Солнечная электростанция для дома - 296-31-91

Перейти к контенту

Главное меню:

Солнечная электростанция для дома

Солнечная электростанция - инженерное сооружение, предназначенное для преобразования солнечной радиации в электроэнергию. Существует несколько их разновидностей, наиболее часто используемые: автономные, сетевые, гибридные.
Солнечная электростанция для дома полезна в следующих случаях:
нет электричества по близости, и не предвидится в будущем;
частые  непродолжительные отключения электроэнергии в сетях;
необходимость понизить на 50 и более процентов энергопотребление дома.
В первом случае конфигурация должна представлять собой автономную систему, состоящую из солнечной батареи, контроллера, преобразователя постоянного напряжения в переменное, аккумулятора, запасного жидко-топливного генератора для компенсации недозаряда в пасмурную погоду и в качестве гарантированного источника питания.
Во втором – ваш солнечный генератор будет иметь структуру резервного источника электроснабжения, подобного составу автономного, в котором нет необходимости использования дополнительного источника электроэнергии.

В третьем варианте, солнечная электростанция будет работать совместно с сетью, без использования накопителей энергии. Вся энергия от солнечных панелей, поступающая в специальный сетевой инвертор со встроенным контроллером заряда закачивается в сеть потребителей дома и на время, пока достаточно этой энергии, она замещает платное электричество. А в случае перепроизводства электроэнергии будут возникать излишки, которые в скором времени можно будет отдавать в сеть, получая от сетевой компании взаимозачёт по потреблению или возврат денег, при этом, электросчётчик останавливается, а при наличии двунаправленного прибора учёта, он будет «отматываться» обратно. В данный момент в гос. думе прошёл в первом чтении законопроект № 581324-7 о микрогенерации, мощностью до 15кВт, подробнее здесь: https://www.eg-online.ru/news/393352/.

Достоинства и недостатки рассмотренных выше решений


Вложения на фоне отсутствия сетей инженерного обеспечения возвращаются сразу, несмотря на необходимость в периодической замене аккумуляторной ёмкости и приобретения топлива для заправки генератора. Недостаток- стоимость.

Система для тех, кто считает комфорт и безопасность приоритетом при наличии проводного подключения. Но такая солнечная электростанция для дома весьма дорогостоящая и не окупающаяся, требующая дополнительных трат на замену аккумуляторов каждые 5-7 лет.
3)  В данном случае возможно построение по двум схемам: первая - без накопителей энергии, вторая- с ними. В первом случае энергоустановка работает только днём, экономя потребление и отдавая киловатт-часы в сеть, после захода солнца потребители дома автоматически переключатся к электросети.
Солнечная электростанция для дома

Во втором – солнечная электростанция не только вырабатывает и закачивает энергию, но и заряжает аккумуляторные батареи, которые при недостатке генерации или в пиковые моменты потребления отдают накопленную энергию и не допускают переключения нагрузок на сеть. А ночью и при отключениях в электросетях поддержат бесперебойное электроснабжение всех подключенных электроприборов.
Такая солнечная электростанция называется «гибридной» за наличием накопителя энергии.

Несмотря на очевидное функциональное преимущество последней, у такой конфигурации есть и существенный недостаток – это её цена. Так, сетевая электростанция стоит в 1,5-1,6 раза дешевле гибридной за счёт отсутствия накопителей электричества, но окупается существенно быстрее, в среднем за 3-4 года, в зависимости от величины стоимости тарифа на электроэнергию, чем он выше, тем быстрее окупается. А когда разрешат частную генерацию сроки окупаемости ещё снизятся. И не стоит сбрасывать со счетов бесконечный рост тарифов на электричество.

Принцип работы солнечной электростанции


Он основан на физическом явлении фотоэффекта, в результате которого воздействие фотонов солнечных лучей на атомы кристаллов кремния- материала из которого делают солнечные модули, вызывают упорядоченное движение заряженных частиц-электронов, порождающее постоянный электрический ток.
Солнечные панели, объединяемые в солнечные батареи, изготовлены из отдельных модулей, состоящих из кремниевых пластин, соединённых между собой последовательно и параллельно. Количество таких пластин зависит от значений мощности и напряжения, которые нужно получить.

