Расчет солнечных батарей и монтаж энергетической системы
Стандартная солнечная система электроснабжения имеет следующую структурную схему:
Рассмотрим поочередно структурные единицы входящие в систему.
Регулятор зарядки – разрядки – устройство предохранения батареи аккумулятора от чрезмерной разрядки и разрядки. В первом случае устройство отключает нагрузку в случае снижения напряжения батареи аккумулятора ниже напряжения отключения. Во втором – ограничивает зарядный ток при достижении напряжения завершения зарядки.
Аккумулятор – накопитель выработанной электроэнергии, позволяющий функционировать устройствам – потребителям даже при нулевом уровне облучения солнечной батареи. Стоит отметить, что для гарантированного бесперебойного электроснабжения желательным является введение в систему альтернативного источника электропитания (например, стандартного дизельного генератора).
Инвертор – устройство-преобразователь постоянного электрического тока в ток переменный. В том случае, если солнечная батарея устанавливается только для подачи электричества только на устройства-потребители постоянного тока (радиоаппаратура, освещение), инвертор может быть выведен из солнечной системы электроснабжения.
Для расчета солнечных систем электроснабжения нужно определить требуемую мощность и количество фотоэлементов солнечной батареи, емкость аккумуляторных батарей и мощности контролера зарядки-разрядки и инвертора (если он присутствует в структуре системы электроснабжения).
Для начала определяется суммарная мощность всех подключаемых устройств – потребителей (Pсум.).
Pсум. = Р1 + Р2 +…Рn, (Вт)
где, Р1, Р2, Рn – паспортная мощность каждого из числа «n» устройств-потребителей;
Следующим шагом может быть выбор мощности инвертора (Pинв.). Она должна удовлетворять следующему выражению:
Pинв. ? 1,25*Pсум. (Вт)
Далее вычисляется необходимое значение зарядной емкости аккумуляторных батарей (Факк.).
Факк.= Pсум. / Uакк.* hакк. (А)
где, Uакк. – напряжение аккумуляторных батарей, В;
hакк. – глубина разрядки аккумуляторной батареи, %;
В завершение определяется необходимая мощность и количество фотоэлементов. Для этого необходимо узнать значение солнечной радиации в период работы системы электроснабжения. Среднемесячные значения этого показателя приведены в таблице ниже. Взяв из таблицы значение, необходимо помножить его на количество дней в данном месяце, а затем разделить на 1000. Таким образом, мы получим некоторую условную величину определяющую количество пиковых часов – время, в течении которого электромагнитное излучение солнца имеет интенсивность в 1000 Вт/м2. (так взяв для Житомира майское значение солнечной радиации получим значение количества пиковых часов N=5,16 *10?*31/1000 =160).
Средний дневной уровень солнечной радиации в некоторых городах Украины, кВч/m2/день (по данным NASA).
| Регионы / Месяцы | янв | фев | март | апр | май | июнь | июль | авг | сент | окт | ноя | дек | Средн |
| Симферополь | 1,27 | 2,06 | 3,05 | 4,30 | 5,44 | 5,84 | 6,20 | 5,34 | 4,07 | 2,67 | 1,55 | 1,07 | 3,58 |
| Винница | 1,07 | 1,89 | 2,94 | 3,92 | 5,19 | 5,3 | 5,16 | 4,68 | 3,21 | 1,97 | 1,10 | 0,9 | 3,11 |
| Луцк | 1,02 | 1,77 | 2,83 | 3,91 | 5,05 | 5,08 | 4,94 | 4,55 | 3,01 | 1,83 | 1,05 | 0,79 | 2,99 |
| Днепропетровск | 1,21 | 1,99 | 2,98 | 4,05 | 5,55 | 5,57 | 5,70 | 5,08 | 3,66 | 2,27 | 1,20 | 0,96 | 3,36 |
| Донецк | 1,21 | 1,99 | 2,94 | 4,04 | 5,48 | 5,55 | 5,66 | 5,09 | 3,67 | 2,24 | 1,23 | 0,96 | 3,34 |
| Житомир | 1,01 | 1,82 | 2,87 | 3,88 | 5,16 | 5,19 | 5,04 | 4,66 | 3,06 | 1,87 | 1,04 | 0,83 | 3,04 |
