Порядок расчета фотоэлектрической системы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Расчет фотоэлектрической системы можно условно разбить на следующие этапы:

• Определение нагрузки и потребляемой энергии.
• Определение значений необходимой мощности инвертора и емкости аккумуляторной батареи.
• Определение необходимого количества фотоэлектрических модулей исходя из данных по приходу солнечной радиации в месте установки системы.
• Расчет стоимости системы.

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):

• замену нагрузки переменного тока на нагрузку постоянного тока. В этом случае можно выиграть на отсутствии потерь в инверторе (от 10 до 40%). Однако, нужно учитывать особенности построения низковольтных систем постоянного тока;
• введение в систему электроснабжения дополнительного генератора электроэнергии или ветроустановки, дизель-бензогенератора;
• смириться с тем, что электроэнергия будет у вас не всегда. И чем больше будет мощность системы отличаться от потребляемой мощности, тем более вероятны будут у вас периоды отсутствия электроэнергии.

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:

• когда будет использоваться система? Летом? Зимой? Круглый год?
• типичные погодные условия вашей местности:
• будет ли система ориентироваться на солнце;
• расположение и угол наклона фотоэлектрических модулей.

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.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Аккумуляторы из бетона 26.05.2021 Исследователи из Швеции придумали способ хранить энергию в цементе. Таким образом можно превращать в батареи целые здания. Здания являются одними из крупнейших потребителей энергии на свете. По данным Международного энергетического агентства, они потребляют более трети всей энергии мира и на них приходится 40 процентов выбросов углерода. С потеплением климата этот показатель только растет. Новая цементная батарея - это возможность сделать здания самодостаточными с энергетической точки зрения. В сочетании с солнечной энергией эта технология сможет обеспечить освещение небоскребов и энергоснабжение систем инфраструктуры. Эмма Чжан и Люпин Тан из Технологического университета Чалмерса в Швеции добавили в смесь на основе цемента углеродные волокна, которые делают материал прочным и проводящим. Затем они встроили в материал электроды: анод сделан из сетки из углеродного волокна с железным покрытием, и катод - из сетки с никелевым покрытием. Новое изобретение в настоящее время имеет более низкую плотность энергии, чем обычные аккумуляторы. Однако огромный размер таких батарей - фактически весь дом - компенсирует это ограничение. Кроме того, в таких аккумуляторах не используются ни токсичные, ни дорогие материалы. Исследователи считают, что подобные батареи могли бы встраиваться не только в здания, но и, например, в мосты или автомагистрали, где снабжали бы электричеством системы мониторинга.

Другие интересные новости:

▪ Лекарство из яда рыбы фугу

▪ Чем пахнут ядовитые грибы

▪ Сжатый свет для цветных фотографий наноматериалов

▪ Ловушка для вихря

▪ Опасность газированных напитков

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по химии. Подборка статей

▪ статья Из мухи делать слона. Крылатое выражение

▪ статья Сколько галактик видно невооруженным глазом? Подробный ответ

▪ статья Пижма бальзамическая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Автоматический полив с функцией охраны объектов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Экономичный преобразователь напряжения для питания варикапов, 6-9/20 вольт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025