Автономное электроснабжение: современный дом – энергонезависимый дом. Солнечные системы электроснабжения

Солнечные батареи для дачи и дома: принцип работы и устройство

Наука подарила нам время, когда технология использования энергии солнца стала общедоступной. Заполучить солнечные батареи для дома имеет возможность всякий собственник. Дачники не отстают в этом вопросе. Они чаще оказываются вдали от централизованных источников устойчивого электроснабжения.

Познание устройства, принципов работы и расчета рабочих узлов гелиосистемы приближает реальность обеспечения своего участка природным электричеством.

Содержание статьи:

Устройство и действие солнечной батареи

Когда-то пытливые умы открыли для нас природные вещества, вырабатывающие под воздействием частиц света солнца, фотонов, электрическую энергию. Процесс назвали фотоэлектрическим эффектом. Ученые научились управлять микрофизическим явлением. На основе полупроводниковых материалов они создали компактные электронные приборы – фотоэлементы.

Производители освоили технологию объединения миниатюрных преобразователей в эффективные гелиопанели. КПД панельных солнечных модулей из кремния широко производимых промышленностью 18-22%.

Из описания схемы наглядно видно: все комплектующие элементы электростанции одинаково важны – от их грамотного подбора зависит согласованная работа системы (+)

Из модулей собирается солнечная батарея. Она является конечным пунктом путешествия фотонов от Солнца до Земли. Отсюда эти составляющие светового излучения продолжают свой путь уже внутри электрической цепи как частицы постоянного тока.

Они распределяются по аккумуляторам, либо подвергаются трансформации в заряды переменного электротока напряжением 220 вольт, питающего всевозможные домашние технические устройства.

Солнечная батарея представляет собой комплекс последовательно соединенных полупроводниковых устройств — фотоэлементов, преобразующих солнечную энергию в электрическую

Виды солнечных модулей-панелей

Гелиопанели-модули собираются из солнечных элементов, иначе – фотоэлектрических преобразователей. Массовое применение нашли ФЭП двух видов. Они отличаются используемыми для их изготовления разновидностями полупроводника из кремния, это:

• Поликристаллические. Это солнечные элементы, изготовленные из кремниевого расплава путем длительного охлаждения. Несложный метод производства обуславливает доступность цены, но производительность поликристаллического варианта не превышает 12%.
• Монокристаллические. Это элементы, полученные в результате нарезки на тонкие пластины искусственно выращенного кремниевого кристалла. Самый продуктивный и дорогой вариант. Средний КПД в районе 17 %, можно найти монокристаллические фотоэлементы с более высокой производительностью.

Поликристаллические солнечные элементы плоской квадратной формы с неоднородной поверхностью. Монокристаллические выглядят как тонкие однородной поверхностной структуры квадраты со срезанными углами (псевдоквадраты).

Так выглядят ФЭП – фотоэлектрические преобразователи: характеристики солнечного модуля не зависят от разновидности применяемых элементов – это влияет лишь на размеры и цену

Панели первого исполнения при одинаковой мощности больше размером, чем вторые из-за меньшей эффективности (18% против 22%). Но процентов, в среднем, на десять дешевле и пользуются преимущественным спросом.

Галерея изображений

Фото из

Монокристаллический элемент солнечной батареи

Минусовые токоведущие линии на пластине

Поликристаллические элементы для сборки солнечной батареи

Стороны поликристаллического элемента гелиосистемы

Схема работы солнечного электроснабжения

Когда проводишь взглядом по загадочно звучащим названиям узлов, входящих в состав системы питания солнечным светом, приходит мысль о супертехнической сложности устройства. На микроуровне жизни фотона это так. А наглядно общая схема электрической цепи и принцип ее действия выглядят очень даже просто. От светила небесного до «лампочки Ильича» всего четыре шага.

Солнечные модули – первая составляющая электростанции. Это тонкие прямоугольные панели, собранные из определенного числа стандартных пластин-фотоэлементов. Производители делают фотопанели различными по электрической мощности и напряжению, кратному 12 вольтам.

Галерея изображений

Фото из

Установка солнечных панелей на скатах крыши

Монтаж на террасах, верандах, балконах мансард

Гелиосистема на покатой крыше пристройки

Внутренний блок солнечной мини электростанции

Расположение на свободной площадке участка

Сооруженный на улице блок аппаратуры для батареи

Сборка солнечной панели из готовых батарей

Изготовление солнечной батареи своими руками

Устройства плоской формы удобно располагаются на открытых для прямых лучей поверхностях. Модульные блоки объединяются при помощи взаимных подключений в гелиобатарею. Задача батареи преобразовывать получаемую энергию солнца, выдавая постоянный ток заданной величины.

Аккумуляторы – известные всем устройства накопления электрического заряда. Их роль внутри системы энергоснабжения от солнца традиционна. Когда домашние потребители подключены к централизованной сети, энергонакопители запасаются электричеством. Они также аккумулируют его излишки, если для обеспечения расходуемой электроприборами мощности достаточно тока солнечного модуля.

Аккумуляторный блок отдает цепи требуемое количество энергии и поддерживает стабильное напряжение, как только потребление в ней возрастает до повышенного значения. То же происходит, например, ночью при неработающих фотопанелях или во время малосолнечной погоды.

Схема энергообеспечения дома с помощью солнечных батарей отличается от вариантов с коллекторами возможностью накапливать энергию в аккумуляторе (+)

Контроллер – электронный посредник между солнечным модулем и аккумуляторами. Его роль регулировать уровень заряда аккумуляторных батарей. Прибор не допускает их закипания от перезарядки или падения электрического потенциала ниже определенной нормы, необходимой для устойчивой работы всей гелиосистемы.

Инвертор – переворачивающий, так дословно объясняется звучание этого слова. Да, ведь на самом деле, этот узел выполняет функцию, когда-то казавшуюся электротехникам фантастикой. Он преобразует постоянный ток солнечного модуля и аккумуляторов в переменный с разностью потенциалов 220 вольт. Именно такое напряжение является рабочим для подавляющей массы бытовых электроустройств.

Поток солнечной энергии пропорционален положению светила: устанавливая модули, хорошо бы предусмотреть регулировку угла наклона в зависимости от времени года

Пиковая нагрузка и среднесуточное энергопотребление

Удовольствие иметь собственную гелиостанцию стоит пока немало. Первая ступень на пути к обладания могуществом энергии солнца – определение оптимальной пиковой нагрузки в киловаттах и рационального среднесуточного энергопотребления в киловатт-часах домашнего или дачного хозяйства.

Пиковая нагрузка создается необходимостью включения сразу нескольких электрических приборов и определяется их максимальной суммарной мощностью с учетом завышенных пусковых характеристик некоторых из них.

Подсчет максимума потребляемой мощности позволяет выявить, жизненно нужна одновременная работа каких электроприборов, а которых не очень. Такому показателю подчиняются мощностные характеристики узлов электростанции, то есть итоговая стоимость устройства.

Суточное энергопотребление электроприбора измеряется произведением его индивидуальной мощности на время, что он проработал от сети (потреблял электроэнергию) в течение суток.

Общее среднесуточное энергопотребление рассчитывается как сумма израсходованной энергии электричества каждым потребителем за суточный период.

Последующий анализ и оптимизация полученных данных о нагрузках и энергопотреблении обеспечат нужную комплектацию и последующую работу солнечной энергосистемы с минимальными затратами (+)

Результат потребления энергии помогает рационально подойти к расходу солнечного электричества. Итог вычислений важен для дальнейшего расчета емкости аккумуляторов. От этого параметра цена аккумуляторного блока, немало стоящего компонента системы, зависит еще больше.

Порядок расчета энергетических показателей

Процесс вычислений в буквальном смысле начинается с горизонтально расположенного, в клеточку, развернутого тетрадного листа. Легкими карандашными линиями из листка получается бланк с тридцатью графами, а строками по количеству домашних электроприборов.

Подготовка к арифметическим расчетам

Первая колонка чертится традиционная – порядковый номер. Второй столбик – наименование электроприбора. Третий – его индивидуальная потребляемая мощность.

Столбцы с четвертого по двадцать седьмой – часы суток от 00 до 24. В них через горизонтальную дробную черту заносятся:— в числитель – время работы прибора в период конкретного часа в десятичном виде (0,0),— в знаменатель – вновь его индивидуальная потребляемая мощность (это повторение нужно для подсчета часовых нагрузок).

Двадцать восьмая колоночка – суммарное время, которое работает бытовое устройство в течение суток. В двадцать девятую – записывается персональное энергопотребление прибора как результат умножения индивидуальной потребляемой мощности на время работы за суточный период.

Составление развернутой спецификации потребителей с учетом почасовых нагрузок поможет оставить больше привычных приборов, благодаря их рациональному использованию (+)

Тридцатая колонка тоже стандартная – примечание. Она пригодится для промежуточных подсчетов.

Составление спецификации потребителей

Следующий этап расчетов – превращение тетрадного бланка в спецификацию бытовых потребителей электроэнергии. С первой колонкой понятно. Здесь проставляются порядковые номера строк.

