до 75 Вт:
400 Вт/75 Вт=5,3 м²
Площадь солнечной панели для организации автономного воздушного отопления составит чуть более 5 квадратов. Для частного дома это пустяки, а если сюда добавить простой монтаж и отсутствие протечек – данный вариант можно назвать идеальным.
Можно сделать вывод: система солнечных батарей для дома позволит потребителю стать полностью независимым от тарифов ЖКХ. Получая в свое расположение автономную систему энергообеспечения, человеку также станут не страшны природные катаклизмы, которые способны повредить линии электропередач и обесточить целые районы.
Ну и самое главное – экология: переход на «чистые» источники энергии, позволит сохранить и передать природу нашей планеты будущему поколению чистой, прекрасной и безупречной.
Видео: устройство домашних солнечных батарей
В данном ролике Андрей Лапочкин покажет, как работает автономная система из солнечных батарей в сибирской тайге:
1-vopros.ru
АВТОНОМНЫЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ВЕТРОВОЙ И СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
Каждый из нас не раз сталкивался с внезапными отключениями электроэнергии, скачками напряжения в сети, выводящими из строя дорогостоящие электроприборы. Альтернативные источники энергии позволят забыть обо всех неприятностях, связанных с перебоями в электроснабжении и, если еще несколько лет назад, из-за высокой стоимости, такие энергосистемы являлись в нашей стране штучным товаром, то прорыв в начале 21 века в технологиях альтернативных возобновляемых источников энергии и, прежде всего, солнечной, значительно повысил доступность систем экологичной энергии. Собственное независимое электроснабжение, без перебоев, шума и загрязнений окружающей среды – вот неполный перечень преимуществ собственных систем, работающих на возобновляемых источниках энергии. Стоимость установки всех «зеленых» систем электроснабжения пока еще довольно высока, но достаточно быстро окупается (в зависимости от местных условий), что послужило одной из причин растущей популярности альтернативных систем энергообеспечения. Разумеется, незнакомые широкому потребителю технологии, отечественное производство, не приспособленное к выпуску компонентов систем достаточного качества и, как следствие, вынужденное использование импортной, более дорогой продукции, тормозят распространение альтернативной, в том числе и солнечной, энергетики в различных регионах России. Как разобраться неспециалисту в новых видах товаров, на какие характеристики обращать внимание? В любом случае необходима консультация профессионалов, обладающих необходимым опытом, которые порекомендуют подходящий именно Вам оптимальный вариант.
Каждый из альтернативных источников энергии (как возобновляемый, так и невозобновляемый) имеет не только преимущества, но и недостатки. У солнечных – высокая стоимость установки, у ветряных – непостоянство ветра, у жидкотопливных (ЖКТ) – стоимость эксплуатации. Поэтому для наибольшей надежности электрообеспечения рекомендуется использовать гибридную систему, объединяющую два, а то и все три вида систем, что позволяет использовать преимущества всех компонентов, полностью нивелируя недостатки.
Солнечные панели в автономных системах электроснабжения обычно применяются для обеспечения сравнительно небольших потребностей в электроэнергии (до 20 кВт), а также в удаленных местах, где отсутствует возможность установки ветрогенераторов. Солнечные панели являются наиболее предпочтительным вариантом в тех случаях, если электроэнергии требуется немного, так как они более надежны в обеспечении энергией, в сравнении с ветроустановками, не нуждаются в установке мачты, да и места занимают меньше и при размещении на крыше практически не видны снаружи, не портят общий вид здания.
Чтобы увеличить общую эффективность автономной системы электроснабжения все чаще используют гибридные системы электроснабжения. Основным источником энергии в гибридной системе является ветряной двигатель и, поскольку он почти в два раза дешевле солнечной панели, устанавливать его имеет смысл, если, конечно, позволяют условия. Набор из фотоэлектрических солнечных панелей является вспомогательным источником энергии, вырабатывающим энергию в периоды длительного «штиля». Введение в состав такой системы дизель-генератора еще более повышает надежность системы, позволяет обезопасить себя от любых капризов погоды. Достаточно распространена практика применения в двухкомпонентной гибридной системе дизель-генератора вместо солнечных панелей, исходя из цены установки. Но, в конечном итоге, такое решение, особенно для маломощных систем неоправдано. Использование солнечных панелей предпочтительней, поскольку они работают постоянно и снижают разрядку аккумуляторов, что продлевает их ресурс.
Такие системы, в состав которых входит и ветрогенератор и солнечная батарея, целесообразно использовать прежде всего потому, что ветер может стихнуть, а солнце бывает почти всегда (Рисунок 1). Для того чтобы фотоэлектрическая система производила электроэнергию, необязательно наличие прямого солнечного излучения, солнечные панели способны улавливать и рассеянный солнечный свет, правда электроэнергии в пасмурную погоду вырабатывается намного меньше.
