Нагревательный элемент увеличит КПД солнечных панелей

Нагревательный элемент увеличит КПД солнечных панелей

В Массачусетском технологическом институте был придуман способ повышения КПД обычных солнечных...

Комбинированные солнечные коллекторы с тепловыми трубками.

Комбинированные солнечные коллекторы с тепловыми трубками.

Солнечную энергию используют для получения горячей воды (теплого воздуха) и выработки...

Форма входа

Это интересно

Солнечная система с аккумуляторами может питать много приборов при условии, что их энергопотребление не превышает количество энергии, произведенной генератором. Поэтому необходимо правильно определить мощность системы. Первый шаг в этом направлении — составление спецификации, т.е. технического описания системы.
Солнечная электростанция для дома. Расчет солнечной электростанции для дома.

Расчет энергопотребления

Для расчета солнечной системы, вам пригодится on-line калькулятор на нашем сайте — Расчет солнечных батарей. При проектировании домашней фотоэлектрической системы сначала нужно составить список всех электроприборов в доме, выяснить их потребляемую мощность и внести в список.

В таблице внизу даны для справки данные о средней потребляемой мощности некоторых приборов. Однако необходимо помнить, что это всего лишь приблизительные оценки. Чтобы рассчитать потребляемую мощность (E) системы с инвертором (для приборов переменного тока), нужно внести поправку (умножить среднее потребление на поправочный коэффициент, чтобы получить общую мощность). Так же для того, чтобы учесть потери в инверторе необходимо полученную мощность потребителей умножить на 1,2. Такие приборы, как холодильник, компрессор в момент пуска потребляют мощность в 5-6 раз больше паспортной, поэтому инвертор должен кратковременно выдерживать мощность в 2-3 раза выше номинальной мощности. Если потребителей с высокой мощностью достаточно много, но работают они очень редко, это может привести к тому, что у нас получится система с огромной выходной мощностью инвертора, как результат, очень дорогого. Тогда необходимо предусмотреть, чтоб не происходило одновременного включения таких приборов, это удешевит систему.

Пример:

№п/п

Нагрузка переменного тока

Ватт

Часов/день

Втч/день

1

Электрический чайник

1000

0,15

150

2

Холодильник

250

12

3 000

3

Телевизор

150

4

600

4

Освещение-экономлампы

100

4

400

 

Всего

1500

 

4 150

Во-вторых, нужно оценить, сколько времени в течение дня используются те или другие электроприборы. К примеру, лампочка в гостиной горит 10 часов в сутки, а в кладовой — только 10 минут. Запишите эти данные во вторую колонку в следующей таблице. Потом составьте третью колонку, в которую впишите ежедневную потребность в энергии. Чтобы ее определить, нужно умножить мощность прибора на время его работы, например: 20 Вт x 4 часа = 80 Вт·ч. Запишите полученное число в третью колонку — это и есть ваше общее энергопотребление в день.

ПРИБОР

Мощность, Вт

Кол-во часов работы в день

Энергопотребление в день, Вт·ч

Экономлампа 1

20

4

80

Экономлампа 2

15

1

15

Экономлампа 3

20

2

40

Радиоприемник

4

8

32

Телевизор

150

4

600

Холодильник

250

12

3000

Всего

460

 

3767

Далее необходимо определить количество солнечной энергии, на которое можно рассчитывать в данной местности. Обычно эти данные можно получить у местного поставщика солнечных батарей или на гидрометеостанции. Важно учитывать два фактора: среднегодовую солнечную радиацию, а также ее среднемесячные значения при наихудших погодных условиях (см. более подробную информацию в статье Солнечная инсоляция — справочные таблицы).

Средний месячный уровень солнечной радиации в городах Украины

(кВт/ч/м.кв./день)

