Виктор Пестриков - Современный дачный электрик
Рис. 2.32. Автономная система электроснабжения на солнечных батареях с низковольтной сетью для освещения
Рис. 2.33. Энергосберегающие лампы ELS NAPS (5 Вт, 12 В)
Обычно такие системы применяются, если максимальное расстояние от аккумулятора до самой дальней подключенной нагрузки не превышает 10–15 м, а ее мощность не более 100 Вт. При этом нужно следить за тем, чтобы падение напряжения при всех включенных потребителях в самой дальней точке было в пределах допустимого (обычно не более 10 %).
Дальнейшее развитие схемы – введение в нее контроллера и отказ от низковольтной сети освещения – иллюстрирует рис. 2.34. Контроллер заряда служит для предохранения аккумуляторов от избыточной подзарядки солнечной батареей, а также от избыточной разрядки в ходе ее использования. Так как все это отрицательно влияет на функциональность и сокращает срок службы оборудования. При такой схеме производимая электроэнергия аккумулируется в батареях и расходуется затем в темное время суток или в период слабой инсоляции.
Рис. 2.34. Автономное обеспечение электроэнергией загородного дома от солнечных модулей и аккумуляторов
Система данного типа требует, чтобы фотоэлектрическое поле имело размеры, обеспечивающие в период нормальной инсоляции как непосредственно нагрузку рабочего электрического контура, так и подзарядку аккумуляторных батарей.
Если загородный дом подключен к сети централизованного электроснабжения, то желательно выбрать систему электроснабжения с фотоэлектрической установкой в качестве резерва (рис. 2.35). При отключении сети или недостаточном сетевом напряжении включается фотоэлектрическая установка. Малые резервные фотоэлектрические установки служат для электроснабжения наиболее важной нагрузки: освещение, компьютер и средства связи. Более крупные системы могут также снабжать энергией, например, холодильник. Чем больше мощность, необходимая для питания ответственной нагрузки, и чем дольше периоды отключения сети, тем большая мощность фотоэлектрической системы необходима.
Рис. 2.35. Автономное обеспечение загородного дома от солнечных модулей с возможностью переключения на центральную электрическую сеть
Устройство автоматического ввода резерва (АВР) позволяет переключить питание объекта при отсутствии солнечной энергии и полном разряде аккумуляторов на электросеть. Эта же схема может функционировать и наоборот: солнечный модуль служит резервным источником питания. В этом случае АВР переключается на аккумуляторные батареи при потере питания от электросети.
Заметим, что количество вырабатываемой генератором электроэнергии зависит от целого ряда факторов, в частности угла наклона и ориентации установки. Критерием ориентации генератора является азимут.
Угол наклона – это угол между горизонталью и батареей. При установке на скатной крыше угол наклона задается скатом кровли. Наибольшее количество энергии воспринимается панелью батареи при расположении ее плоскости под прямым углом к направлению солнечных лучей. Поскольку угол падения света зависит от времени суток и года, ориентацию плоскости батареи следует выполнять в соответствии с высотой Солнца в период поступления наибольшего количества солнечной энергии.
Азимут описывает отклонение плоскости солнечной батареи от направления на юг; если плоскость батареи ориентирована на юг, то азимут равен нулю.
Устанавливать солнечную батарею и определять ее размеры нужно так, чтобы воздействие дающих тень соседних зданий, деревьев, линий электропередачи и т. п. было незначительным.
Важная часть солнечной фотоэлектрической системы – поддерживающая конструкция для солнечных панелей – обеспечивает правильный угол наклона панелей, а также необходимую жесткость. Комбинация поддерживающей конструкции с солнечными модулями должна выдерживать порывы ветра и другие неблагоприятные воздействия окружающей среды.
Варианты монтажа установки:
• наклонный (на крышу с любым углом наклона ската, рис. 2.36);
Рис. 2.36. Солнечные батареи, установленные на южной стороне крыши
• горизонтальный (на плоскую крышу);
• свободностоящий (солнечная батарея с опорной конструкцией, рис. 2.37);
Рис. 2.37. Солнечная батарея с опорной конструкцией системы электроснабжения Naps BigPack 390 Вт/1,3 кВт
• интегрированный.
Соединенные с сетью системы могут быть элементом конструкции здания. Более того, интеграция в здание может быть отличным способом улучшить архитектуру здания и показать, что конструктивные элементы здания также могут выполнять функцию генерации электричества. Для таких применений разрабатываются и изготавливаются специальные конструкции.