Рисунок 1. Автономная система электроснабжения, в которую входит ветрогенератор и солнечная батарея
Солнечные панели имеют высокий ресурс, не менее 40 лет, при условии правильной эксплуатации. Даже крупный град, снег и прочие неблагоприятные погодные воздействия не влияют на работоспособность батарей. Минимально необходимое обслуживание – это очистка поверхности панелей от снега и пыли, что увеличивает эффективность улавливания солнечных лучей. Выработку электроэнергии солнечными батареями можно увеличить почти в два раза, если использовать систему слежения за солнцем, т. е. систему, поворачивающую батарею вслед за солнцем в течение всего светового дня.
Гибридные автономные электростанции лучше всего использовать для круглогодичного получения энергии: в зимнее время, когда солнца мало, основная нагрузка приходится на ветроустановку, а в летний период – на солнечные батареи.
Для частного загородного дома обычно применяются гибридные станции с мощностью солнечных батарей от 160 до 1000 Вт и мощностью ветрогенератора 500 или 1000 Вт. Эти гибридные ветросолнечные станции небольшой мощности производит китайский завод Shenshou Wind Driven. Для ветроустановки мощностью менее 500 Вт напряжение на стороне постоянного тока составляет 24В, а для ветроустановок мощностью 1000 Вт – 48 В (Рисунок 2). Подключение к системе солнечных батарей любой мощности осуществляется через контроллер заряда. Ветросолнечные системы позволяют максимально полно использовать альтернативные источники энергии, поскольку комбинация двух источников дает увеличение генерируемой энергии.
Рисунок 2. Ветросолнечная система автономного электроснабжения
Помимо ветрогенератора и солнечных батарей в такую гибридную систему входят аккумуляторные батареи, инвертор и контроллер заряда-разряда. Солнечные панели можно разместить как на крыше дома, так и на специальных стойках в наиболее подходящем месте с максимальной освещенностью. Состав гибридной ветросолнечной системы следующий:
- фотоэлектрическая система, состоящая из солнечных модулей, соединенных параллельно-последовательно, преобразует лучистую энергию Солнца в электрический ток постоянного напряжения. При монтаже важно соблюдать пространственную ориентацию и угол наклона солнечных панелей, обеспечивающих максимальную эффективность системы;
- ветрогенераторы. Турбины ветрогенераторов устанавливаются на вершине специальной мачты (на высоте 11 или 17 м), где ветер имеет максимальную скорость. Служат преобразователями кинетической энергии воздушных потоков в электрическую энергию;
- контроллер преобразует напряжение, поступающее от солнечной батареи и ветрогенератора в адаптированное к аккумуляторной батарее напряжение;
- аккумуляторные батареи состоят из одного или нескольких элементов (блоков), образующих аккумуляторную батарею необходимой емкости и напряжения;
- инвертор, служащий преобразователем постоянного напряжения аккумуляторной батареи в переменное, необходимое для запитывания большинства электронагрузок. Выходная мощность инвертора является выходной мощностью всей ветросолнечной системы;
- нагрузка – это совокупность потребителей электроэнергии, запитываемых, как правило, переменным напряжением инвертора и, при наличии нагрузок постоянного тока, постоянным напряжением аккумуляторной батареи.
Гибридная ветросолнечная система рассчитана на обеспечение энергией потребителей 220 В/50 Гц.
Желательно при достаточной площади участка и отсутствии преград в окружающем рельефе установить автоматическую следящую систему за положением солнца по азимуту.
Ветросолнечная система может применяться как в качестве автономного источника электроэнергии, так и может быть резервной системой электроснабжения. Гибридные ветросолнечные системы рассчитываются согласно данным по потребляемой мощности, а также солнечного и ветрового потенциала региона.
В качестве резервного источника электроснабжения в фотоэлектрическую или ветросолнечную систему может вводиться дизель- или бензогенератор (Рисунок 3). Состав гибридной системы в общем случае будет следующим:
- фотоэлектрическая батарея или ветроэлектрическая станция. Если поблизости есть водопад, плотина или просто речка с быстрым течением, то возможно использование микроГЭС;
- резервный бензо- или дизельгенератор мощностью 3-20 кВт;
- блок бесперебойного питания со встроенным контроллером заряда-разряда АБ;
- АБ;
- электронагрузки.
