Сонячні батареї для дому: застосування та схеми підключення - Rmnt.ru

1. Особливості сонячної енергетики в середніх широтах
2. економічна обгрунтованість
3. Основні типи сонячних панелей
4. Устаткування геліоенергетичного комплексу
5. Застосування в домашньому господарстві

Альтернативна енергетика стає все доступнішим. Ця стаття дасть вам повне уявлення про сонячну енергетику локальних масштабів, видах фотоелементів і панелей, принципах побудови сонячних ферм і економічної обгрунтованості.

Особливості сонячної енергетики в середніх широтах

Для жителів середніх широт альтернативна енергетика дуже приваблива. Навіть в північних широтах середньорічна добова доза випромінювання становить 2,3-2,6 кВт · год / м2. Чим ближче до півдня - тим вище цей показник. У Якутську, наприклад, інтенсивність сонячного випромінювання становить 2,96, а в Хабаровську - 3,69 кВт · год / м2. Показники в грудні становлять від 7% до 20% від середньорічного значення, а в червні і липні зростають удвічі.

Ось приклад розрахунку ефективності сонячних панелей для Архангельська - регіону з одним з найнижчих показників інтенсивності сонячного випромінювання:

де:

• Q - середньорічна кількість сонячної радіації в регіоні (2,29 кВт · год / м2);
• Коткл - коефіцієнт відхилення поверхні колектора від південного напрямку (середнє значення: 1,05);
• Pном - номінальна потужність сонячної панелі;
• Кпот - коефіцієнт втрат в електроустановках (0,85-0,98);
• Qисп - інтенсивність випромінювання, при якій панель випробовувалася (зазвичай 1000 кВт · год / м2).

Останні три параметри вказуються в паспорті панелей. Таким чином, якщо в умовах Архангельська працюють панелі KVAZAR з номінальною потужністю 0,245 кВт, а втрати в електроустановці не перевищують 7%, то один блок фотоелементів забезпечить генерацію в розмірі близько 550 Вт · год. Відповідно, для об'єкта з номінальним споживанням 10 кВт · год знадобиться близько 20 панелей.

економічна обгрунтованість

Терміни окупності сонячних панелей порахувати нескладно. Помножте добова кількість виробленої енергії на добу на кількість діб в році і на термін експлуатації панелей без зниження потужності - 30 років. Розглянута вище електроустановка здатна генерувати в середньому від 52 до 100 кВт · год на добу в залежності від тривалості світлового дня. Середнє значення становить близько 64 кВт · год. Таким чином, за 30 років електростанція в теорії повинна виробити 700 тис. КВт · год. При одноставковому тарифі в 3,87 руб. і вартості однієї панелі близько 15 000 руб, витрати окупляться за 4-5 років. Але реальність більш прозаїчна.

Справа в тому, що грудневі значення сонячної радіації менше середньорічних приблизно на порядок. Тому для повністю автономної роботи електростанції взимку потрібно в 7-8 разів більше панелей, ніж влітку. Це істотно збільшує вкладення, але зменшує термін окупності. Перспектива введення «зеленого тарифу» виглядає цілком підбадьорливо, але навіть на сьогоднішній день можна укласти договір на поставку електроенергії в мережу за оптовою ціною, яка втричі нижче роздрібного тарифу. І навіть цього достатньо, щоб вигідно продавати 7-8 кратний надлишок виробленої електроенергії в літній період.

Основні типи сонячних панелей

Існує два основних типи сонячних панелей.

Тверді кремнієві фотоелементи вважаються елементами першого покоління і найбільш поширені: близько 3/4 ринку. Їх існує два різновиди:

• монокристалічні (чорного кольору) мають високий ККД (0,2-0,24) і малу ціну;
• полікристалічні (темно-синього кольору) дешевше у виробництві, але менш ефективні (0,12-0,18), хоча при розсіяному світлі їх ККД знижується менше.

М'які фотоелементи називають плівковими і виготовляють або з кремнієвого напилення, або шляхом багатошарової композиції. Кремнієві елементи дешевше у виробництві, але їх ККД в 2-3 рази нижче кристалічних. Однак при розсіяному світлі (сутінки, похмурість) вони ефективніше кристалічних.