| Ужгород | 1,13 | 1,91 | 3,01 | 4,03 | 5,01 | 5,31 | 5,25 | 4,82 | 3,33 | 2,02 | 1,19 | 0,88 | 3,16 |
| Запорожье | 1,21 | 2,00 | 2,91 | 4,20 | 5,62 | 5,72 | 5,88 | 5,18 | 3,87 | 2,44 | 1,25 | 0,95 | 3,44 |
| Ивано-Франков | 1,19 | 1,93 | 2,84 | 3,68 | 4,54 | 4,75 | 4,76 | 4,40 | 3,06 | 2,00 | 1,20 | 0,94 | 2,94 |
| Киев | 1,07 | 1,87 | 2,95 | 3,96 | 5,25 | 5,22 | 5,25 | 4,67 | 3,12 | 1,94 | 1,02 | 0,86 | 3,10 |
| Кировоград | 1,20 | 1,95 | 2,96 | 4,07 | 5,47 | 5,49 | 5,57 | 4,92 | 3,57 | 2,24 | 1,14 | 0,96 | 3,30 |
| Луганск | 1,23 | 2,06 | 3,05 | 4,05 | 5,46 | 5,57 | 5,65 | 4,99 | 3,62 | 2,23 | 1,26 | 0,93 | 3,34 |
| Львов | 1,08 | 1,83 | 2,82 | 3,78 | 4,67 | 4,83 | 4,83 | 4,45 | 3,00 | 1,85 | 1,06 | 0,83 | 2,92 |
| Николаев | 1,25 | 2,10 | 3,07 | 4,38 | 5,65 | 5,85 | 6,03 | 5,34 | 3,93 | 2,52 | 1,36 | 1,04 | 3,55 |
| Одесса | 1,25 | 2,11 | 3,08 | 4,38 | 5,65 | 5,85 | 6,04 | 5,33 | 3,93 | 2,52 | 1,36 | 1,04 | 3,55 |
| Полтава | 1,18 | 1,96 | 3,05 | 4,00 | 5,40 | 5,44 | 5,51 | 4,87 | 3,42 | 2,11 | 1,15 | 0,91 | 3,25 |
| Ровно | 1,01 | 1,81 | 2,83 | 3,87 | 5,08 | 5,17 | 4,98 | 4,58 | 3,02 | 1,87 | 1,04 | 0,81 | 3,01 |
| Сумы | 1,13 | 1,93 | 3,05 | 3,98 | 5,27 | 5,32 | 5,38 | 4,67 | 3,19 | 1,98 | 1,10 | 0,86 | 3,16 |
| Тернополь | 1,09 | 1,86 | 2,85 | 3,85 | 4,84 | 5,00 | 4,93 | 4,51 | 3,08 | 1,91 | 1,09 | 0,85 | 2,99 |
| Харьков | 1,19 | 2,02 | 3,05 | 3,92 | 5,38 | 5,46 | 5,56 | 4,88 | 3,49 | 2,10 | 1,19 | 0,9 | 3,26 |
| Херсон | 1,30 | 2,13 | 3,08 | 4,36 | 5,68 | 5,76 | 6,00 | 5,29 | 4,00 | 2,57 | 1,36 | 1,04 | 3,55 |
| Хмельницкий | 1,09 | 1,86 | 2,87 | 3,85 | 5,08 | 5,21 | 5,04 | 4,58 | 3,14 | 1,98 | 1,10 | 0,87 | 3,06 |
| Черкассы | 1,15 | 1,91 | 2,94 | 3,99 | 5,44 | 5,46 | 5,54 | 4,87 | 3,40 | 2,13 | 1,09 | 0,91 | 3,24 |
| Чернигов | 0,99 | 1,80 | 2,92 | 3,96 | 5,17 | 5,19 | 5,12 | 4,54 | 3,00 | 1,86 | 0,98 | 0,75 | 3,03 |
| Черновцы | 1,19 | 1,93 | 2,84 | 3,68 | 4,54 | 4,75 | 4,76 | 4,40 | 3,06 | 2,00 | 1,20 | 0,94 | 2,94 |
Фотоэлемент мощностью Рэ за контрольный период вырабатывает следующее количество энергии (Ефэ):
Ефэ.= k* Рэ* N (Вт*ч)
где, k- поправочный коэффициент, учитывающий снижение (в зависимости от угла падения излучения) уровня облучения солнечной батареи и падение мощности фотоэлементов в результате нагрева (летом принимается равным 0,5 летом, зимой – 0,7, поскольку элементы нагреваются в меньшей степени).
Суммарная энергия фотоэлементов должна быть не меньше суммарного потребления энергии устройствами-потребителями.
Есум. ? Епотр.= Pсум.* k* N (Вт*ч)
Поделив значение требуемой суммарной энергии фотоэлементов Есум. на значение энергии вырабатываемой одним фотоэлементом Ефэ. получим количество солнечных батарей (панелей), необходимое для создания работоспособной солнечной системы электроснабжения.
Выше описана “библиотечная” схема расчета энергетической системы на солнечных батареях. Реальный же расчет зависит от намного большего числа факторов. В нашей компании разработана уникальная методика расчета энергетических систем которая базируется на объединение советской школы расчета, эмпирических исследований проведенных инженерами нашей компании и новейшими мировыми тенденциями в энергетике.
Мы единственная компания на Украине которая провела свои собственные исследования солнечных батарей различных производителей и получила рабочие, а не теоретические данные именно для наших широт.
Расчет систем солнечных батарей абсолютно бесплатен!
Мы готовы абсолютно бесплатно проверить любые энергетические расчеты наших конкурентов и предоставить Вам развернутый отчет, без каких-либо обязательств с Вашей стороны.