Рисунок 3 – Солнечная электростанция с резервным источником электроснабжения
ЖТГ (жидкотопливный генератор) может использоваться как резервный источник электроснабжения, когда вырабатываемой мощности не хватает, например в часы пиковой нагрузки, либо в вечернее время. Кроме этого, от ЖТГ можно производить экстренный заряд аккумуляторной батареи, в случае ее разрядки до опасного уровня. Если требуется кратковременно подключить нагрузку большой мощности (стиральную машину, станок) и др., то на это время целесообразно подключить Ваш жидкотопливный генератор и питать нагрузку от него. При этом одновременно происходит подзарядка аккумуляторов. Остальное время нагрузка питается, как обычно, через инвертор от аккумуляторной батареи. Для максимального использования энергии, в случаях включения в систему ЖТГ, возможно помимо электроэнергии получать дополнительное тепло, производимое работой ЖТГ. Для этого на выхлопную трубу устанавливают теплообменник либо предусматривают отбор тепла от охлаждающей ЖТГ жидкости. В этом случае получается, так называемая, когенерационная установка, которая производит не 20-30 процентов энергии (когда вырабатывается только электричество), а 70-90% в совокупности, учитывая использование тепловой энергии, выделяемой при работе ЖТГ. Автономные электростанции, основанные на применении только дизельгенераторов, не рассчитаны на неравномерность потребления, которая бывает максимальной в определенные пиковые часы и минимальна в утреннее время суток. Колебания выдаваемой мощности, регулярные включения-выключения быстро выводят из строя генератор, способствуют уменьшению его ресурса. Работа дизель- или бензогенератора в качестве резервного источника электроснабжения в гибридной системе является оптимальным решением. При наличии ясной погоды или ветра в гибридной системе работает ветросолнечная система, заряжая при этом аккумуляторы либо питая потребителей. Когда системы на возобновляемых источниках (солнечные батареи и ветроустановки) начинают выдавать недостаточное количество мощности, включается дизельгенератор, компенсируя недостаток.
Экономия топлива, уменьшение затрат на его транспортировку, которые увеличиваются с удаленностью от центральных систем энергообеспечения, бесшумность, поскольку дизель-генератор будет включаться лишь в удобное для потребителя время и, конечно, увеличение надежности всей системы электроснабжения – вот основные преимущества применения гибридной системы. Немаловажное значение имеет и экологический фактор: применение фотоэлектрической системы либо ветрогенератора или ветросолнечной установки даже в дополнение к существующей системе на традиционных видах топлива внесет свой вклад в экологическую чистоту вашей энергосистемы.
Приведем примеры типовых гибридных систем автономного электроснабжения.
- «Малый гибридный» 2,6 кВт
Эта ветросолнечная система предназначена для работы осветительных приборов, электробытовых приборов, ЖК телевизора, телефонов, зарядных устройств, ноутбука и других потребителей средней мощности. Мощность ветрогенератора составляет 2 кВт, а солнечных панелей – 585 Вт. В месяц такая система производит около 600 кВт.ч. электроэнергии, что вполне обеспечивает нужды небольшой семьи. Ветросолнечная система «Малый гибридный» является наиболее оптимальным вариантом в соотношении цена-качество. В случае безветренной погоды, электроэнергия вырабатывается лишь параллельно работающими солнечными панелями, которые производят электроэнергию независимо от ветра. При этом также уменьшается глубина разрядки аккумуляторов, что способствует продлению срока их службы. Комплектация системы следующая:
- солнечная панель FG-195 – 3 шт;
- комплект ветрогенератора HFWH-2 с гибридным контроллером;
- аккумуляторы 12V200AH – 8 шт.
- «Стандартный гибридный» 5+1,5 кВт
Подобная стандартная ветросолнечная система наиболее востребована среди владельцев загородных домов и коттеджей. Состоит из ветрогенератора мощностью 5 кВт и солнечных панелей суммарной мощностью 1,5 кВт. Вырабатывает не менее 1500 кВт.ч. в месяц, что позволяет обеспечить потребности в электроэнергии практически любой семьи. Основная комплектация системы:
- солнечная панель FG-250 – 5 шт;
- комплект ветрогенератора HFWH-5 с гибридным контроллером;
- аккумуляторы 12V200AH – 20 шт.
- «Большой гибридный» 10+3 кВт
Эта большая ветросолнечная система обеспечит потребности в электричестве любого по размеру коттеджа. Состоит из ветрогенератора мощностью 10 кВт и солнечных панелей общей мощностью 3 кВт. Вырабатывает не менее 3000 кВт.ч. в месяц, что позволяет обеспечить электричеством 5 средних по составу семей или небольшое производственное предприятие.
Комплектация:
- солнечная панель FG-250 - 12 шт.;
- комплект ветрогенератора HFWH-10 с гибридным контроллером ;
- аккумуляторы 12V200AH - 32 шт.
- «Большой гибридный-2» 20+6кВт
Состоит из ветрогенератора мощностью 20 кВт и солнечных панелей суммарной мощностью 6 кВт. Вырабатывает не менее 6000 кВт.ч. в месяц, что вполне достаточно для обеспечения электроэнергией 10 средних по составу семей или небольшого промышленного предприятия.
Основная комплектация системы:
- солнечная панель FG-250 - 12 шт;
- комплект ветрогенератора HFWH-20 с гибридным контроллером;
- аккумуляторы 12V200AH - 32 шт.
Список литературы:
- Кирюшатов А.И Использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии в сельском хозяйстве. М.: - Агропромиздат, 1991. – 96 с.
- Никитенко Г.В., Коноплев Е.В. Ветроэнергетические установки в системах автономного электроснабжения. – Ставрополь: АГРУС, 2008. – 152 с.
- Никитенко Г.В., Коноплев Е.В., Коноплев П.В. Обоснование структуры системы автономного электроснабжения // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве (Ставрополь, 10—15 марта 2011 г.). – Ставрополь, 2011. - С.137–143.
