(пусто)
 
Валюта:

Оплата и доставка

(044) 227-55-67
(063) 367-66-72
(050) 278-84-01
(068) 789-76-86
Написать письмо
ICQ 422217252
ICQ 620287577
SiteHeart


Как рассчитать солнечную систему?  RSS 2.0

Использование солнечной энергии для решения задачи энергообеспечения частного дома, коттеджа, дачи, трейлера кажется заманчивыми в большинстве регионов Украины, где ветер слаб и непостоянен, а солнечных дней достаточно много в году.

Но прежде, чем браться за дело, надо ответить на вопрос: для чего вам нужна солнечная энергетическая система?.. Какие задачи/проблемы она призвана решить?.. Нужна ли вам - вообще, принципиально - своя собственная солнечная электростанция?.. Например, если вам нужна система для подогрева воды, то вовсе не нужно ставить солнечные батареи (фотоэлектрические модули), чтобы преобразовывать энергию солнца в электричество, которое снова - в электрическом нагревателе - превращать в тепло... С тривиальной задачей подогрева воды лучше всего справится солнечный коллектор, в котором лучистая энергия солнца почти без потерь будет передаваться воде; а в самом простом случае, можно установить на крыше бак с водой, покрашенный в черный цвет, и летом в душевой кабинке будет теплая вода... Дешево и сердито.

В общем случае солнечная энергетическая система, вырабатывающая электричество, состоит из солнечных батарей, преобразующих лучистую энергию солнца в электрическую, контроллера, который управляет зарядом аккумуляторных батарей и выходным напряжением, самих аккумуляторных батарей, в которых накапливается энергия, преобразователя (инвертора), превращающего традиционные 12/24/48 вольт постоянного напряжения в привычные переменные 220 вольт. В некоторых случаях инвертор не нужен - тогда, когда мы напрямую используем постоянное напряжение для питания ноутбука, зарядки батарей радиостанции, зарядки мобильных телефонов, освещения в трейлере... Смотрите - Зарядные устройства на солнечных батареях

Вы по-прежнему хотите солнечные батареи? Разберемся, зачем. Итак, индивидуальная солнечная энергоустановка чаще всего применяется:

1. В качестве основного (штатного) источника электроэнергии там, где нет никаких иных способов получить электричество - нет вообще линий электропередач, или нет возможности к ним подключиться; нет желания использовать дизель-генератор (шумит сильно), и т.д.. Такой вариант изначально дорогой: требуется большой количество аккумуляторных батарей для поддержания работоспособности системы в темное время суток; нужны мощные солнечные панели; да и прочая электроника - контроллер, инвертор; щит управления - должны быть достаточно мощными, надежными, а, значит, вовсе недешевыми.
2. В качестве аварийной (резервной) системы, если в вашей штатной электросети часто пропадает напряжение по разным причинам, а использовать дизель-генератор нет желания или возможности. В этом случае система рассчитывается на поддержание работоспособности всех электроприборов в доме (или - ограниченного их количества) в течении прогнозируемого времени отсутствия напряжения. Такая конфигурация менее затратная - надо меньше аккумуляторов, меньше солнечных батарей, ведь они могут преобразовывать и накапливать электроэнергию в течении всего длительного периода времени между достаточно редкими аварийными ситуациями.
3. В виде временной - на один-два выходных дня в неделю - системы энергообеспечения для небольшой дачи там, где линий электропередач нет в проекте; и в случае, если вы наведываетесь на дачу нечасто - на субботу-воскресенье. Это еще более доступная система - электроприборов на даче немного, да и пользоваться ими будут два дня в неделю, поэтому солнечных панелей, аккумуляторов надо гораздо меньше, а контроллер и инвертор могут быть небольшой мощности.
4. Еще один вариант - небольшая, малогабаритная система, покрывающая минимальные потребности - заряд мобильных телефонов, радиостанций, поддержку работы ноутбука, дежурное освещение в ночное время, питание автомобильного холодильника... - подходит для охотничьего (рыбачьего) домика, трейлера, передвижной пасеки... Система схожая с «временной» (пункт 3), но здесь обычно не нужен инвертор, потому что практически все мобильные устройства - мобильный телефон, ноутбук, радиостанция, жидкокристаллический телевизор, автомобильный холодильник - можно запитать постоянным напряжением.