Технология изготовления заключается в расположении пластин кремния на листе высокопрочного закаленного стекла, обладающим повышенными свойствами прозрачности, с последующим соединением пластин между собой проводниками при помощи пайки. Следующим этапом готовый солнечный модуль с тыльной стороны закрывают ещё одним стеклянным листом и окрашивают белой краской, устраивают на оборотней стороне коробку для подсоединения проводов с коннекторами на их концах. В заключении, по всему периметру прикрепляют специальный алюминиевый профиль при помощи компаунда - пластичного состава для надёжного склеивания стекла и профиля.   
По технологии изготовления солнечные модули делятся на монокристаллические, поликристаллические и микроморфные. Подробнее данная тема раскрыта в разделе: cолнечные панели

В состав солнечной электростанции входят не только солнечные панели, но и целый ряд других устройств, таких, как: инвертор, контроллер заряда, аккумуляторные батареи, щиты защиты и безопасности. Итак, по порядку об их назначении:
  • инвертор служит для преобразования напряжения постоянного тока аккумулятора в переменный, уровня сети помещения: 230В или 380В. На вход  подключают аккумулятор, а выход присоединяют электросеть;
  • контроллер заряда ограничивает поступающий от солнечных батарей ток на аккумуляторы в заданных пределах автоматически, согласно измеряемому разрядному току батареи накопителей. Эта функция необходима для оптимального режима заряда и предотвращения перезаряда и закипания электролита, приводящего к выходу из строя аккумулятора. На входные зажимы контроллера подают ток солнечного массива, а выход  подсоединяется кабелем к накопителю энергии.
Стелаж с акб

Методика расчёта и выбора оборудования на примере автономной солнечной электростанции


1. Создать таблицу EXCEL в которую нужно занести данные о наименовании потребителей, их номинальной мощности, их количестве, часов работы в день, в неделю и в месяц, подытожить просуммированные значения номинальных мощностей эл.приборов и  значения потребления в месяц эл. энергии.

2. Подобрать инвертор  по суммарной номинальной мощности потребителей, которые могут одновременно работать более получаса и необходимо учесть некоторый запас в 20% для компенсации потерь, возникающих при преобразовании постоянного тока в переменный. При расчётах следует учесть и перегрузочную способность инвертора, которая должна в течении 6 секунд покрывать пиковые нагрузки, вызываемые в момент включения такими приборами, как: холодильник, СВЧ-печь, водяной глубинный насос, сплит-система, стиральная машина, у последней номинальная мощность двигателя 150Вт. Бросок пускового тока этих электроприборов может достигать 3х-6ти крат от номинального. Конечно, при использовании электрических приборов, включаться одновременно они не будут, у каждого будет свой  временной интервал запуска, но наиболее вероятен одновременный пуск холодильника, глубинного насоса и СВЧ-печи.

3. Вычислим нагрузку постоянного тока на аккумуляторы, в неделю, для питания инвертора. Коэффициент полезного действия инвертора принимается 90%. Поэтому общее потребление нагрузки умножается на 1,1. При этом, сначала выбрать входное напряжение постоянного тока инвертора:12, 24, 48В. Обычный подход состоит в следующем- до 1,5кВт=12В, 2-2,5кВт=24В, 3 и более=48В. Чем выше напряжение постоянного тока, тем меньше потери и значения токов в цепях, что определяет толщину проводов и токовых уставок автоматов и предохранителей, цена которых зависит именно от данных параметров.