- Никитенко Г.В., Коноплев Е.В., Коноплев П.В. Ветроэнергетическая установка // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве (Ставрополь, 10—15 марта 2011 г.). – Ставрополь, 2011. - С.143–145.
- Никитенко Г.В., Коноплев Е.В., Коноплев П.В. Электроснабжение потребителей с использованием автономной ветроэнергетической установки // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве (Ставрополь, 19—23 апреля 2010 г.). – Ставрополь, 2010. - С.165–167.
- Никитенко Г.В., Коноплев Е.В., Коноплев П.В. Режимы работы систем автономного электроснабжения потребителей // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве (Ставрополь, 19—23 апреля 2010 г.). – Ставрополь, 2010. - С.167–171.
- Степанова В.Э. Возобновляемые источники энергии на сельскохозяйственных предприятиях. М.: - Агропромиздат, 1989. - 112с.
- Усаковский В.М. Возобновляющиеся источники энергии. М.: - Россельмашиздат, 1986. – 126 с.
sibac.info
Самостоятельный расчёт системы электроснабжения на солнечных панелях.
Прежде чем рассчитывать систему электроснабжения на солнечных панелях необходимо провести энергоаудит.
Для начала необходимо составить список приборов, которые вы будете использовать. При этом желательно заменить все приборы на энергосберегающие. Использовать LED мониторы, освещение рекомендуется ставить светодиодное, холодильник класса А, и максимально снизить количество электронагревательных приборов, по возможности заменить их на более экономичные, а лучше на альтернативные (газовая плита, твердотопливный котёл, солнечный водонагреватель), т.к. электронагревательные приборы требуют больше всего мощности, что значительно удорожит вашу систему электроснабжения.
После того, как вы составили список приборов, которые требуют электроснабжения, необходимо рассчитать их потребляемую мощность, сколько кВт они потребляют в сутки. Для этого необходимо номинальную мощность прибора умножить на количество часов их непрерывной работы в день. Номинальную мощность можно узнать из паспорта прибора, в интернете или в таблице 1, в ней написана примерная мощность распространенных приборов.
Давайте разберем наиболее распространенный пример, вот список приборов, которые чаще всего используются на дачных участках:
| Прибор | Мощность, Вт | Время работы, ч | Суммарная мощность, Вт/сутки |
| светодиодное освещение | 100 | 5 | 500 |
| LED телевизор | 150 | 5 | 750 |
| ноутбук | 100 | 5 | 500 |
| Пылесос | 1000 | 0,5 | 500 |
| Чайник | 1500 | 0,3 | 450 |
| Холодильник класса А | 150 | 24 | 3600 |
| Электронасос | 150 | 1 | 150 |
| Электроинструменты | 1000 | 0,5 | 500 |
| Стиральная машинка | 800 | 1 | 800 |
| 4950 Вт | 7750 Вт |
Исходя из этого, вы можете видеть ваше среднесуточное потребление электроэнергии. В нашем примере получилось 7750 Вт/сутки.
Весь дальнейший расчет системы электроснабжения будет строится на основе этого проведенного энергоаудита.
2. Подбор инвертора.
Большинство электроприборов работают от переменного тока с напряжением 220В и частотой 50 Гц. Для того, чтобы обеспечить наши приборы переменным током, необходим инвертор – прибор который преобразует постоянный ток от солнечных панелей и аккумуляторов в переменный ток.
Для того чтобы выбрать инвертор, нужно понимать две вещи: во-первых, есть ли среди используемых приборов приборы чувствительные к частоте? В основном это приборы с электродвигателями (холодильник, стиральная машинка, пылесос, электроинструменты, насос).
Исходя из этого, выбирается тип выходного сигнала инвертора и тут есть два варианта: инвертор с чистым синусом и инвертор с модифицированным синусом.
Для приборов, чувствительных к частоте подойдет только инвертор с чистым синусом, он намного дороже инвертора с модифицированным синусом, но при этом данные приборы не будут выходить из строя из-за перегрева электродвигателя и смогут работать на максимальной мощности. Остальные приборы тоже будут отлично работать от инвертора с чистым синусом, хотя для них вполне подойдет и инвертор с модифицированным синусом.
Во-вторых, при выборе инвертора, важна мощность одновременно работающих приборов. Именно исходя из этого параметра подбирается мощность инвертора. При этом, чем мощнее инвертор, тем он дороже.
Если включить одновременно все приборы, которые указаны в таблице энергоаудита, то их суммарная мощность получится 4950 Вт, исходя из этого потребуется инвертор на 5 кВт.
Если же среди всех этих приборов выбрать самые основные приборы, которые работают дольше всего в сутках, то это будет: холодильник, освещение, телевизор и ноутбук, суммарная мощность этих приборов при их одновременной работе будет всего 500Вт. Остальные же приборы в этой таблице включаются изредка по необходимости и фактически все вмести, одновременно практически никогда не работают. При этом, например, самый мощный из приборов — чайник (1500 Вт), вообще кипит 5 минут и на время кипения чайника можно отключить электроинструменты или пылесос, а если работает стиральная машинка, то можно подождать немного и включить чайник позже, после того, как стиральная машинка закончит свою работу.
