Солнечные батареи

В условиях отсутствия достаточно сильного ветра, невыгодного для эффективной работы ветроустановок рельефа местности, закрытой от ветра территории, проблему энергоснабжения помогают решить солнечные батареи. Современные солнечные модули не требуют для выработки электроэнергии прямых солнечных лучей. Они заряжают аккумуляторы и при облачном небе, и в дождь, и в пасмурную погоду. Конечно, их мощность при этом уменьшается. Но, тем не менее, солнечные батареи работают практически в течение всего светового дня. Совместная работа ветроустановки и солнечного электрического модуля показывают очень хорошие результаты в условиях средней полосы России, а в южных регионах страны доля энергии, вырабатываемой солнечной батареей даже превышает долю ветроустановки. Фотоэлектрические модули способны вырабатывать достаточную электрическую энергию для питания энергосистем различного типа. В зависимости от области применения фотоэлектрические модули могут иметь разные конструктивные решения и разные выходные мощности. Также в зависимости от области применения выбирается тип, мощность и конфигурация фотоэлектрических модулей. Фотоэлектрические модули отличаются высокой надежностью, эффективностью и способность работать в различных климатических условиях. Солнечная электрическая установка с одним модулем выдает на аккумуляторную батарею в солнечную погоду до 7,8 ампер зарядного тока в течение всего времени, пока солнце над горизонтом. Это очень неплохо. 220 Вольт непрерывно в течение 10-12 часов. А два модуля соответственно удвоят количество вырабатываемой энергии. Учитывая то, что современный телевизор потребляет менее 100 Вт мощности в час, холодильник (работает 15-20 минут в час) примерно столько же, компьютер и того меньше, освещение можно обеспечить энергосберегающими лампами. Это хорошая альтернатива многим другим источникам электроэнергии. Использование альтернативных источников энергии в России распространено не очень широко, но, несомненно, будущее именно за ними. Электроэнергия бесплатно?! Разве это возможно?! Вполне. Солнце – это бесплатный, неисчерпаемый, экологически чистый источник энергии, не требующий добычи и транспортировки. Все это возможно при использовании солнечных батарей. Общая эффективность батареи во многом зависит от такого ее параметра, как номинальная мощность, очевидно, что чем она выше, тем больше электроэнергии может дать батарея. Разумеется, свое влияние оказывает и активность солнца. Как правило, мощность солнечных батарей для дома составляет порядка 700 Вт - этого вполне достаточно для электроснабжения загородного дома со среднесуточным энергопотреблением до 3 кВт ч/сутки.

Во-первых, такие батареи отличаются абсолютной безопасностью с экологической точки зрения. Они совершенно не загрязняют окружающую среду, поскольку их конструкция исключает какие-либо выбросы, не оказывают негативного воздействия на здоровье проживающих в доме людей, домашних животных, растений.

Во-вторых, солнечные батареи для дома - великолепное решение с точки зрения украшения жилища. Дом, крыша которого оборудована батареями, смотрится современно и технологично.

И наконец, к числу преимуществ описываемого источника питания может быть отнесена автономность и полная независимость от централизованного электроснабжения. Установив солнечную батарею для дома, его владелец может не беспокоиться о неожиданных отключениях электричества, которыми, увы, нередко грешат отечественные электрические сети.

Надеемся на дальнейшую стабилизацию рынка в этом направлении, а также на законы, принятые государством, которые помогут нашему обществу, как и всему цивилизованному миру, продавать излишки, выработанные солнечными батареями в сеть (например, в Германии государство выкупает 1 кВт ч от солнечных батарей за 0,49 евро центов, что превышает рыночную стоимость от ЛЭП в несколько раз), что позволит частично разгрузить задыхающуюся энергосистему России. Рассмотрим варианты применения солнечных батарей.

1. Автономные фотоэлектрические системы

Автономные фотоэлектрические системы используются там, где нет сетей централизованного электроснабжения. Для обеспечения энергией в темное время суток или в периоды без яркого солнечного света необходима аккумуляторная батарея. АФС часто используются для электроснабжения отдельных домов. Малые системы позволяют питать базовую нагрузку (освещение и иногда телевизор или радио). Более мощные системы могут также питать водяной насос, радиостанцию, холодильник, электроинструмент и т.п. Система состоит из солнечной панели, контроллера, аккумуляторной батареи, кабелей, электрической нагрузки и поддерживающей структуры.