4. Рассчитать ёмкость аккумуляторной батареи для солнечной электростанции.Для этого умножить полученные киловатт*часы перевести в Ач в день, умноженные на число дней. Это будет кол-во электричества, которое нужно запасти в АБ. Для свинцово-кислотных аккумуляторов (GEL, AGM) нужно умножить емкость на поправочный коэффициент 0,7. Выбираем батарею по её типу, например, если в помещении может быть отрицательная температура, лучше выбрать GEL.
4.1.Определяемся с ёмкостью, например 100 или 200Ач.
4.2. Далее, рассчитанную общую ёмкость аккумуляторного накопителя поделить на выбранную 100 или 200Ач- это будет число цепочек аккумуляторных батарей соединенных параллельно.
4.3.Если разделить номинальное напряжение системы (12В или 24В или 48В) на напряжение одного АКБ (обычно 12В), то получим число батарей подключенных последовательно.
4.4.Перемножаем п.4.2 и п.4.3- узнаем общее кол-во аккумуляторов заданной ёмкости.
4.5. В итоге рассчитываем энергоёмкость накопителя в кВт*часах, для этого значение общей ёмкости умножить на выбранное входное напряжение инвертора и на поправочный коэффициент 0,7.
Следует знать, что оптимальным током заряда является 1/10 номинальной ёмкости.

5. Рассчитываем количество солнечных панелей солнечной электростанции  Недельное потребление электричества разделить на 7= потребление э.э. в сутки. Умножаем полученное значение на поправочный коэффициент компенсации потерь=1,2, возникающие в аккумуляторах, инверторе и проводах.
5.1. Смотрим карту инсоляции своего региона России, из которой выбранное среднемесячное значение приходов солнечной радиации в месяце (с учётом наклона панелей) нужно разделить на число дней в месяце. Вы получите среднемесячное количество числа пиковых солнце-часов.
5.2. Угол наклона принимаем равным широте вашей местности.
5.3. П.4.5. / среднее кол-во пиковых солнце-часов- высчитаем требуемую общую мощность солнечной батареи.
5.4. Подсчитать количество солнечных модулей. Для этого выбираем солнечную панель по мощности и напряжению, например, 200Вт и 24В. Далее, делим п.5.3. на 200Вт и получим кол-во солнечных модулей (панелей).
5.5. Для вычисления числа модулей, соединенных последовательно, для обеспечения требуемого выходного напряжения постоянного тока нужно входное напряжение инвертора / на рабочее напряжение солнечной панели.
5.6. Общее количество модулей делим на их количество в последовательной цепочке и получаем количество цепочек или п.5.4/5.5.
5.7. Примечание. Если используется контроллер с технологией МРРТ, то желательно, чтобы солнечные панели были соединены на напряжение в 1,5 - 2 раза выше чем общее напряжение АКБ.  Например, для системы с АКБ на 48В, надо соеденить солнечные панели на 72В, т.е. цепочка из 3-х панелей на 24В соединённых последовательно. Тогда рассчёт чуть изменится: 48В*1,5=72В.
5.8. Рассчитаем количество модулей в цепочке, если применяется солнечный контроллер заряда с технологией МРРТ: напряжение солнечных панелей делим на рабочее напряжение одного модуля и получаем, например- 72/24=3шт.
5.9. Рассчитываем общее кол-во чепочек панелей: п.5.4/п.5.8. и получаем 3 цепочки.
5.10. Общее количество солнечных панелей в массиве подсчитываем следующим образом:
п.5.8.* п.5.9. В данном примере получится 9 штук по 200Вт каждая.

6. Выбрать контроллер заряда. Если коротко, то существуют два типа контроллеров: ШИМ или широтно-импульсные и МРРТ или с отслеживанием максимальную точку мощности, за счёт регистрации которой повышается выработка энергии на 25%. Но МРРТ – контроллеры рассчитаны на напряжение аккумуляторной батареи от 24В и могут работать на входном напряжении солнечного массива до 150В и более. Чем выше напряжение, тем меньше токи, нагрузка, мощность  контроллера заряда, что значительно снижает стоимость последнего, сечение проводов при зарядке.
6.1. Принимаем из паспорта солнечного модуля его напряжение максимальное, например, 37 В. Умножаем 37 на п.5.9. и получаем напряжение, на которое должен подбираться контроллер, в данном случае =111В.
6.2. Для определения тока заряда, который должен обеспечить солн. контроллер заряда, надо сначала посчитать общую мощность всего массива солнечных панелей: мощность одной панели * общее кол-во панелей. Например, 200Вт*9шт=1800Вт.
6.3. Общую мощность массива делим на выбранное напряжение блока аккумуляторов и инвертора и получаем ток, который должен обеспечить солнечный контроллер: Например, 1800/48=37,5А.

