Как выбирать солнечную батарею? PDF Печать E-mail
Статьи - Электромонтажные работы

Попытаемся понять подход к выбору автономной солнечной системы, какие факторы имеют большее, а какие меньшее значение.

solnechnay_batareaПрежде всего, надо определить, сколько энергии вам понадобится в месяц, и чтобы стоимость солнечной электростанции не стала фантастически большой по мере возможности уменьшить потребности. Затем необходимо определить, сколько солнечной энергии можно получить в той местности, где будет работать солнечная установка. Примерные данные приводятся в метеорологических справочниках, кое-какую информацию по солнечной инсоляции можно найти в Интернете. Обычно уровень солнечной инсоляции выражается в Ваттах/м2 с разбивкой по месяцам. Причём сезонные колебания могут быть очень значительными.

Если предполагается использовать солнечную электростанцию круглогодично, расчёт надо производить по месяцам с наихудшими параметрами по инсоляции (конечно, если предполагается использовать только солнечную энергию). КПД солнечных батарей для расчётов надо принимать не выше 14% (а лучше 12%), т.к. несмотря на КПД элементов 16 или даже 17 % (а чаще используются элементы с КПД 14-15%) часть излучения отразится от поверхности стекла закрывающего элементы (даже если используется антибликовое стекло), часть излучения погасится в толщине стекла, не вся поверхность солнечной батареи закрыта кремниевыми пластинами – между ними зазоры 2-3 мм, кроме этого некоторые элементы имеют обрезанные углы, что также уменьшает полезную площадь. Некоторые изготовители приводят примерную выработку энергии в месяц при разных уровнях солнечного излучения.

instolacia

Карта инсоляции России. Продолжительность солнечного сияния.

Теперь, чтобы определить количество солнечных батарей необходимо разделить желаемую потребность в энергии на возможную выработку энергии одной батареей в те месяцы, когда будет использоваться солнечная электростанция, естественно расчёт ведут по самым наихудшим параметрам по инсоляции.

Например установка будет эксплуатироваться  круглогодично, потребность в энергии 100 кВт час/месяц, одна батарея из выбранных вами произведёт в декабре не более 2 кВт час энергии, 100 : 2 = 50 батарей. Те же условия но неизвестна производительность батареи, но есть её площадь 0.7 м2: инсоляция в декабре примерно 20 кВт час/м2 за месяц такая батарея произведёт примерно: 20 х 0.7 х 0.12 (КПД)=1.68 кВт час энергии, для определения количества солнечных батарей опять делим желаемое количество энергии на выработку одной батареи: 100 : 1.68 =59.5 шт. округляем в большую сторону 60 шт.

Следует отметить, что все эти расчёты носят приблизительный, ориентировочный характер, т.к. количество солнечных дней может сильно отличаться в разные годы, всегда надо учитывать, что запас только улучшает параметры системы.

Увеличение производительности солнечных батарей – это отдельная большая тема, отмечу только несколько способов увеличения производительности:

solnechnay_batarea1- выбор оптимального угла установки (всегда желательно, чтобы поверхность солнечной батареи располагалась перпендикулярно к лучам солнца, с максимальными отклонения ми в ту или иную сторону не более 150), т.к. солнце в течении года постоянно меняет высоту над горизонтом желательно устанавливать солнечные батареи под тем углом который обеспечивает максимальный выигрыш по производительности в нужное время, например если предполагается использовать солнечную электростанцию круглогодично, то батареи устанавливают под углом + 150 к широте местности, а если только в летние месяцы то под углом – 150 от широты;

- поворачивать солнечную батарею вслед за солнцем в течение дня(применим только для небольших систем), таким образом можно увеличить выработку энергии вплоть до 50% от выработки в стационарном положении;

- применение контроллера заряда с функцией ОТММ (Отслеживания Точки Максимальной Мощности, по-английски MPPT (Maximum Power Point Tracking)), такой контроллер при наличии достаточной освещённости не препятствует поступлению энергии от солнечных батарей на аккумуляторы, а при недостатке освещённости накапливает энергию и подаёт её на аккумулятор порциями с оптимальными значениями тока и напряжения.

Но конечно если с таким трудом полученную энергию расходовать не экономно, то все ухищрения по получению дополнительной энергии пропадут впустую. Наибольший выигрыш в автономных системах электроснабжения можно получить, экономя энергию. Замена ламп накаливания на люминесцентные или компактные люминесцентные (энергосберегающие), а там где надо получать большие световые потоки (освещение территорий, торговых залов и т.д.) на металлогалогеновые даёт снижение затрат на освещение примерно в 4-5 раз. Применение бытовой техники с индексом энергопотребления «А» или «А+» даёт ещё более значительный выигрыш. Вообще вопросы энергосбережения, в условиях значительного роста цен на энергоносители приобретает первостепенное значение.