Среднее значение за последние 22 года

Янв

Фев

Мар

Апр

Май

Июн

Июл

Авг

Сентяб

Окт

Нояб

Дека

Средн
годовое значение

Киев, широта 50.5 N, Долгота 30.5 E

1,69

2,56

3,15

3,49

4,71

4,19

4,48

4,40

3,14

2,44

1,39

1,44

3,10

Львов, Широта 49.5 N, Долгота 24 E

1,66

2,49

2,90

3,23

3,96

3,81

3,90

4,06

3,01

2,34

1,48

1,34

2,85

Харьков, Широта 49.59 N, Долгота 46.13 E

1,19

2,18

3,42

4,48

5,65

5,89

5,83

5,05

3,71

2,24

1,27

0,93

3,49

Одеса, Широта 46.30 N, Долгота 30.46 E

1,08

1,78

2,68

3,87

5,40

5,70

6,39

5,63

3,96

2,45

1,06

0,87

3,41

Тернополь, Широта 49.33 N, Долгота 25.5 E

1,09

1,86

2,85

3,85

4,84

5.00

4,93

4,51

3,08

1,91

1,09

0,85

2,99

Ялта, Широта 44.29 N, Долгота 34.9 E

1,27

2,06

3,05

4,30

5,44

5,84

6,20

5,34

4,07

2,67

1,55

1,07

3,58

Ужгород, Широта 48.37 N, Долгота 22.18 E

1,13

1,91

3,01

4,03

5,01

5,31

5,25

4,82

3,33

2,02

1,19

0,88

3,16

Хмельницкий, Широта 49.25 N, Долгота 27.00 E

1,09

1,86

2,87

3,85

5,08

5,04

4,58

3,33

3,14

1,98

1,10

0,87

3,06

Днепропетровск, Широта 48.36 N, Долгота 34.58 E

1,21

1,99

2,98

4,05

5,55

5,57

5,70

5,08

3,66

2,27

1,20

0,96

3,36

С помощью первого значения фотоэлектрическую систему можно рассчитать в соответствии со среднегодовой солнечной радиацией, то есть в некоторые месяцы будет больше энергии, чем требуется, а в другие — меньше. Если вы руководствуетесь второй цифрой, у вас всегда будет как минимум достаточно энергии для удовлетворения ваших потребностей, кроме разве что чрезвычайно продолжительных периодов плохой погоды. Теперь можно подсчитать номинальную мощность фотоэлектрического модуля. Взяв из таблиц значение солнечной радиации за интересующий нас период и разделив его на 1000, получим так называемое количество пикочасов, т.е., условное время, в течении которого солнце светит как бы с интенсивностью 1000 Вт/м2. Модуль мощностью Рw в течении выбранного периода выработает следующее количество энергии:
W = k Pw E / 1000,
где Е — значение инсоляции за выбранный период,
k- коэффициент равный 0,5 летом и 0,7 в зимний период. Он делает поправку на потерю мощности солнечных элементов при нагреве на солнце, а также учитывает наклонное падение лучей на поверхность модулей в течении дня. Разница в его значении зимой и летом обусловлена меньшим нагревом элементов в зимний период. Исходя из суммарной мощности потребляемой энергии и приведенной выше формулы — легко рассчитать суммарную мощность модулей. А зная ее, простым делением ее на мощность одного модуля, получим количество модулей. Используя фотомодули разной мощности — 50 Вт, 70 Вт, 80 Вт, 100 Вт, 150 Вт и т.д,, можно построить генератор с необходимой нам установленной мощностью. Если потребность в энергии составляет, например, 84 Вт, лучше всего ей соответствует система из двух модулей по 50 Вт. Если же общая мощность модулей сильно отличается от вашей расчетной величины, придется пользоваться либо недостаточно мощным, либо слишком мощным генератором. В первом случае солнечная батарея не сможет удовлетворить общую потребность в энергии. Вам решать, устроит ли вас частичное обеспечение ваших потребностей. Во втором случае у вас будет избыток электроэнергии. Определение емкости аккумуляторной батареи зависит от потребности в энергии и от количества фотоэлектрических модулей – от зарядного тока. Так как в подавляющем большинстве случаев используются свинцовые батареи, изготовленные по разным технологиям – AGM, gel, то для них оптимальным является 10% зарядный ток. В примере с ФМ 90 Вт минимальная емкость батареи составит 60 ампер-час (А·ч), а оптимальная — 100 А·ч. Такая батарея сможет сохранять 1200 Вт·ч при 12 В. Этого достаточно для электроснабжения, когда дневное потребление энергии составляет 280 Вт·ч.

Выбор постоянного напряжения системы

В прошлом почти во всех фотоэлектрических системах использовалось постоянное напряжение 12 В. Широко применялись приборы на 12 В, питавшиеся прямо от батареи. Теперь, с появлением эффективных и надежных инверторов, все чаще в аккумуляторах используется напряжение 24 и 48 В. В настоящее время напряжение электрической системы определяется дневным поступлением энергии в течение дня. Системы, производящие и потребляющие менее 1000…1500 Вт·ч в день, лучше всего сочетаются с напряжением в 12 В. Системы, производящие 1000—3000 Вт·ч в день, обычно используют напряжение 24 В. Системы, производящие более 3000 Вт·ч в день, используют 48 В.

Напряжение в системе — это очень важный фактор, который влияет на параметры инвертора, средств управления, зарядного устройства и электропроводки. Однажды купив все эти компоненты, их трудно заменить. Некоторые компоненты системы, например, фотомодули, можно переключить с 12 В на более высокое напряжение, другие — инвертор, проводка и средства контроля — предназначены для определенного напряжения и могут работать только в его рамках.

Дизайн :