Во втором столбике вписываются наименования потребителей энергии. Рекомендуется начинать заполнение электроприборами прихожей. Далее описываются другие помещения против или по часовой стрелке (кому как удобно). Если есть второй (и т.д.) этаж, процедура та же: от лестницы – вкруговую. При этом не надо забывать про приборы на лестничных пролетах и уличное освещение.

Третью графу с указанием мощности напротив названия каждого электрического прибора лучше наполнять попутно со второй.

Столбцы с четвертого по двадцать седьмой соответствуют всякий своему часу суток. Для удобства их сразу можно прочеркнуть горизонтальными линиями посередине строк. Полученные верхние половины строчек – как бы числители, нижние – знаменатели.

Эти столбцы заполняются построчно. Числители выборочно оформляются как временные интервалы десятичного формата (0,0), отражающие время работы данного электроприбора в тот или иной конкретный часовой период. Параллельно там, где проставляются числители, вписываются знаменатели с показателем мощности прибора, взятой из третьей графы.

После того, как все часовые столбцы заполнены, переходят к подсчетам индивидуального суточного рабочего времени электроприборов, двигаясь по строчкам. Результаты фиксируются в соответствующих ячейках двадцать восьмой колоночки.

В случае, когда солнечная электростанция играет вспомогательную роль, чтобы система не работала вхолостую, часть нагрузки можно подключить к ней на постоянное питание (+)

На основе мощности и рабочего времени последовательно вычисляется суточное энергопотребление всех потребителей. Оно отмечается в ячеях двадцать девятого столбика.

Когда все строки и столбики спецификации заполнены, производят расчеты итогов. Складывая пографно мощности из знаменателей часовых столбцов, получают нагрузки каждого часа. Просуммировав сверху вниз индивидуальные суточные энергопотребления двадцать девятой колоночки, находят общее среднесуточное.

Расчет не включает собственное потребление будущей системы. Этот фактор учитывается вспомогательным коэффициентом при последующих итоговых вычислениях.

Анализ и оптимизация полученных данных

Если питание от гелиоэлектростанции планируется как резервное, данные о почасовых потребляемых мощностях и об общем среднесуточном энергопотреблении помогают минимизировать расход дорогого солнечного электричества. Этого добиваются, исключая из пользования энергоемкие потребители до момента восстановления централизованного электроснабжения, особенно в часы максимальных нагрузок.

Если солнечная энергосистема проектируется как источник постоянного электрообеспечения, тогда результаты часовых нагрузок выдвигаются вперед. Важно так распределить потребление электричества в течение суток, чтобы убрать намного преобладающие максимумы и сильно проваливающиеся минимумы.

Исключение пиковой, выравнивание максимальных нагрузок, устранение резких провалов энергопотребления во времени позволяют подобрать наиболее экономичные варианты узлов солнечной системы и обеспечивают стабильную, главное, безаварийную долговременную работу гелиостанции.

График раскроет неравномерность энергопотребления: наша задача – сдвинуть максимумы на время наибольшей активности солнца и уменьшить общий суточный расход, особенно ночной.

Представленный чертеж показывает превращение полученного на основе составленной спецификации нерационального графика в оптимальный. Показатель суточного потребления снижен с 18 до 12 кВт/ч, среднесуточная почасовая нагрузка с 750 до 500 Вт.

Такой же принцип оптимальности пригодится при использовании варианта питания от солнца в качестве резервного. Излишне тратиться на увеличение мощности солнечных модулей и аккумуляторных батарей ради некоторого временного неудобства, возможно не стоит.

Подбор узлов гелиоэлектростанции

Для упрощения расчетов будет рассматриваться версия применения солнечной батареи как основного для дачи источника электрической энергии. Потребителем выступит условный дачный домик в Рязанской области, где постоянно проживают с марта по сентябрь.

Наглядности рассуждениям придадут практические вычисления, основывающиеся на данных опубликованного выше рационального графика почасового энергопотребления:

• Общее среднесуточное энергопотребление = 12 000 ватт/час.
• Средняя нагрузка потребления = 500 ватт.
• Максимальная нагрузка 1200 ватт.
• Пиковая нагрузка 1200 х 1,25 = 1500 ватт (+25%).

Значения потребуются в расчетах суммарной емкости солнечных приборов и прочих рабочих параметров.

Галерея изображений

Фото из

Шаг 1: Подготовка к сооружению мини электростанции

Шаг 2: Стандартная комплектация солнечной батареи

Шаг 3: Транспортировка элементов гелиосистемы

Шаг 4: Сборка батарей согласно инструкции производителя

Шаг 5: Угол наклона элемента солнечной электростанции

Шаг 6: Специфика расположения солнечной панели

Шаг 7: Установка аппаратуры для управления гелиосистемой

Шаг 8: Сборка масштабной солнечной электростанции

Определение рабочего напряжения гелиосистемы

Внутреннее рабочее напряжения всякой гелиосистемы основывается на кратности 12 вольтам, как самого распространенного номинала аккумуляторных батарей. Наиболее широко узлы гелиостанций: солнечные модули, контроллеры, инверторы – выпускаются под популярные напряжения 12, 24, 48 вольт.

Более высокое напряжение позволяет использовать питающие провода меньшего сечения – а это повышенная надежность контактов. С другой стороны, вышедшие из строя аккумуляторы сети 12В, можно будет заменять по одному.

В 24-вольтовой сети, рассматривая специфику эксплуатации аккумуляторных батарей, придется производить замену только парами. Сеть 48V потребует смены всех четырех батарей одной ветки. К тому же, при 48 вольтах уже существует опасность поражения электрическим током.

При одинаковой емкости и примерно равной цене следует приобретать аккумуляторы с наибольшей допустимой глубиной разряда и более максимальным током

Главный выбор номинала внутренней разности потенциалов системы связан с мощностными характеристиками выпускаемых современной промышленностью инверторов и должен учитывать величину пиковой нагрузки:

• от 3 до 6 кВт – 48 вольт,
• от 1,5 до 3 кВт – равен 24 или 48V,
• до 1,5 кВт – 12, 24, 48В.

Выбирая между надежностью проводки и неудобством замены аккумуляторов, для нашего примера остановимся на надежности. В последующем будем отталкиваться от рабочего напряжения рассчитываемой системы 24 вольта.

Комплектование батареи солнечными модулями

Формула расчета требуемой от солнечной батареи мощности выглядит так:

Рсм = ( 1000 * Есут ) / ( к * Син )

Где:

• Рсм = мощность солнечной батареи = суммарная мощность солнечных модулей (панелей, Вт),
• 1000 = принятая светочувствительность фотоэлектрических преобразователей (кВт/м²)
• Есут = потребность в суточном энергопотреблении (кВт*ч, в нашем примере = 18),
• к = сезонный коэффициент, учитывающий все потери (лето = 0,7; зима = 0,5),
• Син = табличное значение инсоляции (потока солнечной радиации) при оптимальном наклоне панелей (кВт*ч/м²).

Узнать значение инсоляции можно у региональной метеорологической службы. Оптимальный угол наклона солнечных панелей равен значению широты местности:

• весной и осенью,
• плюс 15 градусов – зимой,
• минус 15 градусов – летом.

Рассматриваемая в нашем примере Рязанская область находится на 55-й широте.

Наибольшая мощность солнечных батарей достигается использованием систем слежения, сезонным изменением угла наклона панелей, применением смешанного дифферента модулей

Для взятого времени с марта по сентябрь лучший нерегулируемый наклон солнечной батареи равен летнему углу 40⁰ к поверхности земли. При такой установке модулей усредненная суточная инсоляция Рязани в этот период 4,73. Все цифры есть, выполним расчет:

• Рсм = 1000 * 12 / ( 0,7 * 4,73 ) ≈ 3 600 ватт.

Если брать за основу солнечной батареи 100-ваттные модули, то потребуется их 36 штук. Будут весить они килограмм 300 и займут площадь размером где-то 5 х 5 м.

Обустройство аккумуляторного энергоблока

Подбирая аккумуляторные батареи нужно руководствоваться постулатами:

1. НЕ подходят для этой цели обычные автомобильные аккумуляторы. Батареи солнечных электростанций маркируются надписью «SOLAR».
2. Приобретать аккумуляторы следует только одинаковые по всем параметрам, желательно, из одной заводской партии.
3. Помещение, где размещается аккумуляторный блок, должно быть теплым. Оптимальная температура, когда батареи выдают полную мощность = 25⁰C. При ее снижении до -5⁰C емкость аккумуляторов уменьшается на 50%.

Если взять для расчета показательный аккумулятор напряжением 12 вольт емкостью 100 ампер/час, несложно подсчитать, целый час он сможет обеспечить энергией потребителей суммарной мощностью 1200 ватт. Но это при полной разрядке, что крайне нежелательно.

Для длительной работы аккумуляторных батарей НЕ рекомендуется снижать их заряд ниже 70%. Предельная цифра = 50%. Принимая за «золотую середину» число 60%, кладем в основу последующих вычислений энергозапас 720 Вт/ч на каждые 100 А*ч емкостной составляющей аккумулятора (1200 Вт/ч х 60%).