Немного коснёмся принципов конструирования систем автономного электроснабжения на солнечных батареях. Мы уже пробовали рассчитать необходимое количество солнечных батарей, теперь перейдём к остальным компонентам системы. Энергия, полученная от солнечных батарей, направляется на зарядку аккумуляторов – это необходимо по двум причинам:

- сглаживание неравномерности поступления энергии, например в облачную погоду,

- потребность в энергии тогда, когда нет солнечного излучения (ночью и в пасмурные дни).

akkumulatorДля подбора количества и типа аккумуляторов используются тоже два параметра: конструкция инвертора (напряжение на низкой стороне) и ток зарядки, который может поступать от нескольких источников и не должен превышать 10 % от номинальной ёмкости для кислотных аккумуляторов и 25-30% от номинальной ёмкости для щелочных. Если в инверторе имеется зарядное устройство от сети, то оно должно автоматически регулировать зарядный ток в зависимости от степени заряда аккумуляторов. Кроме этого, особенно если подзарядка от существующей сети отсутствует, необходимо чтобы аккумуляторы не боялись сульфатации пластин, иначе подзарядка маленьким током, который часто бывает в не очень ясную погоду быстро выведет аккумуляторы из строя.

К необходимым свойствам аккумуляторов применяемых в солнечных системах причислим и низкий уровень саморазряда (иногда изготовители указывают эту отличительную черту), обычный кислотный аккумулятор требует подзарядки не реже чем один раз в шесть месяцев иначе выходит из строя, через год после начала эксплуатации уровень саморазряда обычного кислотного аккумулятора достигает 1.5% в день от его номинальной ёмкости. Поэтому к аккумуляторам, применяемым в солнечных системах, предъявляются специфические требования.

Теперь перейдём к инверторам. Вообще идеальной конструкцией солнечной электростанции следует считать ту, где разные группы нагрузок получают питание от разных инверторов и количество и мощность инверторов соответствует количеству и мощности автоматических выключателей в распределительном щитке, эти параметры выбираются при конструировании домовой сети. Например: в распределительном щитке 4 автомата на 16 А (максимально допустимая нагрузка на бытовые сети – розетки и освещение) и 2 автомата на 25 А (для питания силовой техники), идеальным считаем применение 4 инверторов мощностью 16А х 220В=3520 Ватт и двух инверторов мощностью 25А х 220В=5500 Ватт, причём питание эти инверторы могут получать от одной группы аккумуляторов, заряжаемых одной группой солнечных батарей.

inwertor1

Обычно изготовители указывают не мощность в Ваттах, а пиковую мощность в вольт-амперах – этот параметр выше по значению примерно на 20-30%. Многие фирмы выпускают инверторы с самыми различными свойствами. Они могут отличаться формой выходного сигнала (наиболее простые и дешёвые на выходе дают прямоугольный сигнал, так называемый «меандр», изготовители, правда чаще называют его: модифицированной синусоидой, имитированной синусоидой, псевдо синусоидой, квазисинусоидой и т.д.), способом компенсации нагрузок (за счёт сохранения амплитуды напряжения или площади кривой), применяемым схемным решением (одно или два преобразования напряжения, импульсным или аналоговым преобразованием сигнала).


inwertor_TS-40Некоторые инверторы имеют встроенное зарядное устройство от существующей сети, другие могут осуществлять подпитку сети и направлять энергию, полученную от солнца в сеть. Вообще конструкция инвертора может быть самой разнообразной. Но в целом качественный инвертор (по нашему мнению) должен выдавать чистый синусоидальный сигнал с искажениями меньше 3 %, не менять значение амплитуды напряжения при подключении нагрузки более 10 %, осуществлять двойное преобразование (первое постоянного тока, второе – переменного), иметь аналоговую часть вторичного преобразования с качественным трансформатором, иметь значительный запас по перегрузке и набор защитных функций: от короткого замыкания в нагрузке, от неправильного подсоединения к аккумуляторам, от перегрузки, от неисправности аккумуляторов, не допускать глубокого разряда аккумуляторов. Все остальные функции могут быть, а могут и отсутствовать, иногда лишние сервисные функции затрудняют пользование подобным прибором, пользователь должен (в идеале) включить прибор и забыть об его существовании.

Ещё один достаточно важный вопрос, на который необходимо обратить внимание при выборе солнечных систем – вопрос запаса параметров. При использовании солнечной энергии мы применяем непредсказуемые природные явления, поэтому для обеспечения стабильности электроснабжения необходимо иметь запас по источникам энергии (солнечным батареям), по хранилищам энергии (аккумуляторам) и по преобразователям энергии (инверторам). Естественно подходить к вопросу избыточности надо разумно. Иногда бывает лучше и дешевле применять гибридную схему электроснабжения с применением других источников энергии: разного рода генераторов, существующего подключения к электросети и т.д.

В заключение можно сделать вывод, что в условиях, когда традиционные энергоносители дорожают, а на горизонте истощение природных ресурсов обоснованность и необходимость применения альтернативных источников электроснабжения возрастает многократно.

 

 

Наша лицензия

© 2008 - 2017 ООО "Малахит" Все права защищены

RocketTheme Joomla Templates
Яндекс.Метрика Promportal.Ru :: рейтинг промышленных сайтов электромонтажные работы, электроснабжение, освещение, электромонтаж, электрика, электропроводка, электромонтажные услуги Seo анализ сайта