Выбор номинального напряжение инвертора.
У инверторов есть еще один немаловажный параметр – это номинальное напряжение инвертора. В основном, инверторы бывают с номинальным напряжением 12, 24 или 48 вольт.
Инверторы до 1000 Вт, в основном, идут с номинальным напряжением 12В, инверторы от 1000 до 3000 Вт с номинальным напряжением 24В, а инверторы от 3000 до 6000 ватт бывают с напряжением 48 В. Хотя есть различные модели инверторов и на 600 Вт инверторы могут быть с напряжением 48В, но это скорее особенность.
Чем выше номинальное напряжение инвертора, тем выше КПД инвертора, следовательно, тем меньше на нем потерь при преобразовании постоянного тока в переменный.
При этом надо учитывать тот факт, что к инвертору всегда необходимы аккумуляторные батареи (АКБ), в основном все АКБ идут с номинальным напряжением 12 В, поэтому инвертору с номинальным напряжением 24 В потребуется уже не один аккумулятор, а два, соединенных последовательно, чтобы они дали 24 В, а инвертору с номинальным напряжением необходимо уже 4 аккумулятора. Ёмкость аккумуляторов при этом не изменяется.
Надо отметить, что номинальное напряжение не влияет на цену инвертора, и поэтому инверторы одной модели с одинаковой мощности, но с разным номинальным напряжением стоят одинокого.
Исходя из этого, для нашего конкретного случая подойдет инвертор с чистым синусом, мощностью 2 кВт с номинальным напряжением 24В. Пятьсот ватт мощности инверторы уйдет на приборы, которые работают практически постоянно (холодильник, телевизор, освещение) и 1500Вт на один любой прибор, включаемый по необходимости.
3. Подбор аккумуляторных батарей (АКБ).
Как известно солнечная панель генерирует электроэнергию только при попадании на неё света, поэтому, для того, чтобы приборы продолжали работать в вечернее время необходимы аккумуляторы, которые в течении дня будут заряжаться электроэнергией, а вечером отдавать этот запас электроэнергии работающим приборам. Время работы приборов только лишь от аккумуляторов называется временем автономной работы.
Выбор типа аккумуляторов.
Для системы электроснабжения в принципе подходят аккумуляторы все типов: как обслуживаемые, так и не обслуживаемые, как стартерные, так и специализированные для источников бесперебойного питания. Конечно же, лучше всего для систем бесперебойного и автономного электроснабжения подходят герметичные свинцово-кислотные AGM аккумуляторы или гелевые аккумуляторы. Гелевые аккумуляторы будут подороже AGM, но при этом они обладают большей устойчивостью к глубоким разрядам (их можно разряжать до 90%, в отличие от AGM, которые рекомендуется разряжать максимум на 70%). Гелевые аккумуляторы не так чувствительны к температуре окружающей среды и могут работать даже при отрицательной температуре (в отличии от AGM аккумуляторов, которые выходят из строя при отрицательной температуре). И, наконец, гелевые аккумуляторы имеют больше циклов заряда/разряда, благодаря чему их срок службы намного выше.
Более подробно про аккумуляторные батареи вы можете прочитать в статье «Аккумуляторные батареи, их эксплуатация и обслуживание»
Расчёт необходимой ёмкости аккумуляторов.
Для того чтобы рассчитать ёмкость аккумуляторов необходимо знать мощность приборов, работающих во время автономной работы и знать необходимое время автономной работы.
Чтобы рассчитать необходимое время автономной работы, нужно понимать в какой сезон будет использоваться ваша система электроснабжения. Если это лето, то времени автономной работы от аккумуляторов необходимо значительно меньше, чем зимой, т.к. световой день длиннее, а ночь короче.
В среднем необходимое время автономной работы от аккумуляторов в период с мая по октябрь — 5 часов, в период с марта по ноябрь – 6-8 часов. А если вы планируете использовать вашу систему электроснабжение круглый год, то рекомендуется потратить деньги не на дополнительные аккумуляторы ради увеличения времени автономной работы, а на приобретение дополнительного источника электропитания, например, на дизельный генератор.
Итак, выбираем период использование нашей системы электроснабжения с апреля по октябрь, а время автономной работы приборов от аккумуляторов 6 часов.
Теперь выберем приборы, которыми будем пользоваться вечером:
| Прибор | Мощность, Вт | Время работы, ч | Суммарная мощность, Вт/за вечер |
| светодиодное освещение | 100 | 5 часов | 500 |
| LED телевизор | 150 | 5 часов | 750 |
| ноутбук | 100 | 5 часов | 500 |
| Чайник | 1500 | 0,1 (6 минут) | 150 |
| Холодильник класса А | 150 | 16 часов (весь вечер и всю ночь) | 2400 |
| 2000 | 4300 |
Если в этот список включить стиральную машинку, пылесос, электроинструменты, то это значительно увеличит необходимую ёмкость аккумуляторов, но это сильно удорожит систему, поэтому рекомендуется эти приборы использовать в дневное время, когда солнечные панели генерируют достаточно электроэнергии.