Кроме того, «продвинутые» солнечные системы могут не только обеспечивать электропитание вашего коттеджа, но и отдавать в сеть излишки электроэнергии по так называемому «зеленому» тарифу - тарифу на энергию, вырабатываемому альтернативными источниками; он значительно выше обычного, и призван стимулировать развития отрасли.

Для ориентировочного расчета фотоэлектрической системы надо определить суммарную мощность всех потребителей электроэнергии, подключаемых одновременно (мощность нагрузки). Это несложно сделать - обычно номинальная мощность потребителя энергии (от лампочки до холодильника) указывается в паспорте на изделие, или - на шильдике. Скажем, если в дом 5 электрических лампочек по 100 Вт, и 3 по 60 Вт, то их суммарная мощность - 680 Вт. Добавим мощность электроутюга - 1000 Вт; мощность телевизора - 100 Вт, мощность ноутбука - 50 Вт; мощность холодильника - 150 Вт, и получим 1980 Вт. При этом надо учитывать, что такие приборы, как компрессионный холодильник, глубинный насос, стиральная машина, и некоторые другие в момент запуска потребляют куда больше энергии (так называемая пиковая мощность).

Зная суммарную мощность потребителей энергии в доме, можно рассчитать мощность инвертора (прибора, преобразующего постоянное напряжение аккумуляторов в переменное 220 вольт), которая должна быть - с запасом - на 25-50% больше мощности нагрузки. То есть, если в нашем случае суммарная мощность нагрузки почти 2 кВт, то инвертор следует выбирать мощностью 2500 Вт и более. Инверторы такой мощности обычно рассчитаны на входное напряжение 48 В, а, значит, наш контроллер должен выдавать на выходе 48 вольт мощностью не менее 2,5 кВт. Есть также слабомощные инверторы - на 12 вольт, инверторы средней мощности - на 24 вольта; классический пример - автомобильный преобразователь напряжения 12/220 вольт.

Инвертор для солнечной системы Инвертор для солнечной системы WELLSEE WS-P3000. Номинальная мощность - 3 кВт, кратковременная пиковая - 6 кВт.

Следующий этап - это определение необходимой емкости аккумуляторных батарей, и, следовательно, их количества в системе. Емкость аккумуляторов - это ток, который они могут выдавать в течение часа при заданном напряжении до полного разряда аккумулятора. Так, если на 12-ти вольтовом аккумуляторе написано, что его емкость 100 А/ч, то теоретически он может выдавать требуемое напряжение с током в нагрузке 100 ампер в течение одного часа. Однако большинство аккумуляторов (кроме никель-кадмиевых, и некоторых других) нельзя разряжать до нуля; чаще всего глубина разряда аккумуляторов ограничена значениями: 20% для автомобильных стартерных аккумуляторов, и до 50% - для необслуживаемых герметичных аккумуляторов, в том числе - гелевых. Если допускать больший разряд, то аккумуляторы прослужат гораздо меньший срок. То есть, в общем случае, требуемую емкость аккумуляторных батарей нельзя определить простым делением заданной мощности нагрузки на номинальное напряжение аккумуляторной батареи по формуле I=P/U, где I - ток, P - мощность, U - напряжение. Если так поступить, то емкость аккумулятора напряжением 12 вольт в нашей системе будет 2000/12=166 А/ч. При такой емкости аккумуляторов в системе, они разрядятся в течение часа. Это неправильно. Поэтому корректный расчет следующий - I=P/UxK, где K - коэффициент допустимого разряда аккумуляторной батареи, в нашем случае, к примеру, - 0,4 (допускается 40% разряд). Таким образом, правильная расчетная емкость аккумуляторной батареи - 2000/12х0,4=416 А/ч. Аккумуляторные батареи такой емкости встречаются нечасто, поэтому правильно будет собрать батарею необходимой емкости из трех батарей по 200 А/ч, включенных параллельно, - Аккумуляторная батарея Luxeon LX 12-200G - обеспечив необходимый запас по емкости (мощности). Кроме того, так как в нашем случае на входе инвертора необходимо обеспечить 48 вольт, то надо включить последовательно сборки из трех параллельно соединенных батарей (при последовательном подключении напряжения складываются).

Аккумуляторная батарея для солнечной системы Аккумуляторная батаеря для солнечной системы Luxeon LX 12-200G - 12 вольт, 200 А/ч.

