Регистрация    Вход    Форум    Поиск    FAQ

Список форумов » Энергетика » Альтернативная энергетика




Начать новую тему Ответить на тему  [ 1 сообщение ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Как рассчитать солнечную систему?
 Сообщение Добавлено: 09 дек 2014 20:24 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 29 дек 2012 07:06
Сообщения: 521
Автоматический расчёт автономной и резервной системы электроснабжения- в программе майкрософт ексель, каждый без труда разберётся, просто вставляете нужные данные и программа автоматически все подсчитывает за вас ;)

Скачать архив ТУТ (805кб)

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...

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.

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).

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.

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.

Источник


Вернуться к началу 
 Профиль  
Ответить с цитатой  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
 
Начать новую тему Ответить на тему  [ 1 сообщение ] 

Список форумов » Энергетика » Альтернативная энергетика


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

 
 

 
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
Русская поддержка phpBB