Пример автономные фотоэлектрические системы

1-солнечные панели; 2-контроллер; 3-аккомуляторная батарея; 4-нагрузка.

2. Соединенные с сетью солнечные фотоэлектрические системы

Когда есть сеть централизованного электроснабжения, но есть желание иметь электроэнергию от чистого источника (солнца), солнечные панели могут быть соединены с сетью. При условии подключения достаточного количества фотоэлектрических модулей, определенная часть нагрузки в доме может питаться от солнечного электричества. Соединенные с сетью фотоэлектрические системы обычно состоят из одного или многих модулей, инвертора, кабелей, поддерживающей структуры и электрической нагрузки.

Пример соединенной с сетью системы

1-солнечные панели; 2-инвертор; 3-сеть; 4-нагрузка.

3. Резервные системы

Резервные солнечные системы используются там, где есть соединение с сетью централизованного электроснабжения, но сеть ненадежна. Резервные системы могут использоваться для электроснабжения в периоды, когда нет напряжения в сети. Малые резервные солнечные системы электроснабжения наиболее важной нагрузки - освещение, компьютер и средства связи (телефон, радио, факс и т.п.). Более крупные системы могут также снабжать энергией и холодильник во время отключения сети. Чем больше мощность необходимая для питания ответственной нагрузки, и чем дольше периоды отключения сети, тем большая мощность фотоэлектрической системы необходима. Система состоит из фотоэлектрических модулей, контроллера, аккумуляторной батареи, кабелей, инвертора, нагрузки и поддерживающей структуры.

Конфигурация резервной фотоэлектрической системы

1-солнечные панели; 2-инвертор; 3-батарея; 4-сеть; 5-нагрузка.

Анализ солнечной активности в г. Ставрополе и Ставропольском крае

Ставрополь — южный город расположен на высоте рельефа местности относительно уровня моря 660 метров. Географические координаты – 45?03′00″ северной широты и - 41?59′00″ восточной долготы. Положение на 45-й параллели северной широты — главный фактор, определяющий климатические особенности, в первую очередь количество солнечного тепла. Самый короткий день — 22 декабря продолжается в Ставрополе 8 ч 44 мин, а самый длинный — 22 июня — 15 ч 37 мин. Большое количество солнечного тепла (суммарная солнечная радиация 121,3 ккал/кв. см в год) определяет длительный вегетационный период, который составляет 160 дней с 22 апреля по 15 октября. Ставропольский край расположен в центре Предкавказья, между 43°45' - 46°15' северной широты и 40°50' - 45°40' восточной долготы. Центральную часть занимает Ставропольская возвышенность, состоящая из отдельных останцовых плато, высотой до 831 м - гора Стрижамент.

Солнечные энергоресурсы России

 

Месячные и годовые суммы солнечной радиации, кВт*ч/м²

Ставрополь, широта 45. 3	янв	февр	март	апр	май	июнь	июль	авг	сент	окт	нояб	дек	год
Горизонтальная панель	32	53	96	146	190	209	189	174	127	81	45	26	1371
Вертикальная панель	62	76	99	103	97	92	91	112	123	116	86	52	1112
Наклон панели 35.0°	56	78	122	161	187	197	184	189	164	124	80	46	1593
Вращение вокруг полярной оси	69	96	157	218	268	293	269	276	229	164	102	57	2200
Москва широта 55.7	янв	февр	март	апр	май	июнь	июль	авг	сент	окт	нояб	дек	год
Горизонтальная панель	16	35	81	111	162	167	166	130	83	42	19	13	1025
Вертикальная панель	22	58	105	94	108	101	109	104	87	59	39	26	912
Наклон панели - 40.0°	23	54	109	128	166	163	168	145	105	61	35	22	1179
Вращение вокруг полярной оси	24	63	133	162	228	228	225	190	127	72	43	26	1521
Петрозаводск,широта 61. 2	янв	февр	март	апр	май	июнь	июль	авг	сент	окт	нояб	дек	год
Горизонтальная панель	7	20	66	101	141	167	157	109	56	23	9	3	860
Вертикальная панель	20	41	120	107	102	112	113	98	67	36	15	3	835
Наклон панели - 45.0°	17	37	116	127	148	166	163	128	77	36	13	3	1034
Вращение вокруг полярной оси	20	44	159	177	215	258	252	179	96	42	15	3	1463
Сочи, широта 43. 6	янв	февр	март	апр	май	июнь	июль	авг	сент	окт	нояб	дек	год
Горизонтальная панель	37	55	84	116	167	199	206	185	130	95	54	34	1365
Вертикальная панель	66	77	78	80	86	86	95	113	119	130	97	67	1099
Наклон панели - 35.0°	62	80	104	125	163	184	198	197	160	142	92	61	1571
Вращение вокруг полярной оси	76	99	130	160	222	269	289	284	222	185	117	75	2129