Возможно, покупка одного аккумулятора емкостью 200 А*ч обойдется дешевле приобретения двух по 100, да и количество контактных соединений батарей уменьшится

Первоначально устанавливать аккумуляторы необходимо 100% заряженными от стационарного источника тока. Аккумуляторные батареи должны полностью перекрывать нагрузки темного времени суток. Если не повезет с погодой, поддерживать необходимые параметры системы и днем.

Важно учесть, что переизбыток аккумуляторов приведет к их постоянному недозаряду. Это значительно уменьшит срок службы. Наиболее рациональным решением видится укомплектование блока батареями с энергозапасом, достаточным для покрытия одного суточного энергопотребления.

Чтобы узнать требующуюся суммарную емкость батарей, разделим общее суточное энергопотребление 12000 Вт/ч на 720 Вт/ч и умножим на 100 А*ч:

• 12 000 / 720 * 100 = 2500 А*ч ≈ 1600 А*ч

Итого для нашего примера потребуется 16 аккумуляторов емкостью 100 или 8 по 200 А*ч, подключенных последовательно-параллельно.

Выбор хорошего контроллера

Грамотный подбор контроллера заряда аккумуляторных батарей (АКБ) – задача весьма специфичная. Его входные параметры должны соответствовать выбранным солнечным модулям, а выходное напряжение – внутренней разности потенциалов гелиосистемы (в нашем примере – 24 вольта). Хорошему контроллеру обязательно надлежит обеспечивать:

1. !!!Многоступенчатый заряд АКБ, кратно расширяющий их срок эффективной службы!!!
2. Автоматическое взаимное, АКБ и солнечной батареи, подключение-отключение в корреляции с зарядом-разрядом.
3. Переподключение нагрузки с АКБ на солнечную батарею и наоборот.

Этот небольшой по размерам узел – очень важный компонент.

Если часть потребителей (например, освещение) перевести на прямое питание 12 вольт от контроллера, инвертор понадобится менее мощный, значит более дешевый

От правильного выбора контроллера зависит безаварийная работа дорогостоящего аккумуляторного блока и сбалансированность всей системы.

Подбор инвертора лучшего исполнения

Инвертор выбирается такой мощности, чтобы смог обеспечивать долговременную пиковую нагрузку. Его входное напряжение обязано соответствовать внутренней разности потенциалов гелиосистемы.

Для лучшего варианта подбора рекомендуется внимание обращать на параметры:

1. Форма и частота выдаваемого переменного тока. Чем больше близки к синусоиде в 50 герц – тем лучше.
2. КПД устройства. Чем выше 90% — тем замечательней.
3. Собственное потребление прибора. Должно соизмеряться с общим энергопотреблением системы. Идеально – до 1%.
4. Способность узла выдерживать кратковременные двухкратные перегрузки.

Наиотличнейшее исполнение – инвертор со встроенной функцией контроллера.

Полезное видео по теме

Видеофильмы наглядно раскроют тему статьи.

Показ установки солнечных батарей на крышу дома своими руками:

Выбор аккумуляторных батарей для гелиосистемы, виды, отличия:

Дачная солнечная электростанция для тех, кто все делает сам:

Рассмотренные пошаговые практические приемы расчетов, основной принцип эффективной работы современной солнечной панельной батареи в составе домашней автономной гелиоэлектростанции помогут хозяевам и большого дома густонаселенного района, и дачного домика в глуши обрести энергетическую суверенность.

sovet-ingenera.com

Cолнечные батареи - советы по выбору, характеристики

Солнечные батареи можно купить для электроснабжения частного дома, дачи или другого помещения. Сложность их выбора состоит в необходимости создания сбалансированной системы из разных элементов. К ним относятся: фотопанели и аккумулятор, инвертор и контроллер.

Оглавление:

1. Как устроена и работает солнечная батарея
2. Преимущества и эффективность автономных устройств
3. Недостатки солнечных батарей для дома
4. Когда солнечные батареи целесообразны
5. Режимы автономного электроснабжения
6. Выбор панелей солнечных батарей
7. Выбор контроллера и инвертора
8. Выбор аккумуляторов
9. Обслуживание солнечной батареи

Как устроена и работает солнечная батарея

Солнечная батарея представляет собой независимый источник электроэнергии. Устройство состоит из ряда полупроводников, которые преобразовывают солнечное излучение в ток. Размер поглощающих панелей варьируется от пары миллиметров до нескольких метров.

Батарея состоит из двух слоев с разной проводимостью. Солнечная энергия выбивает электроны из катода и они попадают в пустоши анода. Получается их круговорот. Исторически первым фотоэлементом был селен. Но его производительность была низкой.

В 1954 представители телекоммуникационной компании США предложили заменить его кремнием. И уже через 4 года был запущен спутник на фотоэлементе из него. Эффективность монокристаллического материала составляет 17 %, а поликристаллического – 15 %.

Со времен производства первых солнечных батарей их стоимость существенно упала.

Для продолжительности срока службы, устройства элементы шунтуются диодами. Что уменьшает итоговое сопротивление цепи. Обычно их размещают на каждой четверти длины батареи. Такая конструкция особенно важна, когда часть панелей находится в тени. Диоды не позволяют превращаться им в потребителей тока.

Накапливаемое электричество сохраняется в аккумуляторе. Напряжение которого меньше, чем поступающий потенциал. Процесс заряда и его скорость проверяется специальным контроллером.

Эффективными считаются свинцовые и гелевые устройства для накопления энергии. Срок их эксплуатации составляет 10 - 15 лет.

Избыточный ток поглощает резистор. Для преобразования постоянного напряжения в переменное используют инверторы.

Производительность солнечной батареи зависит от угла ее наклона и стороны света, в которую она направлена. Так, максимальный результат будет от такого размещения устройства:

• на юг под углом в 30° - эффективность 100%,
• на юго-восток/юго-запад под углом 30° - 93%,
• на восток/запад под углом - 93°.

Преимущества и эффективность автономных устройств

Покупают солнечные батареи для дачи, частного дома, отелей в курортных городах. Пользователи отмечают ряд их конкурентных преимуществ:

• неисчерпаемость источника энергии,
• общедоступность в любой местности,
• экологическая безопасность,
• бесшумность системы,
• длительный срок службы до 25 лет,
• государственная поддержка развития альтернативных источников электроэнергии в Европейских странах,
• возможность монтажа дополнительных панелей для расширения системы,
• малая вероятность поломки,
• бесплатность самой энергии,
• автономность системы.

Недостатки солнечных батарей для дома

Использование солнечных батарей сопровождается рядом недостатков:

• высокая стоимость системы,
• необходимость разового вклада большой суммы,
• низкая производительность по сравнению с традиционными источниками питания,
• необходимость места для размещения дополнительных комплектующих,
• длительный срок окупаемости,
• необходимость постоянного ухода,
• проблемы утилизации батарей,
• вероятность кражи дорогостоящего оборудования,
• неэффективность в зимнюю, туманную и пасмурную пору.

Когда солнечные батареи целесообразны

Стоимость автономного энергоснабжения зависит от ее мощности и производительности. И чем она больше, тем меньше цена единиц ее составляющих.

Мощные солнечные батареи можно купить от 330 до 530 у.е. Для того, чтобы обеспечить электроэнергией дом на 4 человека потребуется вложиться на 15 – 25 тыс. у.е.

В Западной Европе спрос на альтернативные источники питания выше, поскольку там достаток людей выше. К тому же, есть возможность передачи накопленной энергии в общую сеть. При этом закупочная цена со стороны государства выше, чем тарифы при потреблении.

Целесообразно использовать мощность солнечных батарей при недостатке электроэнергии в регионе. Например, в курортном городе, где в «сезон» вводятся ограничения потребления.

Или же дом находится вдали от источника питания. И прокладка сети проводов дороже, чем стоимость батарей.

Лучше использовать энергию солнца, когда ее поступление не закрывают туманы и плохая погода. Например, на юге страны на возвышенности.

Для большей эффективности солнечной батареи следуйте инструкции установки, которая идет от производителя.

Режимы автономного электроснабжения

При выборе системы солнечного источника питания, необходимо учитывать максимальную силу, требуемую от нее. Она вычисляется суммированием мощностей всех бытовых инструментов и других электропотребителей. Также надо определить среднесуточную норму. Она зависит от режима автономности от общей сети.

Полная замена привычного источника питания, сопровождается отключением от городского электроснабжения. Требуемое количество мощности определяется по показателям счетчика за предыдущие периоды. При этом целесообразно учитывать возможных будущих электрических потребителей, задел на которые лучше сделать заранее. Обычно необходимо не менее 600 кВт в месяц для обеспечения дома на 3 – 4 человека.

При частичном электроснабжении, основная мощность идет от сети, остальная – от солнечных батарей. Приборы, устройства и системы, требующие больше 2 кВт/ч или 5 кВт/сутки остаются на традиционном источнике питания. Например, пол с подогревом, электрический бойлер, стиральная машина, обогреватель, утюг. Для такого режима потребуется 2 – 2,5 кВт/ч.

