|
|
Порядок расчета фотоэлектрической системы Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии
Расчет фотоэлектрической системы можно условно разбить на следующие этапы:
После выполнения 4 шага, если стоимость системы недопустимо велика, можно рассмотреть следующие варианты уменьшения стоимости системы автономного электроснабжения: уменьшение потребляемой энергии за счет замены существующей нагрузки на энергоэффективные приборы, а также исключение тепловой, "фантомной" и необязательной нагрузки (например, можно использовать холодильники, кондиционеры и т. п., работающие на газе):
1. Определение энергопотребления Составьте список устройств- потребителей электроэнергии, которые вы собираетесь питать от ФЭС. Определите потребляемую мощность во время их работы. Большинство устройств имеют маркировку, на которой указана номинальная потребляемая мощность в Ваттах или кило Ваттах. Если указан потребляемый ток, то нужно умножить этот ток на номинальное напряжение (обычно 220 В). Подсчитайте нагрузку переменного тока. Если у вас нет такой нагрузки, то можете пропустить этот шаг и перейти к подсчету нагрузки постоянного тока. 1.1. Перечислите всю нагрузку переменного тока, ее номинальную мощность и число часов работы в неделю. Умножьте мощность на число часов работы для каждого прибора. Сложите получившиеся значения для определения суммарной потребляемой энергии переменного тока в неделю. Приведем простой пошаговый метод расчета фотоэлектрической системы (ФЭС). Этот метод поможет определить требования к системе и выбрать необходимые компоненты системы электроснабжения. 1.2. Далее нужно подсчитать, сколько энергии постоянного тока потребуется. Для этого нужно умножить получившееся значение на коэффициент 1,2, учитывающий потери в инверторе. 1.3. Определите значение входного напряжения инвертора по характеристикам выбранного инвертора. Обычно это 12 или 24 В. 1.4. Разделите значение п. 1.2 на значение п. 1.3. Вы получите число Ампер-часов в неделю, требуемое для покрытия вашей нагрузки переменного тока. Подсчитайте нагрузку постоянного тока. 1.5. Запишите данные нагрузки постоянного тока. 1.6. Определите напряжение в системе постоянного тока. Обычно это 12 или 24 В. (Как в п. 1.3) 1.7. Определите требуемое количество А*ч в неделю для нагрузки постоянного тока (разделите значение п. 1.5 на значение п. 1.6). 1.8. Сложите значение п. 1.4 и п. 1.7 для определения суммарной требуемой емкости аккумуляторной батареи. Это будет количество А*ч, потребляемых в неделю. 1.9. Разделите значение п. 1.8 на 7 дней; вы получите суточное значение потребляемых А*ч. 2. Оптимизируйте нагрузку На этом этапе важно проанализировать нагрузку и попытаться уменьшить потребляемую мощность. Это важно для любой системы, но особенно важно для системы электроснабжения жилого дома, так как экономия может быть очень существенной. Сначала определите большую и изменяемую нагрузку (например, насосы для воды, наружное освещение холодильники переменного тока, стиральная машина, электронагревательные приборы и т. п.) и по пытайтесь исключить их из вашей системы или заменить на другие аналогичные модели, работающие на газе или от постоянного тока. Начальная стоимость приборов постоянного тока обычно выше (потому что они выпускаются не в таком массовом количестве), чем таких же приборов переменного тока, но вы избежите потерь в инверторе. Более того, зачастую приборы постоянного тока более эффективны, чем приборы переменного тока (во многих бытовых приборах, особенно электронных, переменный ток преобразуется в постоянный, что ведет к потерям энергии в блоках питания приборов). Замените лампы накаливания на люминесцентные лампы везде, где это возможно. Люминесцентные лампы обеспечивают такой же уровень освещенности при том, что потребляют в 4-5 раз меньше электроэнергии Срок их службы также примерно в 8 раз больше. Если у вас есть нагрузка, которую вы не можете исключить, рассмотрите вариант, при котором вы будете включать ее только в солнечные периоды или только летом. Пересмотрите список Вашей нагрузки и пересчитайте данные. 3. Определите параметры аккумуляторной батареи (АБ) Выберите тип аккумуляторной батареи, которую вы будете использовать. Мы рекомендуем использовать терметичные необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы, которые обладают самыми лучшими эксплуатационно-экономическими параметрами. Далее вам нужно определить, сколько энергии вам нужно получать от аккумуляторной батареи. Часто это определяется количеством дней, в течение которых АБ будет питать нагрузку самостоятельно без подзаряда. Дополнительно к этому параметру вам нужно учитывать характер работы системы электроснабжения. Например, если вы устанавливаете систему для вашего загоролного дома, который вы посещаете только на выходные, вам лучше установить АБ большей емкости, потому что она может заряжаться в течение всей недели, а отдавать энергию только в выходные дни. С другой стороны, если вы добавляете фотоэлектрические модули к уже существующей системе электроснабжения на базе дизель- или бензогенератора, ваша батарея может иметь меньшую емкость, чем расчетная, потому что этот генератор может быть включен для подзаряд АБ в любое время. После того, как вы определите требуемую емкость АБ. можно переходить к рассмотрению следующих очень важных параметров. 