   В среднем по году, в зависимости от климатических условий и широты местности, поток солнечного излучения на земную поверхность составляет от 100 до 250 Вт/м², достигая пиковых значений в полдень при ясном небе, практически в любом (независимо от широты) месте, около  1 000 Вт/м². В условиях средней полосы России солнечное излучение «приносит» на поверхность земли энергию, эквивалентную примерно 100-150 кг у.т./м² в год. Практическая задача, стоящая перед разработчиками и создателями различного вида солнечных установок, состоит в том, чтобы наиболее эффективно "собрать" этот поток энергии и преобразовать его в нужный вид энергии (теплоту, электроэнергию) при наименьших затратах на установку.

Вывод: На широтах Финляндии и Северо - Запада России солнце светит в среднем 1684 ч. в год, т.е. примерно 4,7 ч в день. Годовой уровень излучения солнечной энергии составляет около 1000 кВт•ч на 1 м² панели. На широте Ставропольского края солнце светит больше 2000 ч. в год. Солнечная электрическая установка  с одним модулем выдает на аккумуляторную батарею в солнечную погоду до 7,8 ампер зарядного тока в течение всего времени, пока солнце над горизонтом. Это очень неплохо. 230 Вольт непрерывно в течение 10-12 часов. А два модуля соответственно удвоят количество вырабатываемой энергии. Учитывая то, что современный телевизор потребляет менее 100 Вт мощности в час, холодильник (работает 15-20 минут в час) примерно столько же, компьютер и того меньше, освещение можно обеспечить энергосберегающими лампами. Это хорошая альтернатива многим другим источникам электроэнергии. Как правило, мощность солнечных батарей для дома составляет порядка 700 Вт - этого вполне достаточно для электроснабжения загородного дома со среднесуточным энергопотреблением до 3 кВт ч/сутки.

Таблицей примерного потребления электроэнергии

Потребитель	Мощность (Вт)	Кол-во (шт.)	Время работы за сутки (час)	Энергопотребление за сутки (Вт/час)
Микроволновая печь	1500	1	30мин	750
Телевизор	60	1	3	180
Электрочайник	1500	1	20мин	500
Электронасос	600	1	30мин	300
Холодильник	100	1	24	2400
Музыкальный центр	40	1	2	80
Электрический утюг	1500	1	30мин	750
Компьютер	350	1	4	1400
Электропылесос	700	1	5мин	58
Лампа накаливания	60	5	3	900
Энергосберегающая  лампа	11	5	3	165
Всего в сутки:				7483Вт

  Мощность каждого потребителя измеряется в ваттах и указана в паспорте изделия. Рекомендуем для освещения применять компактные люминесцентные лампы при сравнении с лампой накаливания потребление электроэнергии в 5 раз меньше при том же световом потоке.

Вариант: Солнечная электростанции для небольшого дома. Предназначена для работы домашних бытовых электроприборов и электро-инструмента.