Умеренное электроснабжение меняет привычный стиль жизни. Емкие работы, как большая стирка, выполняются периодически 1 – 2 раза в месяц. В период высокой активности солнца. Нагрев воды также ограничивается до почасовой подачи. Для системы необходимо 150 кВт в месяц при возможном среднем потреблении энергии в 4 – 6 кВт/ч. Пиковая мощность может достигать 10 кВт/ч.

При базовом режиме используется 100 кВт в месяц. Хозяева находятся в состоянии экономии энергии, постоянно контролируют включение света и других потребителей тока. Работы, требующие большой мощности, проводятся до обеда. Чтобы до вечера аккумулятор накопил достаточное количество заряда.

Аварийный режим используется в экстренных ситуациях и в течение нескольких дней. После, предполагается восстановление привычного уровня электроснабжения от сети. Используется для обеспечения основных надобностей жителей дома. Среднее потребление энергии в сутки не превышает 2 кВт при пиковом значении в 6 кВт/ч.

После определения уровня требуемой энергии можно приступать к выбору конкретной системы солнечных батарей.

Выбор панелей солнечных батарей

Солнечные батареи имеют такие характеристики:

• размер,
• материал изготовления,
• мощность,
• напряжение номинальное и при пиковой мощности,
• ток при максимальной мощности,
• сила тока при коротком замыкании,
• диапазон рабочей температуры,
• срок эксплуатации.

При выборе фотоэлементов необходимо учитывать все вышеперечисленные показатели.

Для достижения необходимого уровня напряжения, панели параллельно соединяются в блоки. Важно понимать, что для объединения используются однотипные элементы. Но, если выбор между большой батареей или парой маленьких, то лучше отдать предпочтение первому варианту. Поскольку в нем отсутствуют дополнительные соединения, что увеличивает надежность конструкции.

Обычно размеры панелей составляют 1 – 2 м² при мощности в 220 – 250 Вт.

Современные батареи изготавливают из кремния.

Сколько стоит солнечная батарея зависит от ее типа. Фотопанели бывают моно- и поликристаллические. Первые, отличаются большей эффективностью на уровне 17,5% при сравнительном показателе в 15% аналога. Но их стоимость выше. Но в готовой конструкции при пересчете получаемой энергии на затраты, стоимость 1 Ватт приблизительно равна. Срок эксплуатации панелей одинаковый. А вот активность солнца отличается не постоянством в разные периоды года. Поэтому предпочтительней приобретение монокристаллических фотоэлементов.

Номинальное напряжение является показателем, на который рассчитано устройство в условиях нормальной работы. При этом максимальное - выше на 5 – 10 %.

В случае с солнечными батареями отдайте предпочтение 24-х вольтовым панелям. Больший показатель встречается редко. А устройства на 12 В предназначены для малых систем. Их обычно используют по архитекторским соображениям, когда ограничено пространство под батарею.

Установка способна работать при определенной температуре. Оптимальным решением является диапазон от -40°С до +90°С.

По отзывам потребителей, солнечные батареи исправно функционируют в течение 20 – 25 лет. При этом их эффективность снижается на 7 – 8 % каждые 10 лет.

Выбор контроллера и инвертора

Контроллер монтируется между солнечной батареей и аккумулятором. Он управляет уровнем напряжения, идущего от фотопанелей, в зависимости от уровня заряда накопителя энергии. Так при 100% накопления, предупреждается перезаряд отключением подачи напряжения в аккумулятор.

Дорогостоящие технологии отслеживают изменение входящих потоков и балансируют их. Так достигается максимально возможная продуктивность батарей в любой период суток и времени года. Контроллеры Maximum Power Point Tracking целесообразно использовать в больших системах. А при обеспечении энергией частного дома достаточно упрощенной модели. Например, типа PWM.

Такие устройства при уровне заряда аккумулятора от 80% уменьшают напряжение солнечной батареи и поддерживают его. Для сравнения контроллеры ON/OFF, которые являются самым дешевым аналогом, просто отключают систему.

Также важно, чтобы контролирующий блок мог компенсировать температуру и предполагал выбор типа аккумуляторной батареи.

Производители солнечных батарей при отказе от контроллера рекомендуют постоянно измерять вольтметром заряд аккумулятора. И при необходимости вручную отключать систему. Поскольку при перезаряде уменьшается срок службы накопителя.

Инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное. Показатель входного напряжения должен соотноситься с мощностью устройства. Так при его силе в 600 Вт достаточно U = 24 В, и соответственно 48 В при большей мощности.

Если говорить о видах инвертора, то меньше всего хлопот доставит синусоидальное устройство.

Косвенным показателем является вес оборудования. Поскольку трансформатор отличается значительной массой, то условно на 100 Вт идет 1 кг инвертора. И поэтому качественный преобразователь в 1000 Вт весит 8 – 10 кг.

Номинальная выходящая мощность должна равняться силе всех электрических потребителей.

Выбор аккумуляторов

Аккумулятор стоит выбирать, исходя из количества энергии, которое он будет накапливать. Для этого определяется суточная потребность в энергии на разные потребители. При этом делается корректировка в дополнительные 10% на потери преобразования в инверторе.

Если солнечные батареи будут автономным источником питания, то важно максимальное возможное количество заряда аккумулятора. А при резервном или аварийном режиме системы необходимо отдавать предпочтение аккумуляторам с большим сроком службы.

Стартейные батареи нуждаются в постоянном обслуживании и используются при малой силе системы. Гелевые аналоги не так требовательны в уходе и способны накапливать больше энергии. Герметичные и заливные аккумуляторы обеспечивают длительное время работы при высоких мощностях. AGM используются преимущественно для резервного режима энергосбережения.

При одинаковых характеристиках, лучшими реальными показателями будет обладать более тяжелый аналог.

Обслуживание солнечной батареи

Солнечные батареи требуют большего ухода, чем стационарная сеть. Их поверхность надо систематически очищать от загрязнений. Таких как, птичий помет, пыль, следы от осадков. Так как загрязненные панели поглощают меньше солнечной энергии.

Для чистки достаточно помыть их потоком воды из шланга. А для снятия снега использовать палку по типу старой швабры с резиновой прослойкой.

Также необходимо обрезать ветки деревьев, которые кидают тень на поверхность батарей. В идеале лучше, чтобы в прилежащей территории дома высоких насаждений не было вовсе.

Два раза в год проверяйте состояние креплений системы. При необходимости смените их.

strport.ru

Выгоден ли частный дом на солнечных батареях

Одним из преимуществ собственного дома является возможность его модификации. В том числе и источниками альтернативной энергии. Солнечные батареи для частного дома – наилучший на данный момент способ обеспечить себя экологичным электричеством.

С чего начать

Подсчет затрат электроэнергии. Для установления необходимой мощности системы солнечных панелей, нужно подсчитать, сколько электричества вы расходуете. Очень многое в этом вопросе зависит от того, используется ли частный дом постоянно или только как дача в определенные сезоны года. Для подсчета возьмите квитанции по оплате за электроэнергию за год и установите общее количество киловатт, затраченных за этот период, затем разделите на 12 (количество месяцев) – вы получите среднемесячный расход электроэнергии.

Расчет среднемесячного расхода потребляемого электричества

Как показывает опыт и отзывы реальных потребителей, в средней полосе России полученный результат необходимо умножить на коэффициент 16, чтобы получить необходимую мощность батарей в Ваттах.

Рассмотрим пример. За год вы потратили 1625 кВт, делим эту цифру на 12 месяцев и умножаем на коэффициент 16 – получается, 2166 Ватт. Т.е. система солнечных батарей будет обеспечивать такой дом, если ее мощность будет не менее 2200 Ватт/час

Где крепить?

Крыша. Закрепление солнечных батарей на крыше – очевидное, но не всегда лучшее решение для частного дома. Направленный на юг скат крыши действительно обеспечивает наилучший результат из стационарных способов крепления солнечных батарей, но на этом варианты не ограничиваются.

При таком закреплении скат крыши должен быть на ЮГ

Стены. Если стена «смотрит» на юг – она отлично подходит для размещения на ней солнечных батарей. Понаблюдайте, не падает ли на стену тень от деревьев, хозяйственных построек, забора, иных объектов. Не размещайте солнечные панели в этих местах.

Желательно также использовать южную стену

Не стоит ставить панели на восточной или западной стенах. Таким образом, в самый интенсивный период светового дня вы будете получать на свои панели только косые лучи, что значительно снижает эффективность системы

Свободное размещение. Самый эффективный вариант размещения солнечных батарей, но требует свободной площади во дворе. При свободном размещении солнечных батарей в частном доме их можно закреплять на шарнирах и таким образом, направляя их поверхность к солнцу под 90°.

Такое расположение батарей позволяет получить от них максимум мощности

Что входит в систему

Солнечные панели. О том, как их собрать, мы писали в этой статье (откроется в новом окне). Вы можете купить готовый комплект солнечных батарей для дома, но для экономии средств можно приобрести поликристаллические фотоэлементы и собрать солнечные батареи для своего дома своими руками.