Важно! Надо выбирать контроллер с некоторым запасом по этому параметру, т.к. в некоторых случаях, солнечные панели способны выдать мощность выше паспортной.

Правила установки солнечной электростанции. Сначала определяют место монтажа  массива солнечных панелей. Главным критерием выбора места является освещённость, отсутствие тени и ориентация плоскости на юг так, чтобы солнечная панель оставалась всегда под солнцем. Чаще всего монтируются солнечные модули на склонах крыш строений. При их установке используют специальный комплект из алюминиевого профиля и набора зажимов различного назначения. Сначала на месте собирается монтажная конструкция из алюминиевого профиля для установки солнечных модулей. Важно при этом выставить правильный угол относительно горизонта, равный широте местности -2°. Например, для Ростовской области значение угла установки =45°. Далее - на готовую конструкцию крепятся солнечные батареи, которые соединяются между собой проводами по определенной при подборе схеме. Рекомендуется применять специальные провода для соединения солнечных батарей, изоляция которых имеет свойства повышенной стойкости к атмосферным осадкам и ультрафиолетовому излучению.

Провода должны быть отпрессованы коннекторами для обеспечения надёжного контакта и обеспечения влагозащиты. Следующим этапом установки солнечной электростанции размещается остальное оборудование: инвертор, контроллер заряда, аккумуляторы. Их, как правило, монтируют внутри помещения строения. К аккумуляторам предъявляются отдельные требования: применение стартерных автомобильных батарей недопустимо, так как во время работы они выделяют обильно взрывоопасные и токсичные газы, кроме того стартерные аккумуляторные батареи не предназначены для работы в режимах длительного и глубокого разряда, в таком режиме их ресурс исчисляется 3-4 месяцами.

Поэтому в солнечных электростанциях используют другие свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, герметичного типа, не выделяющие газов, электролит которых находится в густом состоянии. Ресурс таких накопителей исчисляется годами, от 4 до 12лет, в зависимости от установленных на инверторе настроек параметров цикла заряда и  разряда. По использованию емкости накопителей следует знать, что величина глубины разряда не должна превышать 50% от номинальной ёмкости, в противном случае срок службы аккумуляторных накопителей будет ощутимо снижаться.  Что приведёт к их истощению и преждевременной замене. Поэтому, нередко  выбирают  аккумулятор с запасом в 30-50%.
Инвертор и контроллер заряда должны быть смонтированы на негорючей поверхности с соблюдением условий руководства по эксплуатации и обеспечения рабочего температурного режима. Для соединения цепей применяются обычные одножильные многопроволочные провода с сечением и длиной жилы, обеспечивающим прохождение тока с наименьшими потерями. Следует применять в цепях соединений между устройствами и солнечными панелями, аккумуляторными батареями защитных аппаратов, таких как: плавкие предохранители, устройства защиты от импульсных перенапряжений или молний. Корпуса аппаратов и солнечных батарей, несущих конструкций обязательно должны быть заземлены. На выходе инвертора рекомендуется использовать устройство защитного отключения (УЗО).
 
Подводя черту под вышесказанным, при покупке оборудования для солнечных электростанций, можно пойти двумя путями:
расчёт, подбор комплектующих и установку  солнечной электростанции доверить нашим специалистам;
для расчёта и подбора комплектующих солнечных электростанций привлечь специалиста нашей организации, а монтаж системы выполнить своими руками, используя базовые знания по электротехнике и электромонтажным работам, если они у вас есть.

Для подачи заявок на расчёт и поставку солнечной электростанции для дома звоните по телефону: 8 (863) 296-31-91



 
Рейтинг@Mail.ru
Copyright 2016. All rights reserved. Тел: +7(928)296-31-91
Назад к содержимому | Назад к главному меню