Состав:  1. Солнечная батарея 160Вт - 1шт. (900$) 2. Контролер заряда с ТММ* - 1шт. (190$)* 3. Трекер (устройство слежения за солнцем)** - 1шт (193$) 4. АКБ 100А/ч/12В - 2шт. (500$) 5. Инвертор 1000ВА - 1шт. (300$) Итого – 2083 $ Этот комплект обеспечивает автономную работу: 1. Домашних бытовых электроприборов 2. Электроинструмента 3. Энергосберегающих ламп.   Суммарная нагрузка подключаемых одновременно электроприборов не должна превышать 750Вт. (зависит от мощности инвертора). *Контролер заряда с ТММ – дает добавку к выработке энергии солнечной батареи 25%-30%. **Трекер (устройство слежения за солнцем)** - является устройством крепления солнечной батареи на столб или кронштейн. В летний период дает добавку к выработке до 80%. (Измерения проводились в июне месяце в Московской обл.). Возможно подключение холодильника, если к системе добавить 2шт. АКБ/100А/ч.(500$) и инвертор мощностью 2000ВА. (600$)

Вариант: Солнечная электростанции для небольшого дома. Предназначена для работы домашних бытовых электроприборов, электроинструмента и холодильника.

Состав: 1. Солнечная батарея 160Вт - 4шт.(3600$) 2. Контролер заряда 30А - 1шт. (230$) 3. АКБ 100А/ч/12В - 4шт. (1000$) 4. Инвертор 2000/5000ВА - 1шт. (600/1500$) Итого - 5430/6330$  5. Шкаф для оборудования - 1ш. (400$) 6. Каркас крепежный солнечных батарей - (200$) Этот комплект обеспечивает автономную работу: 1. Домашних бытовых электроприборов 2. Электроинструмента 3. Энергосберегающих ламп 4. Холодильника группы А. 5. Суммарная нагрузка подключаемых одновременно электроприборов не должна превышать 1500/3000Вт.(зависит от мощности инвертора). Солнечные батареи обычно устанавливают на южную сторону крыши, под углом 40-60 град. к горизонту обеспечив свободную циркуляцию воздуха под ними (для естественного охлаждения достаточно щели 5 – 10 см). Почему применяем инвертор 2000/5000ВА, если мощность солнечных батарей всего 160 х 4 = 640Вт. Выработанная солнечными батареями энергия накапливается в аккумуляторах и может быть снята с них большими мощностями за короткое время. Рассмотрим вариант более подробно. Имеются солнечные батареи 640 Вт, в летний период времени (апрель - сентябрь), среднесуточно они будут вырабатывать указанную мощность (640 Вт) в течении 5,5 часов ежедневно т.е. 640Вт х 5,5час = 3500Вт. Соответственно, снимать с аккумуляторов можно, примерно, такую же мощность (минус небольшие потери на КПД) за такое же время или 1 кВт в течении трех с половиной часов, или 0,5 кВт в течении 7 часов, снимать 200Вт – 17часов. В реальных условиях мощные потребители включаются редко при правильном расчете, запасённая в аккумуляторах солнечная энергия перекрывает потребности пользователя.

Вариант: Более мощная солнечная электростанции для дома, коттеджа и т.д. Предназначена для работы домашних бытовых электроприборов, холодильника.

Состав: 1. Солнечная батарея 160Вт - 16шт. (14400$) 2. контролер заряда МС-60 - 1шт. (950$) 3. АКБ 100А/ч/12В - 12шт. (3000$) 4. Инвертор 8000ВА - 1шт. (2400$) Итого - 20750$ 5. Шкаф для оборудования - 1шт. (600$) 6. Каркас крепежный солнечных батарей - (1100$) Этот комплект предназначен для круглогодичного автономного электроснабжения кроме электроплит и отопления: 1. Домашних бытовых электроприборов 2. Электроинструмента 3. Энергосберегающих ламп 4. Холодильника.   Суммарная нагрузка подключаемых одновременно электроприборов не должна превышать 5000Вт. (зависит от мощности инвертора). Комплектация солнечных электростанций имеет различное исполнение в зависимости от мощности потребителя и требования заказчика.

 

Вариант: Энергосберегающая солнечная электростанции применяется для энергосбережения на объектах жилищно - коммунального хозяйства, например для освещения подъездов жилых зданий и т. д. Предназначена для работы освещения в составе с энергосберегающими светильниками.