Но и это еще не всё. Мы произвели упрощенный расчет для идеального случая, когда батареи могут заряжаться на солнце, а ночью?.. А в пасмурную погоду?.. Может выйти так, что емкости нашей сборки - даже с запасом 200х3=600 А/ч - может оказаться недостаточно, чтобы достаточно длительное время поддерживать работоспособность всех потребителей энергии в доме. Здесь должен быть разумный компромисс: незачем рассчитывать емкость аккумуляторов исходя из круглосуточной работы стиральной машины и телевизора, ведь ночью люди обычно спят... но некоторый дополнительный запас емкости, если вы хотите всегда быть с энергией, следует иметь. Опять же: чем больше элементов в системе, тем выше ее стоимость.

Наконец переходим к расчету мощности и количества солнечных модулей. Они бывают разные - на разные мощность и напряжение, выдаваемые при максимальной инсоляции (при самом ярком освещении). Естественно, что ориентироваться только на паспортные значения нельзя, потому что, скажем, в Крыму, и в Киеве значения солнечной радиации и количество солнечных дней в году - разные. Среднегодовое суммарное солнечное излучение, падающее на горизонтальную площадку, в Киеве 1000 кВт*ч/м2; в Крыму - 1350 кВт*ч/м2. При этом КПД солнечных модулей - от 8 до 25%, у наиболее распространенных - 12-14%, то есть, в Киеве в ясный солнечный день один квадратный метр солнечной батареи вырабатывает максимум 120 Вт электрической мощности. Лучше ориентироваться на 100 Вт, ведь день может быть облачным, а из-за того, что солнце меняет свое положение на небосводе степень инсоляции изменяется в течение дня... К тому же, в случае круглогодичной эксплуатации солнечной системы, то за расчетные надо брать значения радиации в период, когда солнечная радиация минимальная, то есть - в декабре...

Итак, для корректного расчета необходимо знать средний дневной уровень солнечной радиации в вашем городе (кВч/м2) в день в самый худший месяц - в декабре. Этот показатель можно легко отыскать в интернете, самый достоверный источник - NASA. Так, для Киева средний дневной уровень солнечной радиации в декабре - 0,86 кВч/м2, а в июле - 5,25 кВч/м2. Большая разница, не правда ли?.. Поэтому если вы собираетесь пользоваться системой только в летние месяцы (на даче, в дачный сезон), то количество фотоэлектрических модулей для нее потребуется явно меньшее, в разы... Далее: зная средний дневной уровень солнечной радиации для Киева в декабре - 0,86 кВч/м2 - надо помножить эту величину на количество дней в месяце - 0,86х31=26,6 узнаем сколько киловатт-часов солнечной энергии падает в декабре на солнечную батарею площадью 1 квадратный метр. Получается, что в декабре в Киеве только неполных 27 солнечных киловатт-часов! В июне - 5,25 умножить на 30 дней - 157,5 киловатт-часов. Впору запасаться солнечной энергией летом...

27 кВт/ч в декабре - это так называемые «пикочасы» - условное время месяца, в течение которого солнце светит с мощностью 1000 Вт/м2 на один квадратный метр солнечной батареи, ориентированной (для нашего региона) на юг приблизительно под углом 40 градусов к горизонту.

Солнечная батарея на крыше Соринтированная на юг под углом 40 градусов солнечная батарея KV 150W/24м

Так как наш дом потребляет условные 2 кВт/ч электроэнергии (максимум), а в месяц - около 100 кВт, то и солнечные модули должны выдать в месяц не меньше 100 кВт. Лучше - 110 кВт, с запасом. То есть, разделив 110 кВт на 27 пикочасов в декабре, получим 4 кВт, которые мы должны собрать за условный пикочас. Теперь, казалось бы, можно разделить желаемые 4 кВт/ч на мощность выбранной нами солнечной панели, чтобы узнать количество панелей... например, мы выбрали фотоэлектрический модуль KV 150W/24м паспортной мощностью 150 Вт, на номинальное напряжение 24 вольта. Соединив две такие батареи последовательно, мы получим требуемые 48 В для зарядки аккумуляторов. Но просто разделить требуемые 4 кВт/ч на паспортные 0,15 нельзя, потому что номинальная мощность солнечной панели сильно отличается от реальной, в частности - под воздействием температуры мощность падает: на каждый градус выше 25 - на 0,4%, даже зимой панели разогреваются до 40-50 градусов, поэтому реальная мощность нашей солнечной панели, которую можно получить я солнечный декабрьский день, будет 150х0,9=135 Вт. А необходимое количество фотоэлектрических модулей в нашей солнечной системе - 4/0,135=29 штук.