Теперь мы можем рассчитать необходимую для автономной работы ёмкость аккумуляторов.
Ёмкость аккумуляторов измеряется в Ампер*часах, для того, чтобы её узнать, необходимо [суммарную потребляемую во время автономной работы мощность приборов] разделить на [номинальное напряжение инвертора].
Получается: 4300Вт/24В=180Ач. Это означает, что для нашей системы потребуются аккумуляторы ёмкостью 180Ач с напряжением 24В.
Как мы выяснили выше, аккумуляторы нельзя разряжать полностью на 100%, иначе они быстро выйдут из строя, поэтому полученную ёмкость для гелевый аккумуляторов, необходимо умножить на коэффициент 1,11 (100%/90%~1,11), а для AGM аккумуляторов – умножить на 1,43 (100%/70%~1,43), и полученный результат округлить в большую сторону.
В нашем случае получается, если мы выбираем AGM аккумулятор, то нам необходим аккумулятор ёмкостью 180Ач*1,43~260Ач, а если мы выбираем гелевый аккумулятор, то нам необходим аккумулятор ёмкостью 180Ач*1,11~200Ач.
Выбираем гелевый аккумулятор на 200 Ач 24В (он хоть и дороже, но зато его характеристики превышают AGM).
В основном все аккумуляторы всегда идут с номинальным напряжением 12В, поэтому, для того, чтобы получить нужный аккумулятор на 200Ач 24В, нам необходимо взять два аккумулятора по 200Ач 12В и соединить их последовательно, т.е. плюс одного аккумулятора соединить с минусом другого, а оставшийся минус от одного и плюс от другого аккумуляторы соединить с инвертором. Так мы получим из двух аккумуляторов 200Ач 12В, один с общей ёмкостью 200Ач и номинальным напряжением 24 В, как мы и хотели.
4. Выбор солнечных панелей.
Наконец мы подошли к выбору солнечных панелей, основной составляющей нашей системы электроснабжения. Ведь солнечные панели – это практически вечный генератор электрического тока, который прослужит более тридцати лет точно без сильных потерь своих электрофизических свойств.
Выбор типа панелей.
Есть три типа солнечных панелей: аморфные, поликристаллические и монокристаллические. Они отличаются технологией изготовления, своим КПД и ценой. Самые распространённые солнечные панели – это поликристаллические и монокристаллические. Ниже приведена сравнительная таблица этих панелей.
| Монокристаллическая солнечная панель | Поликристаллическая солнечная панель | |
| КПД% | выше (17%) | ниже (15%) |
| Площадь панели | меньше | больше |
| Работа при рассеянном солнечном свете | хуже | лучше |
| Работа при прямом солнечно свете | лучше | хуже |
| Работа при отрицательной температуре | лучше | хуже |
| Работа при температуре выше 25 градусов | лучше | хуже |
| Снижение характеристик за 25 лет | 20% | 30% |
Не смотря на то, что КПД монокристаллической солнечной панели не на много выше КПД поликристаллической панели, площадь поликристаллической панели больше, поэтому две панели разного типа, но с одинаковой мощностью, дают примерно одни и те же показатели по генерации тока, все зависит от условий окружающей среды (см. таблицу выше).
Расчёт необходимой мощности солнечных панелей.
Т.к. мы выбрали период с апреля по октябрь, то средняя продолжительность светового дня в этот период примерно 12 часов. За это время необходимо, чтобы солнечные панели успели зарядить аккумуляторы, для использования их вечером, когда солнечные панели перестанут генерировать электричество, а так же необходимо чтобы их мощности хватило для энергообеспечения электроприборов, работающих днём.
Сразу стоит отметить, что расчет мощности солнечных панелей можно сделать только приблизительный, потому что невозможно предугадать, когда на небе тучка закроет солнечную панель, поэтому лучше рассчитывать мощность с запасом и округления при расчётах делать в большую сторону.
Для того, чтобы рассчитать мощность солнечных панелей, необходимую для зарядки аккумулятора в течении светового дня, нужно [ёмкость аккумулятора] умножить на его [номинальное напряжение] и разделить на [количество световых часов].
Рассчитываем: (200Ач*24В)/12ч=400Вт
Итак, для того, чтобы зарядить аккумулятор на 200 Ач с номинальным напряжением 24 В, понадобятся панели общей мощностью 400 Вт и номинальным напряжением не меньше номинального напряжение аккумуляторов, то есть в нашем случае не меньше 24 вольт.
Далее рассчитываем мощность панелей, необходимых для обеспечения работы приборов в течении дня. Эту мощность достаточно тяжело рассчитать, т.к. всё сильно зависит от внешних факторов, погодных условий и от того, как используются электроприборы. Из практики можно вывести следующую формулу: 1,3*[мощность панелей, необходимых для заряда аккумуляторов] + [мощность панелей, необходимых для заряда аккумуляторов]. Для нашего случая это будет: 1,3*400+400=920Вт.