Инвертор. Солнечные батареи вырабатывают постоянный ток, близкий к 12 или 24 вольтам (в зависимости от подключения), инвертор преобразует его в переменный 220 В и 50 Гц, от которого можно питать все бытовые приборы.

Аккумулятор. Даже их система. Солнечная энергия вырабатывается не постоянно. В пиковые часы её может быть переизбыток, а с наступлением сумерек её выработка прекращается вовсе. Аккумуляторы накапливают электричество в течении светового дня и отдают его вечером/ночью. Как выбирать аккумулятор для солнечной электростанции написано в этой статье (откроется в новом окне).

Важно знать. Не рекомендуется использовать для этих целей обычные автомобильные аккумуляторы – они приходят в негодность за 2-3 года эксплуатации (на такой срок службы они и рассчитаны)

Контроллер. Обеспечивает полный заряд аккумуляторной батареи и защищает её от перезарядки и закипания. О том, какой контроллер выбрать мы писали в этой статье (откроется в новом окне).

Выгодны ли солнечные батареи для частного дома

В западных странах мода на солнечную энергетику продиктована больше заботой об экологии, чем поиском экономической выгоды. У нас реалии несколько иные.

При сохранении нынешних цен на поставляемое электричество, система из солнечных батарей, собранная своими руками для одного частного дома и семьи из 4 х человек, полностью окупается за 4-5 лет. При этом срок службы фотоэлементов – составляет 20-25 лет, а вот аккумуляторы придется менять через 5-7 лет в зависимости от качества батарей.

Пока нигде в мире (и Россия не исключение) не наблюдается снижения цен на поставляемое электричество, поэтому за срок службы фотоэлементов в солнечной панели, система успеет окупиться как минимум 4-5 раз.

Видео. Как рассчитать необходимое количество солнечных батарей для дома

В ролике наглядно показан порядок расчета площади солнечных батарей для частного дома. Полезно для тех, кто хочет учесть все расходы на сооружение системы автономного солнечного электроснабжения уже на этапе планирования.

Загрузка...

Facebook

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Как устроена солнечная батарея и принцип ее работы доступными словами Комплект солнечных батарей для дачи поможет скомпоновать эффективную систему Как подсчитать емкость аккумулятора для солнечной электростанции Бестопливный генератор дает свободу... Свободу от денег

electricadom.com

Солнечные электростанции для дома, готовые решения, комплекты.

Мы подобрали готовые комплекты солнечных электростанций (готовые решения) для того, чтобы Вам было проще определиться с выбором оборудования.

Солнечные электростанции, готовые решения, что в комплекте.

Солнечные электростанции позволяют организовать электроснабжение объектов, которые не имеют подключения к центральной сети электроснабжения. Данный вид организации электроснабжения позволяет обеспечить объекты необходимым количеством электроэнергии в любом месте. Солнечная электростанция представляет собой набор фотоэлектрических элементов, аккумуляторных батарей и модуля управления этим оборудованием (контроллер + инвертор). Количество и мощность необходимых компонентов рассчитывается в зависимости от необходимого количества энергии потребляемого объектом в течении суток.

Как работает солнечная электростанция

Солнечная электростанция накапливает в течении светового дня электроэнергию в аккумуляторных батареях, в ночное время для питания объекта используется энергия аккумуляторов, для преобразования 12В в 220В применяют инверторы. В дневное время часть энергии идет на заряд аккумуляторов, а другая часть непосредственно на питание объекта.Возможно использовать в этой системе бензиновый генератор в качестве резервного источника в зимнее время и пасмурные дни, когда солнечной энергии будет не достаточно для заряда аккумуляторных батарей. Возможна установка генераторов с автоматическим запуском, для минимального участия человека в процессе переключения источников питания. Так же солнечные электростанции дополняются ветрогенераторными установками для получения большего количества электроэнергии в пасмурные дни и ночное время. Все представленные комплекты солнечных электростанций возможно комплектовать в различных вариациях оборудования.

Предложенные комплекты солнечных электростанций включают в себя все необходимые устройства для организации автономного источника питания.

enpartner.ru

Автономное электроснабжение: принцип работы | Дом Мечты

Май 29/16

В погоне за чистым воздухом и тишиной первозданной природы человек все дальше и дальше уходит от городской черты, оборудуя там загородные участки. И далеко не всегда в подобной местности присутствуют блага цивилизации – в частности, необходимая для обеспечения жизни человека энергия. Электричество в таких домах приходится вырабатывать самостоятельно – говоря по-простому, делать автономное электроснабжение.

Систем, позволяющих решить вопрос электрификации дома, достаточно много, и все они вполне сносно справляются со своими задачами. Устроены они по одному принципу, но различаются первоначальным источником энергии, на котором и следует сосредоточиться при выборе подобных систем. Опять же, говоря простым языком, некоторые системы автономного электроснабжения требуют постоянного вложения средств в покупку топлива, а некоторые, называемые условно «вечными двигателями», в этом не нуждаются. Так называемые даровые источники энергии, к которым можно отнести солнце и ветер, являются оптимальным вариантом для любого дома. О них, а вернее о том, как на их базе организовать автономное электроснабжение дома, и пойдет разговор в данной статье – вместе с сайтом Дом Мечты мы разберемся с устройством и принципом работы подобных систем электроснабжения и изучим основы их самостоятельного изготовления.

Автономное электроснабжение частного дома фото

Автономное электроснабжение: устройство и принцип работы системы

По большому счету, системы автономного электроснабжения частного дома устроены весьма просто – как правило, они состоят из трех основных узлов.

1. Преобразователь энергии – это либо солнечные панели, либо ветряной электрогенератор. Исходя из названия, можно понять, что первый вариант предназначен для преобразования солнечной энергии в электрическую, а второй служит для преобразования энергии ветра в электрический ток. Эффективность работы того или иного типа преобразователя в полной мере зависит от капризов матушки Природы – есть солнце или ветер, значит имеется и энергия. Согласитесь, весьма зыбкая и ненадежная перспектива. Именно для этого необходим следующий элемент системы автономного электроснабжения дома.
2. Электрические емкости – аккумуляторы, в задачи которых входит накапливание электричества, которое в солнечные или ветряные дни будет вырабатываться в избытке. Аккумуляторов понадобится много – именно от них зависит то, насколько долго вы сможете использовать запасенную энергию. Как правило, для обеспечения электричеством домов применяются больше гелевые аккумуляторы емкостью от 175А/час и более с напряжением 12 и 24V – их количество рассчитывается исходя из суточного потребления энергии. При большом энергопотреблении целесообразно использовать аккумуляторы на 24V.

   Автономный источник электроснабжения фото

3. Контроллер – управление потоками энергии, вырабатываемыми преобразователями. Принцип работы таких контроллеров весьма простой – его основной задачей является контроль над состоянием аккумуляторов. Когда «бак заполнен» до отказа, он направляет энергию прямиком к потребителю, когда он обнаруживает разрядку аккумуляторов, энергия идет через них – часть ее тратится на зарядку, а часть поступает потребителям.
4. Инвертор – устройство, преобразующее постоянный ток с напряжением 12 или 24V в традиционное сетевое напряжение 220V. Инверторы бывают разной мощности, которая также рассчитывается исходя из суммарной мощности одновременно работающих потребителей – естественно, берется запас, так как ситуации бывают разными. Кроме того, когда электрооборудование работает на пределе своих возможностей, оно быстрее выходит из строя.

По большому счету, если не считать различного рода соединительные кабели, балласты для сброса излишков энергии и прочего вспомогательного оборудования, можно сказать, что это и все автономное электроснабжение загородного дома.

Автономный источник электроснабжения: что лучше, солнце или ветер

Вопрос, какую автономную электростанцию выбрать, весьма важный, и многие люди серьезно задумываются над ним – каждая из систем имеет свои преимущества и недостатки. Обращают внимание на стоимость, эффективность работы и прочие показатели экономичности, которые, по сути, являются несущественными. А все потому, что присутствует один фактор, который сводит все эти моменты на «нет», и делает их второстепенными – это периодичность погоды. Сегодня ветрено, а завтра солнечно, а послезавтра может не оказаться ни того, ни другого. Даже река, если говорить о гидроэлектростанции, зимой замерзает, хотя это и поправимое дело.

Система автономного электроснабжения дома фото

В принципе, ответ на вопрос, какую автономную систему электроснабжения сделать, ясен – комбинированную. Именно она в состоянии бесперебойно обеспечивать дом электричеством, невзирая на погодные условия. Как правило, грамотно разработанное автономное электроснабжение частного дома предусматривает использование и энергии солнца, и энергии ветра. Перестраховщикам ко всему этому можно добавить небольшой дизель-электрогенератор или водяную мельницу, если рядом протекает река.

Автономное солнечное электроснабжение: принцип сборки системы

Несмотря на все тонкости и нюансы, без которых не обходится монтаж ни одной более или менее сложной системы, в целом сборка автономной электростанции производится не так уж и сложно. Условно весь этот процесс можно разбить на несколько этапов.