2.8.4. Выбор фотоэлектрической системы
Перед выбором фотоэлектрической системы необходимо произвести ее расчет. Под расчетом солнечной электростанции подразумевается определение номинальной мощности солнечных модулей, их количество, емкость АКБ, мощность инвертора и контроллера заряда-разряда [28].
Число солнечных модулей следует выбирать, исходя из количества потребляемой энергии, площади крыши вашего дома (или любой подходящей площадки, необходимой для размещения солнечных модулей), а также из стоимостных показателей.
Для аккумулирования энергии необходимы необслуживаемые аккумуляторные батареи герметизированного типа, специально предназначенные для "глубоких циклов" заряда-разряда.
При выборе инвертора следует посчитать всю суммарную нагрузку приборов, которые будут подключены, и затем прибавить к полученному результату как минимум 30 % полученной мощности, потому, что, например, компрессорный холодильник в момент запуска потребляет мощность в 12 раз, а глубинные насосы в 3–4 раза больше паспортной мощности. После этого выбирают модель инвертора для получения напряжения 220 В.
Помимо этого в расчете необходимо учесть район расположения, существующие подводки, если они имеются, общую площадь дома, количество помещений, тип применяемых электроприборов, наличие отопления и горячего водоснабжения.
Укажите суммарную максимальную мощность всех электроприборов и примерное время работы каждого электропотребителя (табл. 2.6).
Таблица 2.6. Примерное энергопотребление некоторыми бытовыми приборами
Мощность каждого потребителя, измеряемая в ваттах, указана в паспорте изделия.
Развернутый пошаговый расчет солнечной станции можно найти, например, на сайтах по адресу в Интернете:
• http://www.akatel.ru/stat/metodika.php – методика расчета фотоэлектрических систем. ООО «АКАТЭЛ».
• http://www.solarhome.ru/ru/pv/pvsizing.htm – расчет фотоэлектрической системы. Интернет-магазин сайта «Ваш Солнечный Дом».
Расчет системы состоит из четырех основных этапов:
1. Определение нагрузки и потребляемой энергии.
2. Определение значений необходимой мощности инвертора и емкости аккумуляторной батареи.
3. Определение необходимого количества фотоэлектрических модулей исходя из данных по приходу солнечной радиации в месте установки системы.
4. Расчет стоимости системы.
Такой расчет имеет смысл, если вы специалист в данном вопросе и собираете солнечную электростанцию из комплектующих различных фирм, чтобы удешевить свою покупку.
В реальности многие фирмы продают комплекты солнечных электростанций различной мощности и комплектации, которые предназначены для конкретных целей. Входящие в комплект составляющие уже проверены и подобраны для работы и позволяют получить требуемые параметры солнечной электростанции.
2.8.5. Система энергоснабжения Naps BigPack для загородного дома
Компания «Мульти Вуд» (г. Санкт-Петербург, http://www.multiwood.ru/doc/solar_systems.htm) предлагает на рынке России в виде комплекта готовую систему энергоснабжения Naps BigPack для загородного дома. В продаже имеется несколько вариантов различной комплектации и цены:
• система электроснабжения Naps BigPack 390/1,3kW (NP130GKx3) 390 Вт/12 В, АБ 690 А·ч (115 А·ч/12 Вх6), инвертор-контроллер 1,3 кВт 12 В – 230 В, АБ не включены (270 тыс. руб.);
• система электроснабжения Naps BigPack 520/2,3kW (NP130GKx4) 520 Вт/12 В, АБ (AGM) 600 А·ч/24 В (200 А·ч/12 Вх6), инвертор-контроллер 2,3 кВт 24 В – 230 В, АБ не включены (330 тыс. руб.);
• система электроснабжения Naps BigPack 780/2,3kW (NP130GKx6) 780 Вт/12 В, АБ (AGM) 800А·ч/24В (200А·ч/12Вх8), инвертор-контроллер 2,3 кВт 24В – 230В, АБ не включены (430 тыс. руб.);
• система электроснабжения Naps BigPack 520/3,5kW (NP130GKx3) 520Вт/12В, АБ (AGM) 600А-ч/48У (200А·ч/12Вх12), инвертор-контроллер 3,5 кВт 48В – 230В, АБ не включены (370 тыс. руб.);
• система электроснабжения Naps BigPack 1040/3,5kW (NP130GKx8) 1040Вт/12В, АБ (AGM) 600А-ч/48У (200А·ч/12Вх12), инвертор-контроллер 3,5 кВт 48В – 230В, АБ не включены (530 тыс. руб.).