То есть минимальная мощность солнечных панелей в нашей системе электроснабжения должна быть 920 Вт 24 В. Это четыре солнечных панели мощностью 230 Вт каждая и номинальным напряжением 24 В.
5. Выбор контроллера заряда.
Для того чтобы нормально зарядить аккумулятор до 100% от солнечной панели, при этом не испортить его, а наоборот продлить срок службы необходим контроллер заряда. Бывает, что контроллер заряда встроен в инвертор, специально предназначенный для использования совместно с солнечными панелями, но чаще всего контроллер заряда идет отдельно.
Сейчас существует два типа технологии контроллеров заряда аккумуляторов от солнечных панелей: это PWM-контроллер или по другому ШИМ-контроллер (pulse-width modulation — широтно-импульсная модуляция), и MPPT-контроллер (maximum power point tracking – слежение за точкой максимальной мощности). Более подробно о контроллерах заряда вы можете прочитать в статье «Контроллеры заряда аккумуляторов от солнечных панелей». Отмечу только то, что MPPT-контроллер за счёт более продвинутой технологии заряжает аккумулятор на 30% эффективнее, чем ШИМ-контроллер, но он, естественно, и дороже.
А так же MPPT-контроллер может преобразовывать более высокое напряжение от солнечных панелей в номинальное напряжение всей системы с пропорциональным увеличением тока. Это означает, что, MPPT-контроллер с подключенными четырьмя последовательно соединенными солнечными панелями мощностью 230Вт и напряжением 96 вольт, на выходе может дать ток равный четырем солнечным панелям 230Вт 24 В, соединенных последовательно. Закономерный вопрос: зачем это нужно? Ответ прост: чем выше напряжение солнечных панелей, тем меньше потерь в кабеле, идущем от солнечных панелей к контроллеру, соответственно, тем эффективнее работа солнечных панелей.
Немаловажный показатель, по которому выбирается контроллер – это пропускная способность по току. Чем выше эта пропускная способность контроллера, тем он дороже.
Необходимая пропускная способность по току рассчитывается очень просто: необходимо [суммарную мощность солнечных панелей] разделить на [номинальное напряжение системы].
В нашем случае пропускная способность контроллер должна быть не ниже чем: 38,3 ампер (920Вт/24В=38,3А).
Стоит отметить, что часто солнечные панели имеют положительный толеранс, то есть их мощность может быть выше заявленной на 1-6%, поэтому, при выборе контроллера следует учитывать эту тонкость.
Из всего вышеописанного относительно контроллеров, мы можем сделать выбор. И выбираем мы контроллер с технологией MPPT (чтобы соединить наши солнечные панели последовательно и получить на них напряжение 96В), и пропускной способностью по току 40А.
6. Выбор кабеля и коннекторов.
Для систем электроснабжения, где источник электроэнергии находятся на улице, необходим кабель со специальной изоляцией, для того, чтобы такие силы окружающей среды, как ультрафиолет, влага и грызуны, по-минимому воздействовали на него.
Сечение кабеля рассчитывается таким образом, чтобы потери напряжение на кабеле не превышали 2%. И оно высчитывается по таблице, исходя из необходимого удельного сопротивления кабеля. Удельное сопротивление кабеля рассчитывается по формуле: [максимально возможное падение напряжения] разделить на ([проходящий по кабелю ток] умноженный на [общую длину кабеля]).
Для того, чтобы выбрать сечение кабеля, соединяющего солнечные панели с контроллером, необходимо знать три характеристики: напряжение солнечных панелей, суммарная мощность солнечных панелей и длину кабеля.
Первое что необходимо рассчитать – это ток, которые будет протекать по этому кабелю, для этого [мощность солнечных панелей] делим на их напряжение.
В нашем случае этот ток равен 920Вт/96В=9,58 А.
Максимальное возможное падение напряжение не должно превышать 96В*0,02=1,92В
Допустим, что от солнечных панелей до контроллер заряда необходимо проложить 30 м кабеля.
Исходя из этого удельное сопротивление кабеля должно быть не более, чем 1.92В/(9,58А*30м)=0,00668 Ом/м или 6,68 мОм/м
Теперь посмотрим в таблицу удельного сопротивления кабелей и подберем кабель необходимого сечения:
| Сечение, мм | медный |
| 1,5 | 12,5 |
| 2,5 | 7,4 |
| 4 | 4,63 |
| 6 | 3,09 |
| 10 | 1,84 |
Для нашего случая вполне подойдет кабель с сечением 4 мм.
Для соединения солнечных панелей друг с другом используются специальные коннекторы, стандарта MC4 «мама» и «папа» для плюса и минуса солнечной панели соответственно. Также существуют специальные Y-коннекторы для параллельного соединения солнечных панелей.
В нашем случае потребуется четыре обыкновенных коннектора, чтобы последовательно соединить солнечные панели.