3.1. Определите максимальное число последовательных "дней без солнца" (т. е. когда солнечной энергии недостаточно для заряда АБ и работы нагрузки из-за непогоды или облачности). Вы также можете принять за этот параметр выбранное вами количество шей, в течение которых АБ будет питать нагрузку самостоятельно без подзаряда. 3.2. Умножьте суточное потребление в А*ч (см. п. 1.9 расчета потребляемой энергии выше) на количество дней, определенных в предыдущем пункте 3.3. Задайте величину глубины допустимого разряда АБ. Учитываете, что чем больше глубина разряда, тем быстрее ваши АБ выйдут из строя. Мы рекомендуем значение глубины разряда 20% (не более 30%), что значит что вы можете использовать 20% от значения номинальной емкости вашей АБ. Используйте коэффициентов (или 0,3). Ни при каких обстоятельствах разряд батареи не должен превышать 80%! 3.4. Разделите п.3.2 на п.3.3. 3.5. Выберите коэффициент из таблицы, приведенной ниже, который учитывает температуру окружающей среды в помещении, где установлены АБ. Обычно, это средняя температура в зимнее время. Этот коэффициент учитывает уменьшение емкости АБ при понижении температуры. Температурный коэффициент для аккумуляторной батареи:
3.6. Умножьте значение п.3.4 на коэффициент п.3.5. Вы получите общую требуемую емкость АБ. 3.7. Разделите это значение на номинальную емкость выбранной вами аккумуляторной батареи. Округлите полученное значение до ближайшего большего целого. Это будет количество батарей, которые будут соединены параллельно. 3.8. Разделите номинальное напряжение постоянного тока системы (12, 24 или 48 В) на номинальное напряжение выбранной аккумуляторной батареи (обычно 2, 6 или 12В). Округлите полученное значение до ближайшего большего целого. Вы получите значение последовательно соединенных батарей. 3.9. Умножьте значение п.3.7 на значение п.3.8. для того, чтобы подсчитать требуемое количество аккумуляторных батарей. 4. Определите количество пиковых солнце-часов. Несколько факторов влияют на то, как много солнечной энергии будет принимать ваша солнечная батарея:
Для определения среднемесячного прихода солнечной радиации вы можете воспользоваться таблицей. Выработка электроэнергии солнечной фотоэлектрической батареей (СБ) зависит от угла падения солнечных лучей на СБ. Максимум бывает при угле 90 градусов. При отклонении от этого угла все большее количество лучей отражается, а не поглощается СБ. Зимой приход радиации значительно меньше из-за того, что дни короче, облачных дней больше, Солнце стоит ниже на небосклоне. Если вы используете вашу систему только летом, используйте летние значения, если круглый год, используете значения для зимы. Для надежного электроснабжения выбирайте из среднемесячных значений наименьшее для периода, в течение которого будет использоваться ФЭС. Выбранное среднемесячное значение для худшего месяца нужно разделить на дней в месяце. Вы получите среднемесячное количество число пиковых солнце-часов, которое будет использоваться для расчета вашей СБ. 5. Расчет солнечной батареи Необходимо определить общее количество модулей, необходимых для вашей системы. Ток в точке максимальной мощности Impp может быть определен из спецификаций модулей. Вы также можете определить Impp поделив номинальную мощность модуля на напряжение в точке максимальной мощности Umpp (обычно 17 - 17,5 В для 12-вольтового модуля). 5.1. Умножьте значение п. 1.9 на коэффициент 1.2 для учета потерь на заряд-разряд АБ. 5.2. Разделите полученное значение на среднее число пиковых солнце-часов в вашей местности. Вы получите ток, который должна генерировать СБ. 5.3. Для определения числа модулей, соединенных параллельно разделите значение п. 5.2 на Impp одного модуля. Округлите полученное число до ближайшего большего целого. 5.4. Для определения числа модулей, соединенных последовательно, разделите напряжение постоянного тока системы (обычно 12, 24, 48 В) на номинальное напряжение модуля (обычно 12 или 24 В). 5.5. Общее количество требуемых фотоэлектрических модулей равно произведению значений п. 5.3 и п. 5.4. 6. Расчет стоимости системы Для расчета стоимости фотоэлектрической системы электроснабжения нужно сложить стоимости СБ, АБ, инвертора, контроллера заряда АБ и соединительной арматуры (провода, выключатели, предохранители и т. п.) Стоимость СБ равна произведению значения п.5.5 на стоимость одного модуля. Стоимость АБ равна произведению значения п.3.9 на стоимость одной аккумуляторной батареи. Стоимость инвертора зависит от его мощности и типа. Стоимость соединительной арматуры можно принять примерно равной 0,1-1% от стоимости системы.
журналы Nuts And Volts 2010 (архив за год) журналы Юный техник 1979 (архив за год) книга Защита генераторов малой мощности. Шабад М.А., 1967 книга Измерения в практике радиолюбителя. Соболевский А.Г., 1959 статья Проверка тринисторного выпрямителя справочник Вхождение в режим сервиса зарубежных телевизоров. Книга №14
|
Смотрите другие статьи раздела