Состав: 1. Солнечная батарея 160Вт - 4шт.(3600$) 2. Автоматизированный блок управления с контролером заряда - 1шт. (950$) 3. АКБ 100А/ч/12В - 4шт. (1000$) 4. Инвертор 2000ВА - 1шт. (600$) 5. Шкаф для оборудования - 1шт. (600$) 6. Энергосберегающие светильники - 80шт. (2400$) 7. Каркас крепежный солнечных батарей - (1100$) Итого - 10250$   Комплектация солнечных электростанций имеет различное исполнение в зависимости от мощности потребителя и требования заказчика.

Вариант: Применение автономных и энергосберегающих осветительных систем.

В рамках проводимой в стране компании по энергосбережению и обеспечению электроэнергией отдаленных районов целесообразно применить эти системы для освещения улиц и дорог, а также территорий прилегающих к приусадебным участкам. Благодаря использованию автономных систем освещения – можно увеличить экономию электроэнергии до 90%. Характеристики:   Автономная осветительная система (АОС) – обеспечивает независимое от наличия внешней сети освещение дворов, улиц, дорог и прилегающих территорий. В качестве источника света используются энергосберегающие светильники. В состав автономной осветительной системы входит солнечная батарея, контролер заряда/разряда и аккумулятора. Оборудование размещается в железном корпусе на столбе.   Типовые технические характеристики АОС: Номинальная мощность:  18/36 Вт Количество электросветильников: 1 или 2 шт.  Рабочая температура:  от - 20°С до +60°С Время автономной работы: от 10 ч до 30 ч Стоимость комплекса (АОС) составляет от 1500$ Режим работы автономной системы запрограммирован следующим образом: 1. В дневное время происходит накопление электроэнергии в АКБ от солнечных батарей через контроллер заряда/разряда. При этом датчик освещения запрещает включение осветительного прибора. 2. С наступлением сумерек датчик освещения даёт разрешение на включение системы.

   С новыми системами отопления возможно рекуперировать 30–60 % энергии в зависимости от конструкции солнечных панелей. Новейшие достижения в системах нагрева для солнечных панелей позволяют эффективно использовать энергию солнца для отопления и горячего водоснабжения. Даже в условиях Северной Европы и Северо-Запада России такие системы можно рассматривать не только как экологически чистый, но и экономически выгодный вид энергии. Учитывая затраты на установку и обслуживание солнечных батарей и аккумуляторов в масштабах одного дома – не выгодно. Посёлок, крыши домов которого облеплены солнечными панелями, обеспечивает не только свои нужды. Избытки электроэнергии используются другими потребителями. Панели обладают высоким уровнем абсорбции (95 %) и низкими теплопотерями (5 %), что значительно повышает КПД их системы нагрева. Материалом панелей служит медь, покрытая селективным черным хромом. Конструкция панели позволяет повысить ее мощность на 10 % в год, а в зимнее, осеннее и весеннее время — на 16 %. Благодаря продуманной системе крепежа панели можно монтировать на разные поверхности крыш. Экономический эффект при эксплуатации систем отопления с применением солнечной энергии может быть достигнут на любых объектах. Наилучший результат демонстрируют системы отопления в домах с теплым полом на водяной циркуляции, энергия солнца помогает за год снизить энергозатраты в таком жилище на 15–30 %. Такой эффект достигается благодаря конструкции плоских солнечных панелей, которые могут принимать не только прямое, но и рассеянное излучение в облачную погоду. 

Компания «Умные Системы» осуществляет монтаж, настройку систем и оборудования, установку программного обеспечения. После установки и наладки проводит инструктаж по работе с системами, оборудованием и дальнейшее сервисное обслуживание. Все поставляемые компоненты протестированы на совместимость при совместном монтаже и использовании. Все оборудование имеет гарантию и постгарантийное сервисное обслуживание. Вся продукция сертифицирована на соответствие Российским стандартом, что дает гарантию качества. Оборудование максимально унифицировано.

Мы предлагаем компактные, мобильные, полностью автоматизированные, экологически чистые источники электрической энергии.

http://www.smarthome26.ru/solar-panels/