7. ИТОГ.
В данной статье мы рассмотрели то, как рассчитываются системы автономного электроснабжение на солнечных панелях, и, как пример, рассчитали такую систему для периода с апреля по октябрь обеспечивающую электроэнергией основные бытовые приборы:
- светодиодное освещение
- LED телевизор
- ноутбук
- Пылесос
- Чайник
- Холодильник
- Электронасос
- Электроинструменты
Наша система получилась со следующими характеристиками:
- Номинальное напряжение: 24 В
- Суммарная мощность солнечных панелей: 920 Вт
- Напряжение на солнечных панелях 96 В
- Ёмкость аккумуляторов: 200 Ач
- Напряжение на аккумуляторах: 24В
- Суммарная мощность одновременно работающих приборов: 2 кВт
- Время автономной работы при максимальной мощности: 1 час 45 минут
- Время автономной работы при мощности 500 Вт: 8 часов 45 минут
А комплектация систем получилась такая:
- Солнечные панели, мощностью 230 Вт: 4 штуки
- Контроллер заряда с технологией MPPT с пропускной способностью по току 40А
- Гелевые аккумуляторы, ёмкостью 200Ач: 2 штукм
- Инвертор с чистым синусом, мощностью 2000 Вт
- Набор коннекторов MC4: 4 шт.
- Медный кабель с сечением 4 мм: 30 м
Если вы посмотрите готовые решения, представленные в нашем Интернет-магазине, то увидите именно этот комплект под названием «Солнечная у-дача». Кроме этого комплекта представлены и другие системы электроснабжения на солнечных панелях с наиболее оптимально подобранными комплектующими.
Если вы приобретаете комплект целиком, то, во-первых, он обойдется где-то на 10-15% дешевле, чем если бы вы приобретали бы комплектующие по-отдельности, во-вторых, вы получаете скидку 10% на установку и подключение комплекта, в-третьих, вы получаете гарантию на комплект 5 лет, в-четвертых, если вы в будущем будете делать покупки в нашем Интернет-магазине ещё, то вы получите скидку 10% на любой товар, в-пятых, при приобретении комплекта, вы получаете светодиодную лампочку отличного качества в подарок!
autonomy-energy.ru
Солнечные электростанции. Комплектация и монтаж. Цена солнечные батареи
 |
Полноценное автономное ( или резервное ) энергоснабжение дома. Мощные системы на основе многофункциональных гибридных инверторов OutBack и XANTREX XW. Когда в системе установлен альтернативный источник энергии - солнечные панели и контроллер заряда, то генерируемая энергия может быть использована для заряда АКБ и/или прямого преобразования в переменный ток. В последнем случае в дневное время дом может обходиться без внешней сети, обеспечивая внутреннее потребление только за счет альтернативного источника. В местах без электросети или со слабой/недостаточной электросетью, использование гибридной инверторной системы с солнечными панелями значительно повышает качество электропитания в доме, а следовательно, и качество жизни. Предусмотрена функция автозапуска генератора
|
Электроснабжение дома солнечными батареями состоит из следующих специальных фотоэлектрических элементов:
Солнечные батареи, преобразующие энергию солнца в электроэнергию, различной мощности и номинального ( или фактического напряжения) от 100 до 300 Ватт
Контроллер напряжения и заряда АКБ для защиты от глубокого разряда батареи аккумуляторов и от перезаряда системы солнечных модулей на ток от 6 до 60 А
Накопитель энергии – банк аккумуляторных батарей , соединенных последовательно и ( или ) параллельно, глубокого разряда при циклическом режиме работы.
Инвертор DC-AC, который позволяет пользоваться обычными электроприборами. Инверторы, представленные на нашем сайте имеют все необходимые рабочие характеристики для комплектации систем энергоснабжения исходя из:
-
Формы выходного сигнала: чистый синус
-
Рабочего напряжение системы: 12, 24 и 48 Вольт
-
Выходной мощности инвертора от 0,3 до 18 кВт
А также
-
Необходимые предохранительные устройства по постоянному и переменному току
-
Коммутационные и аккумуляторные провода
-
Элементы крепления и монтажа панелей
Все эти элементы, содиненные определенным образом образуют автономную солнечную систему энергоснабжения, имеющую следующие основные характеристики:
-
Генерацию энергии от солнечных модулей, кВт – зависит от количества и мощности солнечных батарей
-
Время автономной работы без генерации, зависит от общей емкости банка аккумуляторов
-
Мощности подключаемой нагрузки. Зависит от предыдущих двух пунктов и от выходной мощности инвертора
-
Время автономной работы при генерации энергии солнечными батареями. Зависит от предыдущих трех пунктов плюс инсоляции
Таким образом, говоря о мощности системы, имеются ввиду три ее параметра
|
P ген. |
Генерация мощности при прямом солнечном освещении | |
|
Р ном |
Номинальная мощность системы | |
|
Р авт ( t) |
Автономия при подключаемой нагрузке или среднесуточное потребление кВт*ч |
ra-energo.ru
