Система энергоснабжения на основе фотоэлектрических панелей кажется очень простой. Как и ряд остальных систем электрического снабжения, она состоит всего из 4 главных элементов: солнечных батарей, акумуляторов, контроллера заряда и сварочного аппарата, который видоизменяет низковольтный постоянный ток в бытовой, 220 В.
Не обращая внимания на такую простоту, установка системы предусматривает расчет фотоэлектрических панелей для дома с учитыванием многих факторов.
Схема соединения фотоэлектрические панели с сетью.
Эффектную работу конструкции можно получить только при согласованности компонентов между собой. Основной вопрос, требующий рассматривания, — подбор мощности фотоэлектрических панелей, что в реальности выражается в финансовой эффективности внедрения конструкции.
Обозначение возможностей солнечного света
Расчет мощности предвкушаемой выработки энергии проходит на основе данных мощности излучения солнца с учитыванием погодных свойств в разные времена года. Получая результат, следует также иметь в виду различные углы наклона панели, как вертикальной, так и в горизонтальном направлении ориентации.
Ключевой вопрос — подбор угла наклона панели. Имея возможность целый год использовать систему, необходимо свое предпочтение отдавать углу на 15° больше географической широты размещения дома. Также, при большем наклоне на плоскости панели будут меньше задерживаться пыль и снег. Для москвы этот угол будет равным 70° с ориентацией панели на юг. Если расчет для дома проходит только для тепленького периода года, они могут находиться на поверхности стены или скате крыши с ориентацией на запад или на восток, в этом случае лучше сделать больше наклон панелей по сравнению с хорошим для лета уклоном.
Методика расчета
Схема солнечной энергосберегающей системы.
После подбора наклона фотоэлектрических панелей можно проводить расчет возможной продуктивности, количества солнечных модулей, требуемых для работы системы в подобранном режиме. Расчет и оценка проходит для худшего месяца (январь — для москвы), летнего предела (в москве это июль) и для большей части года (февраль-ноябрь). Типовую освещение рассчитывают для территории в 1 м2, номинальная мощность устанавливается при 25°С для обычного светового потока в 1 квт/м2.
Принимая самую большую освещение (мощность излучения солнца на земле), расчет показывает, что выработка батареи относится к инсоляции 1м2 также, как мощность батареи относится к параметру мощности излучения солнца на поверхности земли в ясную погоду, приходящейся на 1 м2, другими словами к 1000 вт.
Умножая месячную освещение на соотношение мощности батареи и самой большой инсоляции, можно полностью оценить производство фотоэлектрические панели за отдельный месяц.
Расчет выработки солнечной батарее проходит при помощи следующей формулы:
Eсб = eинс . Pсб . ? / pинс,
Где eинс — месячная инсоляция кв.М., eсб — выработка энергии фотоэлектрической панелью, ? — единый КПД передачи тока по проводам, pсб — номинальная мощность фотоэлектрические панели, pинс — самая большая мощность инсоляции м2 поверхности земли. Главное освещение и желаемую производство применять в одних и тех же единицах (джоулях или киловатт-часах). Имея показатели месячной инсоляции, можно оценить результаты получившейся номинальной мощности фотоэлектрические панели дома, необходимой для обеспечения нужной выработки на протяжении четырех недель.
Pсб = pинс . Eсб / (eинс . ?)
Схема устройства солнечного коллектора.
Самая большая мощность фотоэлектрические панели, указанная изготовителем, достигается на случай напряжения на ее выходе, которое превосходит напряжение аккумуляторных батарей на 15-40%. Ряд моделей дешевых контроллеров заряда подключаются прямо, «просаживая» анодное напряжение батареи ниже хорошего. Благодаря этому такую категорию потерь также нужно заложить в КПД, уменьшив его на 15-25%. Однако продемонстрированы и модели контроллеров, удерживающие данные потери в границах 2-5%.
Мощность излучения солнца меняется от месяца к месяцу, притом что номинальная мощность фотоэлектрические панели остается неизменной, конкретно она обязана стать основой нахождения места для установки. Благодаря формуле (2) получается оценить номинальную мощность батарей для конкретных условий инсоляции, однако она малоэффективна для оценки возможностей на протяжении круглого года. Для детального рассматривания режимов энергоснабжения таблица выстраивается на основе формулы (1).
Тест приобретенных результатов для 400-, 500- и 600-ваттной батареи
Особенность расчета мощности и анализа эффективности фотоэлектрических панелей:
- Из-за того что для москвы нет данных для угла наклона в 70°, однако есть есть данные для 40° и 90°, будет применяться усредненное значение.
- Значения месячной выработки округляем до 1 квт/ч в меньшую сторону.
- В процедуре расчета учитывается суммарный КПД контроллера и сварочного аппарата, равный 91%.