Деякі види композитних плівок мають ККД близько 0,2 і коштують набагато більше твердих елементів. Їх застосування в сонячних електростанціях вельми сумнівно: плівкові панелі більшою мірою схильні до деградації згодом. Основна область їх застосування - мобільні енергоустановки з низьким споживанням енергії.

Гібридні панелі включають крім блоку фотоелементів також колектор - систему капілярних трубок для нагріву води. Перевага їх не тільки в економії площі та можливості гарячого водопостачання. За рахунок водяного охолодження фотоелементи менше втрачають у продуктивності при нагріванні.

Таблиця. огляд виробників

Модель SSI Solar LS-235 SOLBAT MCK-150 Canadian Solar CS5A-210M Chinaland CHN300-72P Країна Швейцарія Росія Канада Китай Тип полікристала Монокристал Монокристал полікристала Потужність при 1000 кВт · год / м2, Вт 235 150 210 300 Число елементів 60 72 72 72 Напруга : холостого ходу / при навантаженні, В 36,9 / 29,8 18/12 45,5 / 37,9 36,7 / 43,6 Струм: при навантаженні / короткого замикання, А 7,88 / 8,4 8, 33 / 8,58 5,54 / 5,92 8,17 / 8,71 Вага, кг 19 12 15,3 24 Розміри, мм 1650х1010х42 667х1467х38 1595х801х40 1950х990х45 Ціна, руб. 13 900 10 000 14 500 18 150

Устаткування геліоенергетичного комплексу

Батареї генерують при роботі постійний струм величиною до 40 В. Щоб використовувати його в побутових цілях, потрібно ряд перетворень. За це відповідає наступне обладнання:

1. Блок акумуляторних батарей. Дозволяє користуватися виробленою енергією вночі і в години малої інтенсивності. Використовуються гелієві акумулятори номінальною напругою 12, 24 або 48 В.
2. Контролери заряду підтримують оптимальний цикл роботи акумуляторів і переводять необхідну потужність на харчування споживачів. Необхідне обладнання підбирається під параметри батарей і акумуляторів.
3. Інвертор напруги трансформує постійний струм в змінний і має ряд додаткових функцій. По-перше, інвертор встановлює пріоритет джерела напруги, а при нестачі потужності «підмішує» харчування з іншого. Гібридні інвертори дозволяють також віддавати надлишок енергії, що виробляється в міську мережу.

1 - сонячні батареї 12 В; 2 - сонячні батареї 24 В; 3 - контролер заряду; 4 - АКБ 12 В; 5 - освітлення 12 В; 6 - інвертор; 7 - автоматика «розумного будинку»; 8 - блок АКБ 24 В; 9 - аварійний генератор; 10 - основні споживачі 220 В

Застосування в домашньому господарстві

Сонячні панелі можуть використовуватися в абсолютно будь-якою метою: від компенсації одержуваної енергії та харчування окремих ліній до повної автономізації енергосистеми , Включаючи опалення та гаряче водопостачання. В останньому випадку важливу роль відіграє масштабне застосування енергозберігаючих технологій - рекуператорів і теплових насосів.

При змішаному використанні геліоенергетики використовують інвертори. При цьому харчування може направлятися або на роботу окремих ліній або систем, або частково компенсувати використання міського електрики. Класичний приклад ефективної енергосистеми - тепловий насос, що живиться невеликий сонячною електростанцією з блоком акумуляторів.

1 - міська мережа 220 В; 2 - сонячні батареї 12 В; 3 - освітлення 12 В; 4 - інвертор; 5 - контролер заряду; 6 - основні споживачі 220 В; 7 - АКБ

Традиційно панелі встановлюють на дахах будівель, а в деяких архітектурних рішеннях вони повністю замінюють дахове покриття. При цьому панелі необхідно орієнтувати на південну сторону таким чином, щоб падіння променів на площину було перпендикулярним.

рмнт.ру

17.06.15