1. Установка преобразователя ветряной и солнечной энергии. Здесь очень важно выбрать правильное место – ветряк желательно монтировать на открытой местности, а солнечные панели на максимально освещенных участках. Для панелей очень важно соблюсти еще и направление установки – лицом их лучше сориентировать на север или на юг, в зависимости от того, в каком полушарии монтируется система. Как вариант, можно использовать следящие за Солнцем приспособления, которые будут поворачивать панели вслед за нашим дневным светилом. В основном панели монтируют на крыше дома, для чего создают специальную несущую конструкцию, которую достаточно просто соорудить самостоятельно из профильной трубы. Что касается их подключения, то они соединяются по параллельной схеме с использованием специальных коллекторов и кабеля особой конструкции, позволяющих снизить потери энергии при транспортировке в дом. Общая жила, объединяющая в себя все панели, прокладывается в дом, где оборудуется в отдельной комнате управляющий узел.
2. В первую очередь эта жила подключается к контроллеру. Сложного в этом ничего нет – как правило, устройство данного типа одновременно является и коммутатором, в который подсоединяется все остальное оборудование. На нем вы найдете две клеммы для подключения солнечных панелей – одна «+», другая «-». К каждой из них следует подсоединить соответствующий конец кабеля панелей.

   Автономное электроснабжение фото

3. Еще две клеммы этого устройства предполагают подсоединение аккумуляторных батарей. Сколько бы их ни было, они соединяются в единый массив по параллельной схеме подключения (плюс к плюсу, а минус к минусу) – в любом месте такого массива можно подсоединить кабели, связывающие емкости с контроллером. Опять-таки, не следует забывать о полярности подключения.
4. Инвертор – единственный элемент системы, который не подключается к контроллеру. Он берет энергию от аккумуляторов напрямую – принцип его подсоединения точно такой же, как и у всех приборов, работающих с напряжением 12 или 24V постоянного тока. Очень важно соблюсти полярность, в противном случае устройство работать не будет.
5. На выходе инвертора монтируется автоматический выключатель – это защита оборудования от чрезмерной нагрузки в сети.

   Автономное электроснабжение загородного дома фото

С инвертора электричество подается на стандартный распределительный щиток, которым оборудуется любой современный дом или квартира. Уже непосредственно от щитка электричество раздается потребителям. Если система предусматривает подключение сразу нескольких источников энергии, то они подсоединяются друг к другу параллельно все через тот же контроллер. Здесь имеется один нюанс – чтобы ток не шел от одного источника к другому и не заставлял один из них работать в качестве электродвигателя, при подсоединении их в пару применяются диоды Шоттки. Они пропускают ток только в одном направлении и не позволяют течь ему в сторону источников энергии, когда они не вырабатывают электричество.

В заключение темы про автономное электроснабжение скажу несколько слов по поводу такого момента, как технология сборки. Создавая подобные системы, лучше всего использовать предназначенные для них комплектующие – даже провода нужно устанавливать специальные. Все эти части разрабатываются с учетом особенностей систем и рассчитаны на максимальную эффективность работы. Никто вам не запретит применять стандартное электрооборудование, но в таком случае вы должны быть готовы пожертвовать долей энергии, которая попусту будет вылетать в трубу.

И еще одно – если имеется возможность, то хорошо будет наладить продажу излишков электричества. Такую систему выгоднее сооружать на несколько домов или же оборудовать специальный узел, в задачи которого будет входить выдача электроэнергии в общественную сеть. Такие узлы оборудуются счетчиками, согласно которым энергетическая компания будет покупать у вас электричество. Естественно, дешевле, чем за нее платят потребители.

Автор статьи Владимир Белов

www.domechti.ru

Энергосберегающие системы, тепловые насосы, солнечные коллекторы, инженерная сантехника, отопление, водоснабжение - Дзержинск, Нижний Новгород, Москва, Россия

 

Наша компания предлагает  3 основные конфигурации солнечных фотоэлектрических систем электроснабжения, которые описаны ниже.

Разновидности фотоэлектрических энергосистем

1. Автономная фотоэлектрическая система полностью независима от сетей централизованного электроснабжения. За исключением некоторых специальных применений, в которых энергия от солнечных батарей напрямую используется потребителями (например, водоподъемные установки, солнечная вентиляция и т.п.), все автономные системы должны иметь в своем составе аккумуляторные батареи. Энергия от аккумуляторов используется во время недостаточного прихода солнечной радиации или когда нагрузка превышает генерацию солнечных батарей.

2. Батарейная соединенная с сетью фотоэлектрическая система похожа на автономную систему. В ней также используются аккумуляторные батареи, но такая система одновременно подключена к сетям централизованного электроснабжения. Поэтому излишки, генерируемые солнечными батареями могут направляться в нагрузку или сеть (для этого необходимы специальные инверторы, которые могут работать параллельно с сетью, их часто называют "гибридными"). Если потребление превышает генерацию электричества солнечными батареями, то недостающая энергия берется от сети. Некоторые модели таких инверторов с зарядными устройствам могут давать приоритет для заряда аккумуляторов от источника постоянного тока (например, солнечного контроллера), тем самым снижая потребление энергии от сети для заряда аккумуляторов.Существует разновидность батарейной соединенной с сетью системы, в которой вместо контроллеров заряда солнечных батарей применяются сетевые фотоэлектрические инверторы, соединенных к выходу ББП. Такую возможность имеют всего несколько моделей ББП, но общая эффективность системы за счет применения сетевых фотоэлектрических инверторов может быть намного выше, чем при применении контроллеров заряда АБ.

3. Безаккумуляторная соединенная с сетью фотоэлектрическая система является самой простой из всех систем. Она состоит из солнечных батарей (или ветроустановки, или микроГЭС) и специального инвертора, подключенного к сети. В такой системе нет аккумуляторов, поэтому они не могут использоваться в качестве резервных систем. Когда сеть пропадает, то и выработка электроэнергии солнечными батареями также прекращается. Это может быть ограничением такой системы, но основное ее преимущество - высокая эффективность, низкая цена (за счет отсутствия аккумуляторов и менее дорогого сетевого инвертора) и высокая надежность.

 

Наши выполненные работы по солнечным электростанциям

Компания «Энергосберегающие системы» предлагает услуги проектирования,поставки, монтажа, сервисного обслуживания солнечных электростанций

Услуги включают в себя:

1. Проработку и согласование с клиентом инженерного решения.2. Проработку несколько вариантов проектов (инженерных решений).3. Технико-экономическое обоснование выбранного инженерного решения.4. Подробные чертежи, планы, схемы, разрезы.5. Необходимые узлы, деталировки.6. Схема автоматизации инженерного оборудования с подробным описанием алгоритма работы и с возможностью интеграции в общую систему управления зданием (центральная диспетчеризация, умный дом).7. Подробные спецификации на оборудование и материалы (отдельно по каждому виду инженерных систем).8. Смету на материалы, работу.9. Сетевой график производства работ.10. Поставка оборудования.11. Монтаж.12. Сервисное и гарантийное обслуживания.

В рамках одной организации Вы получаете разработку проекта, все необходимое оборудование, профессиональный монтаж и сервисное обслуживание.

 

ПОДРОБНЕЕ ПРО СОЛНЕЧНЫЕ СИСТЕМЫ

Основной причиной, по которой люди хотят иметь автономную систему и отключиться от существующих сетей централизованного электроснабжения, является желание получить энергетическую независимость и не зависеть от аварий на электросетях, повышения тарифов на электроэнергию и т.п.

Пока еще немного людей готовы жить без подключения к сетям. Если вы только собираетесь покупать землю и дом или строить новый дом, то нужно учитывать, что цена на такие участки и дома, не присоединенные к сетям централизованного электроснабжения, гораздо ниже.

Если вы уже имеете подключение к электрическим сетям, то не имеет смысла от них отключаться. Если у вас есть перерывы в электроснабжении, можно выделить в отдельную группу ответственных потребителей - например, насосы и электроника системы отопления, холодильник, дежурное освещение, радио, телевизор и т.п. - и обеспечить их бесперебойное электропитание за счет аккумуляторных батарей. Если перерывы в электроснабжении не превышают нескольких часов, то обычно этого достаточно, чтобы решить эту проблему. Солнечные батареи будут использоваться для уменьшения потребления от сетей, а сети будут являться вашим бесплатным аккумулятором бесконечной емкости.

В случае частых аварий и отключений в сетях, а также если отключения длительные (более суток), вам нужно поставить батарейную фотоэлектрическую систему электроснабжения. Большинство загородных домов нуждается именно в батарейной фотоэлектрической системе, так как вероятность перерывов в электроснабжении велика - по разным причинам, начиная от перегрузки и изношенности оборудования электросетей, до падения деревьев на ЛЭП, ледяных дождей, ураганов и т.п.