- «режим дефицита» предусматривает, что суммарной месячной выработки не хватит для внутренних необходимостей самой системы (работы контроллера и сварочного аппарата).
Рассмотрение результатов необходимо начать с 400-ваттной номинальной мощности батареи, для москвы подобного показателя будет мало даже для поддержки аварийного режима в месяцы лета.
Рабочая схема фотоэлектрических панелей.
Но в период с мая по начало августа выработка превосходит аварийный по минимуму на 80%, с теплоучетом и длинных дней в этот промежуток указанную номинальную мощность можно считать возможным аварийным вариантом, если работа сварочного аппарата будет выполняться не всегда, а исключительно в ситуации, когда электрический ток на самом деле необходимо.
Приобретение фотоэлектрических панелей с низкой мощностью можно анализировать лишь для особых целей, подходящее круглосуточное бытовое электрическое снабжение они будут не могут обеспечить даже в летний период. Для маломощной системы критически важным считается свое употребление контроллера и сварочного аппарата и заряда. Оно кажется малозначительным, но при постоянной работе за день набегает 0,6 квт/ч, что в пересчете за месяц составляет 17-19 квт/ч — треть от выработки, которая нужна для матереализации аварийного режима.
В «темные» месяцы общаяя выработка системы с небольшой мощностью меньше данной величины. Системой сегодняшних контроллеров и преобразователей напряжения заряда предусматривается защита от переразряда акумуляторов, благодаря этому при фатальном повреждении системы постоянная подача напряжения в независимой маломощной системе не гарантирована в зимний период даже на случай отсутствия нагрузки. В таблице это время выделено серым цветом. Данная фотоэлектрическая панель в пасмурные зимние дни не сможет круглые сутки поддерживать напряжение, хотя в хорошую погоду даже в эти месяцы она может гарантировать питание электрических приборов требуемой мощности.
Http://www.Youtube.Com/watch?V=kzx1ua07jzi
500-ваттной батарее в подмосковных условиях уже под силу дать аварийный по минимуму во время с мая до конца августа и делать 80% минимума в апреле и марте. 600-ваттные системы увеличивают промежуток аварийного применения со второй половины марта до сентября.
Тест эффективности применения солнечных систем мощностью от 800 до 31,5 квт
Схема трубчатого солнечного коллектора.
800-ваттные фотоэлектрические панели в летнее время года дают возможность применять базисный режим потребления электричества. Кроме этого, эти установки в силах обеспечить напряжение практически круглый год — исключительно в декабре и январе будет наблюдаться маленькой дефицит выработки.
Система в 1 квт обещает удовлетворение базисных необходимостей в течении практически всего периода длинных дней и с огромным трудом берет «барьер» круглогодичного поддержания напряжения. Однако не гарантирует этого при пасмурном декабре-январе.
Следующий этап — батареи с номинальной мощностью в 1,2 квт. В июле она обеспечивает спокойный режим, март-сентябрь — только базисный. В течении года выработка превосходит внутренние необходимости, благодаря этому при небольшой внешней нагрузке она может круглый год поддерживать напряжение, что дает возможность ее использовать при обеспечении питания маломощных систем контроля. Аварийный по минимуму гарантировано значительную часть года, в виде исключения могут быть самые темные месяцы — ноябрь-январь.
Http://www.Youtube.Com/watch?V=rhj3mjhrfyi
Фотоэлектрическая панель в 2 квт поддерживает удобный режим с начала мая до середины августа, а еще основные необходимости на протяжении февраля-октября. Но для ноября ее мощности хватит исключительно для аварийного режима, а в декабре-январе она не сможет обеспечить даже эти застенчивые требования. Только номинальной мощности в 3,2 квт под силу обеспечить аварийный по минимуму на протяжении года, сделав шире промежуток удобного применения на промежуток длинных дней, март-сентябрь.
5.3 квт номинальной мощности даст вам возможность применять электрический ток от батарей в мае-августе почти что без границ и гарантирует целый год снабжение базисных необходимостей. 8 квт — круглогодичное применение независимого электричества на уровне умеренного режима, 13.5 квт — удобного.
Http://www.Youtube.Com/watch?V=qiqpfrwztly
Самая большая мощность, которую могут иметь фотоэлектрические панели, составляет 31.5 квт. Ей под силу обеспечивать бесперебойную эксплуатацию целый год, зависимость от внешней элекические сети. Установка такой масштабной системы просит территории не меньше 2 соток на поверхности стены или крыше, что позволить себе сможет не любой хозяин дома. Однако необходимо учитывать, что тест проводился для москвы. Исходя из таблицы, не трудно определить, что для получения подобных режимов в астрахани или сочи расходы становятся меньше в три раза, в петропавловске-камчатском и во владивостоке — в 4-ре раза, а в южно-курильске — аж впятеро.