PS Пример расчета солнечной системы - это только пример. Он не учитывает многих факторов, но может служить основой для расчета количества элементов в системе, и ее стоимости.

Обсуждение темы "Расчет солнечной энергосистемы" в нашем форуме - ссылка

Рекомендуемые товары

Рекомендуемые прочитать

Инверторы - преобразователи напряжения
Мотор-колесо электровелосипеда
Зарядное устройство на солнечных батареях КВАЗАР KV-20SM
Солнечные зарядные устройства и внешние аккумуляторы Powertraveller
Повышаем эффективность карманных солнечных зарядных устройств

Комментарии ВКонтакте

Комментарии

Влад (2016-04-10 02:52:13)
Когда я в таких и подобных статьях вижу размерность А/ч , либо кВт/ч, то плююсь и понимаю, что даже школьная физика прошла мимо автора статьи..

Непонимание авторами разницы между кВт*ч и кВт/ч - это диагноз. Аналогично - с ампер-часами.

Алекс (2016-04-08 17:22:52)
"Емкость аккумуляторов - это ток, который они могут выдавать в течение часа при заданном напряжении до полного разряда аккумулятора. Так, если на 12-ти вольтовом аккумуляторе написано, что его емкость 100 А/ч, то теоретически он может выдавать требуемое напряжение с током в нагрузке 100 ампер в течение одного часа." Ну вы жжете!!!

Таран Олег (2015-12-03 16:47:21)
Спасибо,очень поучательно и легко усваеваеться,учитывая,что я новичок в этом бизнесе!

Написать отзыв

Введите число, изображенное на рисунке
code

Солнечные электрические системы

1 Июля 2013
Идеальный вариант получения электроэнергии в доме на колесах - автокемпере - использование солнечной энергии, трансформируемой с помощью солнечных батарей в привычное электричество - экологически чисто и бесшумно. Многие караванеры уже используют солнечные системы для получения..
21 Мая 2013
Наступила теплая пора года, и горожане, спасаясь от суеты и духоты асфальтовых улиц, стали массово проводить выходные на дачах, порой без всяких удобств и электричества. Как электрифицировать свой дачный участок - быстро и не очень дорого?.. Рассмотрим вариант построения солнечной системы для..

Электротранспорт

17 Июля 2013
Большинство любителей, переоборудующих свои велосипеды в электрические, применяют в качестве тяговых свинцово-кислотные необслуживаемые - гелевые или AGM - аккумуляторы. Они недорогие, неприхотливые, но имеют достаточно большой вес и ограниченный срок службы - до 500 циклов заряда/разряда. На..
21 Июля 2012
На электровелосипедах применяют два вида электрических двигателей: традиционный коллекторный двигатель постоянного тока, и бесколлекторный (бесщеточный) синхронный электродвигатель постоянного тока - мотор-колесо

Солнечные зарядные устройства

18 Июля 2013
Солнечные зарядные устройства и портативные накопители энергии британской компании Powertraveller - это безупречное качество, многофункциональность и легендарная надежность. Мобильные зарядки компании применяются туристами, альпинистами, исследователями, военными во всех уголках мира - везде,..
17 Июля 2013
Популярные карманные солнечные зарядки типа Powertec PT 1500s и PT 3300s отлично зарекомендовали себя в условиях большого города, где нет возможности или необходимости заряжать свои мобильные устройства только от Солнца. Эти карманные зарядки имеют мощный встроенный аккумулятор, который..

Аккумуляторы, накопители энергии

23 Ноября 2012
Гибридные накопители энергии включают в себя сам накопитель энергии на литиевых аккумуляторах, а также другие модули и электронные блоки, применяемые в системах аварийного, бесперебойного или альтернативного энергоснабжения. По своей сути гибридный накопитель является законченным решением,..
10 Августа 2012
Рассмотрим популярные необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы, которые используются в качестве накопителя энергии в альтернативных энергосистемах, для питания электровелосипедов. Широкое распространение получили благодаря невысокой стоимости, достаточно большой емкости, способности..

Фонари Fenix, ножи и мультитулы Gerber, Ganzo

© GreenPenguin - Зеленый Пингвин.