Введение в систему аккумуляторов дает возможным работу системы при различных нагрузках и при отсутствии сети. Есть специально разработанные батарейные инверторы, которые могут регулировать потребление энергии от сети в зависимости от состояния и степени заряженности аккумуляторов. Такие инверторы также не перенаправляют энергию в сеть, если пропало напряжение в сети, тем самым обеспечивая безопасность при проведении ремонтных работ на линии электропередачи.

Для того, чтобы не тратить лишние деньги на неоправданно мощную систему, вам необходимо тщательно посчитать, какая именно нагрузка и в течение какого времени должна будет работать в случае аварии на ЛЭП. Очень часто нужно бывает обеспечить примерно 1/10 часть от общей мощности потребителей во время перерывов в электроснабжении. Остальная нагрузка может быть выключена или ее работа сведена к минимуму до восстановления работы сетей. Это позволит существенно снизить стоимость вашей резервной системы электроснабжения. Также, как уже упоминалось на других страницах нашего сайта, все меры по улучшению энергоэффективности и уменьшению потребления должны быть сделаны до того, как мы с вами начнем рассчитывать систему резервного электроснабжения. Обычно это делается в несколько этапов - мы предлагаем вам систему, вы оцениваете ее бюджет, уменьшаете в случае необходимости ваши запросы, и мы корректируем состав (и стоимость) системы.

 

Безаккумуляторные фотоэлектрические системы

Большинство соединенных c сетью фотоэлектрических систем являются безаккумуляторными и требуют наличия напряжения в сети для своей работы. Сеть дает опорное напряжение для сетевых инверторов, которые синхронизируются с ним и выдают идентичное сетевому напряжение. Если такого сигнала нет, или он начинает сильно отличаться от нормального (по величине напряжения, частоте и т.п.), сетевой инвертор перестает работать.

Преимуществом такой системы является максимально эффективное использование солнечных батарей, которые всегда работают в точке максимальной мощности. Сетевые инверторы начинают выдавать энергию от солнечных батарей в сеть начиная с минимального значения

Прекращение генерации сетевых инверторов при пропадании напряжения в сети также связано с обеспечением безопасности при ремонтных работах в сетях. Необходимо обеспечить отсутствие напряжения на линии, если подача напряжения отключена электриком на подстанции.

При работе параллельно с сетью солнечная батарея использует сеть как аккумулятор и источник энергии, который обеспечивает недостатки энергии. Например, если ваш холодильник потребляет 5 ампер, и солнечная батарея вырабатывает 5 ампер, то практически это значит, что ваш холодильник питается от солнечных батарей. Однако не все так просто. Если при старте компрессора мотор потребляет 10 ампер, то только от солнечной батареи он не запустится. Также, он может не работать при облачной или пасмурной погоде. В этом случае все, что не хватает для нормальной работы холодильника, будет браться из сети. Также, в сеть будут направляться все излишки генерируемой солнечными батареями энергии.

Аккумуляторные фотоэлектрические системы резервного электроснабжения

Проектирование системы с аккумуляторами является более сложным и более ответственным, чем проектирование безбатарейной системы. Если вы ошибетесь при выборе мощности соединенной с сетью безбатарейной системы, недостающая энергию будет взята из сети. Однако, если вы рассчитаете неправильно систему с аккумуляторами, то во время перерывов в электроснабжении вы можете оказаться без электроэнергии, несмотря на то, что вы имеете комплект "бесперебойного электроснабжения".

Мощность инвертора определяется по суммарной мощности нагрузки, которую нужно питать во время аварий на сети. Длительность отсутствия подачи энергии от ЛЭП определяет емкость АБ, мощность солнечной батареи, ветроустановки, резервного генератора и т.д. В конечном итоге, ошибки в проектировании системы приводят либо к излишней стоимости системы, либо к неспособности системы обеспечить вас бесперебойным электроснабжением. В любом случае, модификации системы - это дополнительные затраты.

Для максимально эффективной работы аккумуляторная фотоэлектрическая система, соединенная с сетью, требует использования специализированного инвертора. Возможны 3 варианта работы системы:

1. Солнечные батареи заряжают АБ через контроллер заряда, а затем энергию через инвертор передается в нагрузку или сеть
2. Солнечные батареи работают на сетевой фотоэлектрический инвертор, от него питается нагрузка, излишки энергии идут на заряд аккумуляторов, а если АБ заряжены, то направляются в сеть.
3. Гибридная система, включающая элементы обоих вышеперечисленных типов.

1. Сетевая фотоэлектрическая система электроснабжения с контроллером заряда постоянного тока. Самым простым и распространенным вариантом является заряд аккумуляторов от солнечных батарей через контроллер заряда постоянного тока. Если использовать обычный ББП, то при наличии сети заряд происходит от сети, и солнечные батареи практически не используются. Для того, чтобы максимально использовать энергию, вырабатываемую солнечными батареями, нужно применять контроллер MPPT и специальный ББП с функцией передачи электроэнергии в нагрузку или сеть при напряжения на АБ выше заданного. В этом случае, даже если АБ заряжены полностью от сети, энергию от СБ направляется в нагрузку, тем самым уменьшая потребление от сети. Если нагрузка потребляет меньше энергии, чем вырабатывают солнечные батареи, такой ББП может или направлять излишки в сеть, или уменьшать выработку солнечных батарей за счет повышения напряжения на аккумуляторах.

При авариях на сетях централизованного электроснабжения инвертор начинает генерировать энергию от аккумуляторов. Если солнечные батареи подключены через контроллер заряда к аккумуляторам, то инвертор использует солнечное электричество, и, если его не хватает, то и энергию из аккумуляторов. Если солнечной энергии больше, чем нужно для потребителей, она идет на заряд аккумуляторов.

Достоинства

1. Возможность использования энергии солнца как при наличии сети, так и во время отключений
2. При длительных перерывах в электроснабжении - возможность восстановления работы при глубоком разряде аккумуляторов путем заряда АБ от СБ

Недостатки

Потери на двойное преобразование солнечного электричества - потери в контроллере, в инверторе, частично в аккумуляторах

1. Циклирование аккумуляторов приводит к их износу, однако такой режим имеет место только при перерывах в централизованном электроснабжении, в обычном режиме аккумуляторы работают в буферном режиме со сроком службы близком к сервисному.

2.Фотоэлектрическая система электроснабжения с сетевым инвертором на входе ББП. В этой схеме применен высокоэффективный сетевой инвертор. Если основное потребление солнечного электричества имеет место днем, и отключения централизованного электроснабжения редкие и недолгие, то такая схема является наиболее дешевой и эффективной. В такой схеме может использоваться любой бесперебойник, даже самый простой. Когда светит солнце, сетевой инвертор снабжает энергией нагрузку во всем доме, в том числе и резервируемую. Излишки энергии направляются в общую сеть только если потребление в доме меньше, чем генерируют солнечные батареи. Энергия солнца используется и на заряд аккумуляторов. Эффективность сетевого инвертора более 90%. Единственным недостатком является прекращение использования энергии солнца при авариях в сетях.

Достоинства

1. В такой схеме могут работать любой ББП и любой сетевой фотоэлектрический инвертор
2. Мощность ББП выбирается по мощности резервируемой нагрузки и не зависит от мощности солнечных батарей. Мощность сетевого инвертора может быть как больше мощности ББП, так и меньше.
3. Возможность восстановления при глубоком разряде аккумуляторов при использовании небольшой СБ, подключенной к АБ через контроллер заряда (показаны пунктиром). Это необязательный элемент, если отключения кратковременные.
4. Аккумуляторы все время находятся в заряженном состоянии и практически работают в буферном режиме и используются только при отключениях сетевого электричества

Недостатки

1. Прекращение использования энергии солнца при авариях в сетях

2.Фотоэлектрическая система электроснабжения с сетевым инвертором на выходе ББП. В этой схеме также применен высокоэффективный сетевой инвертор. Отличие от предыдущей схемы состоит в том, что при пропадании напряжения при отключения сети, солнечные батареи продолжают питать резервируемую нагрузку и заряжать аккумуляторы. В нормальном режиме, при наличии напряжения в сети, сетевой инвертор снабжает энергией резервируемую нагрузку, при этом КПД преобразования инвертора очень высокий - более 90-95%. Если нагрузка потребляет меньше, чем вырабатывают солнечные батареи, излишки энергии идут на заряд аккумуляторов. Если нагрузка потребляет больше - то недостающая энергия берется из сети. После полного заряда аккумуляторов излишки энергии направляются в общую сеть и питают остальную нагрузку в доме (до ББП).

При аварии в сети ББП переключается на работу от аккумуляторов, и обеспечивает одновременно опорное напряжение для сетевого инвертора. Поэтому энергия солнца продолжает использоваться и при авариях в сетях. Как и при наличии сети, излишки солнечного электричества сначала направляются на заряд аккумуляторов. После того, как аккумуляторы полностью зарядятся, возможны 2 варианта: 1) ББП дает сигнал для выключения сетевого инвертора, и он остается выключенным до тех пор, пока напряжение на АКБ не снизится до заданного уровня. 2) При использовании сетевых инверторов SMA Sunny Boy совместно с ББП Xtender или SMA возможно постепенное снижение мощности сетевого инвертора в зависимости от напряжения на АКБ.

При авариях в сети батарейный инвертор обеспечивает для сетевого инвертора опорное напряжение, что позволяет продолжать питать нагрузку переменного тока напрямую от солнечного сетевого инвертора. Естественно, вся нагрузка, подключенная до батарейного инвертора, не получает энергию - ни от аккумуляторов, ни от солнечных батарей.

Если напряжение в сети не пропало, но вышло за пределы допустимого, то инвертор отключается от такой сети и продолжает питать ответственную нагрузку качественным током - от СБ и от АБ. Нагрузка, подключенная до инвертора, питается тем напряжением, которое есть в сети.

Достоинства

1. Продолжение использования солнечной энергии при авариях на централизованной сети электроснабжения. т.е. возможность использования энергии солнца как при наличии сети, так и во время отключений.
2. Высокий КПД использования энергии от солнечных батарей за счет применения высокоэффективных сетевых инверторов и снижения потерь на стороне постоянного тока за счет повышенного напряжения СБ
3. Возможность восстановления при глубоком разряде аккумуляторов при использовании небольшой СБ, подключенной к АБ через контроллер заряда (показаны пунктиром). Это необязательный элемент, если отключения кратковременные.
4. Аккумуляторы все время находятся в заряженном состоянии и практически работают в буферном режиме и используются только при отключениях сетевого электричества и отсутствии солнечной энергии

Недостатки

1. Необходимость применения специальных ББП, которые могут заряжать АБ с выхода, а также направлять излишки солнечной энергии в сеть. Также, такой ББП должен или давать сигнал на отключение сетевого инвертора, или повышать частоту на выходе для управления сетевым инвертором (большинство сетевых инверторов прекращают работу при выходе параметров частоты за заданные пределы)
2. Суммарная мощность сетевых инверторов, подключенных к такому ББП, должна быть меньше или равна мощности зарядного устройства ББП. Это необходимо для того, чтобы утилизировать энергию от СБ при отключениях сети и разряженных аккумуляторах.
3. При длительных перерывах в электроснабжении и отсутствии солнечной энергии ББП может выключиться по низкому уровню заряда АБ. Восстановить их возможно только когда появится напряжение в сети, или путем установки дополнительного небольшого фотоэлектрического модуля с контроллером заряда. Такой случай возможен, но вероятность его очень небольшая.

В вариантах 1 и 3 в обычном режиме работы инвертор использует солнечную энергию для заряда аккумуляторов и для питания нагрузки в доме. Если есть излишки энергии, он направляет их в общую сеть (если разрешить ему это делать), или снижает выработку энергии солнечными батареями. При этом совсем необязательно направленная на вход инвертора энергия теряется - она может быть использована другими потребителями в доме, которые не резервируются этим инвертором. Т.е. например, вы зарезервировали холодильник, резервное освещение, систему отопления, телевизор и т.п. инвертором. Но в доме у вас есть еще другая нагрузка, которая может и не работать, когда пропадает сеть - например, стиральная машина, электроинструмент, электрочайник и еще много чего.

Когда есть сеть, солнечная энергия используется как для питания этой нагрузки, так и (если она полностью не потребляется резервируемой нагрузкой) для питания другой нагрузки в доме. Таким образом вы максимально используете свои солнечные батареи и полностью потребляете все, что они вырабатывают. В автономной системе такого нет - если АБ заряжены и нагрузки нет, то генерация солнечными батареями уменьшается или прекращается вовсе.

Применение сетевых инверторов и схем включения рис. 2 и 3 в большинстве случаев повышает эффективность системы. 

Далеко не каждый инвертор может обеспечить работу системы в таких режимах. Такой специализированный инвертор выполняет 3 функции

1. обеспечение резервного электроснабжения во время аварий в сети,
2. заряд аккумуляторов от сети, а в некоторых случаях и от сетевого инвертора
3. и передачу излишков энергии в сеть

Несмотря на сложность батарейной фотоэлектрической системы, преимущества, которые она дает - неоспоримы. Ни один из наших клиентов, установивших такую систему, не пожалел об этом.

Выводы

1. Фотоэлектрические системы очень надежны, и безаккумуляторные системы практически не требуют обслуживания. Также, такие системы обладают максимальной эффективностью использования энергии от солнечных батарей - от 90 до 98%. При этом сеть может использоваться как бесплатный аккумулятор практически бесконечной емкости. Обычные аккумуляторные батареи требуют регулярной замены и специальной утилизации, иначе будет нанесен вред окружающей среде. Потребитель несет ответственность за правильную утилизацию АБ. К счастью, сейчас очень много фирм, которые принимают отработанные аккумуляторы, и даже платят за них (небольшие) деньги.

2. Если отключения сети частые, то необходимо добавить в систему аккумуляторы и блок бесперебойного питания. Добавление в систему аккумуляторов, с одной стороны, повышает надежность электроснабжения, но, с другой стороны, требует обслуживания аккумуляторов. Также, за счет использования аккумуляторов и батарейного инвертора снижается КПД системы. КПД батарейных инверторов примерно 85-92%, а КПД заряд-разряда свинцово-кислотных АБ - около 80% (20% теряется на нагрев АБ во время химических реакций). Можно немного повысить КПД заряда-разряда, если использовать АБ в режиме малых токов. Но как только АБ заряжены, вся энергия от солнечных батарей направляется в сеть или на питание нагрузок до батарейного инвертора - именно за счет этого повышается эффективность работы соединенной с сетью системы.

3. Применение сетевых инверторов повышает эффективность работы системы в целом, особенно если большая часть солнечной энергии потребляется в дневное время. Применение специальных ББП с возможностью заряда АБ с выхода позволяет использовать сетевые фотоэлектрические инверторы даже во время перерывов в электроснабжении от централизованной сети.

www.santexnn.ru

Солнечные батареи в загородном доме. Стоит ли использовать?

Энергия солнца всегда служила во благо человечества. Многие тысячелетия люди успешно использовали ее для нагрева воды, приготовления пищи. Современные технологии позволяют использовать ее в качестве доступного, малозатратного источника электрической энергии.

Способ получения электроэнергии с помощью солнечных батарей намного сложнее банального нагрева воды солнечными лучами. Однако солнечная энергия в последние годы все активнее используется, как для электроснабжения отдельных загородных домов, так и небольших производств, включая производственные комплексы и целые поселения.

Несмотря на низкий КПД (около 12-15%), солнечные батареи считаются одним из самых эффективных источников альтернативной энергии. Но ввиду их значительной стоимости, незначительной выработкой с единицы площади и зависимости от погодных условий, в основном их позиционируют в качестве дополнительного источника электропитания.

По данным компаний – производителей, за один ясный солнечный день с 1 кв. м. площади солнечных батарей можно снять в лучшем случае 1,2кВт. Этой мощности недостаточно даже для обеспечения электропитания одного ПК. Поэтому для генерации ощутимой мощности панели объединяются в станции. К примеру, с батареи площадью 10кв. метром можно получить уже более 1кВт/час энергии, чего достаточно для питания компьютера, телевизора и нескольких лампочек. Как правило, семью из 3-4 человек с месячным потреблением электроэнергии 250-300кВт обеспечат электроэнергии в теплое время года батареи с площадью 20кв.м. Зимой такие батареи неэффективны.

Случаи, когда солнечные батареи оправдывают себя

Все более широкое распространение в последнее время получают системы отопления на основе энергии солнца. Подходят они для регионов, где количество солнечных дней в году большое, например, для южных районов, Крыма, курортов и высокогорных плато, где небо наибольшую часть светового дня свободно от облаков. Создают такие системы на основе солнечных коллекторов. Они осуществляют нагрев рабочего вещества – воздуха или жидкости. Если такая система не может обеспечить достаточную степень обогрева, то устанавливают резервную систему.

Плоские коллекторы являются самыми распространенными, но используют также концентраторы и коллекторы с вакуумными трубками. Жидкостные системы сохраняют тепло в бетонной заливке или специальных резервуарах. Для распространения солнечного тепла по дому используют теплый пол, плинтусы, радиаторы горячей воды либо централизованную приточную систему.

Солнечные системы воздушного отопления использует воздух. Они могут нагревать отдельные помещения или передавать тепло в вентилятор с целью регенерации тепла, либо использовать воздушную обмотку теплового насоса. Такие системы обычно встраиваются в кровли либо стены.

Имеет смысл использования батарей для обеспечения энергией систем, для которых требуется бесперебойное электроснабжение: охранной сигнализации, видеонаблюдения или компьютерных сетей.

pue8.ru

---

• 
  Подключить водонагреватель
• 
  Торнадо гербицид отзывы
• 
  Дома из сип панелей технология строительства
• 
  Оформление дверных проемов без дверей
• 
  Подключение биде
• 
  История мкад
• 
  Подключение отопления в частном доме своими руками
• 
  Минимальный уклон крыши
• 
  Отливы на цоколь
• 
  Как в розетке проверить ток мультиметром
• 
  Мкад история