Проект установки солнечных батарей

Проектирование солнечных электростанций

Проектирование солнечных электростанций только, кажется простой задачей, этим должны заниматься специалисты. Компьютерная модель позволяет получить визуальную картинку будущей станции и размещения. Учитываются режимы её использования и варианты работы, выполняется расчет всех параметров станции.

Построение модели решает сразу несколько задач. Все расчеты выполняются с учетом долгих сроков службы станции, как правило, это 25-30 лет. Необходимо выйти на безубыточность электростанции, определить минимальные сроки за которые она окупится. Важно произвести все расчеты с высочайшей точностью, так как любые ошибки в расчетах и построении модели могут привести к существенному снижению эффективности. При этом даже минимальные вложения в оптимизацию первичного проекта могут значительно повысить энергоэффективность, а это, в конечном счете, положительно скажется на прибыли.

1.1 Проектирование и задачи

Общая цель – добиться соответствия возможностей по производству энергии потребностям пользователя. Для этого проектировщик должен учесть следующее:

(1) Необходимая мощность, (2) Доступность данных об инсоляции, (3) Тип и размер требуемой электростанции, (4) Стоимость произведенной энергии, (5) Рентабельность использования энергии солнца, (6) Характеристики, (7) Требования к системе, (8) Критерии оценки, (9) Оптимизация проекта, (10) Экономическая целесообразность и (11) Перспективы снижения затрат.

1.2 Рассмотрим какие компоненты используются в электростанциях

Основные компоненты

1. Солнечная панель

3. Центральная сеть

Вспомогательные компоненты

1. Распределительные коробки постоянного тока

2. Шины переменного тока (переключатели)

3. Пульт управления

5. Монтажные конструкции

6. Заземление и освещение

7. SCADA (Система диспетчерского контроля и сбора данных)

8. Водоснабжение и ограждение, а также дороги в периметре.

Пример однолинейной схемы сетевой станции

Проектирование СЭС

1.2 Факторы, которые следует учитывать при проектировании системы

1. Эффективные солнечные часы в месте установки.

2. Соотношение дождливых / облачных дней.

3. Сколько дождливо-облачных дней допустимы для нормальной работы системы.

4. База данных местных метеосводок, таких как солнечные часы, энергия ветра, облачно-дождливые дни, стихийные бедствия и так далее.

5. Место установки должно быть достаточно просторным, и убедитесь, что поблизости нет высоких зданий или других объектов, которые могут бросать тень на панели и блокировать свет.

6. Полное исследование при разработке системы

а. Изучить местные климатические условия,

б. Изучить текущие потребности и будущие потенциальные требования

с. Сосредоточиться на производительности и на том, какие компоненты составят энергетический баланс

д. Состав, стоимость, транспортировка, условия строительства,

е. Защита системы должна быть полной и простой в эксплуатации и обслуживании, потребность в прочем обслуживании должна быть минимальной.

Что нужно знать о месте монтажа:

4) Аспекты окружающей среды такие как животный мир, риски для здоровья, археологическая и историческая значимость.

Пример плана проекта деления фотоэлектрических цепей

Проектирование СЭС

Каковы требования для установки электростанции?

1. Мощность нагрузки (размер и тип)

Обычно это максимальная мгновенная нагрузка, которую должна выдерживать электростанция. Это определит размер требуемого силового инвертора.

Расчет нагрузки – первый шаг для определения размера системы. Клиент должен решить, какие нагрузки необходимо резервировать во время отключения электроэнергии.

2. Потребность в энергии

Это даст вам представление о запасе энергии, которую нужно хранить. Может быть так, что оборудование, которое будет включено, является критической нагрузкой. В этом случае аккумулятор ИЛИ источник питания должен быть в состоянии обеспечить указанную нагрузку в течение требуемого периода времени.

Целью электростанции может быть обеспечение бесперебойного электропитания ИЛИ, чтобы уменьшить зависимость от электросети. В случаях, когда энергосистема стабильна, лучше использовать систему, привязанную к магистральной сети. В случаях, когда нужна доступность питания, требуются массив аккумуляторов.

4. Требуется свободная от теней площадь

Солнечные батареи должны быть размещены в не затененной области, направленной прямо на солнце, для лучшей работы. Для этого требуется достаточно места на крыше или рядом с ним, где не будет затенения солнечным излучением.

5. Бюджет / Финансы

Бюджет является очень важным аспектом дизайна. Например, технически может потребоваться аккумуляторная система, но без нее стоимость может снизиться на 40%.

Выбор технологии

Технология солнечных модулей преобразует природную энергию солнца в полезную электрическую энергию. Фотогальванические модули изготовлены из монокристаллических / поликристаллических солнечных элементов, соединенных последовательно и параллельно. Монокристаллические солнечные панели являются эффективным типом солнечных батарей, но при этом являются самыми дорогими. Их производительность несколько лучше в условиях низкой освещенности.

Непосредственно проектирование выполняется на специальном программном обеспечении с учетом всех перечисленных параметров места монтажа и возможных препятствий.

Источник

Как установить солнечные батареи для дома?

В связи с постоянным повышением тарифов на энергоносители и стимуляцией зеленой энергетики в ряде государств, для обывателей стал актуальным вопрос организации собственной солнечной электростанции. Для чего многими владельцами частных территорий и квартир осуществляется установка солнечных батарей для дома. Но далеко не все автономные источники выдают ожидаемые от них результаты, а некоторые вообще не функционируют. Поэтому далее мы рассмотрим основные нюансы использования солнечных батарей и детальный алгоритм установки, что позволит вам добиться максимального эффекта.

Что следует учесть на этапе проектирования?

Перед тем как установить автономную электростанцию, важно выбрать наиболее подходящее место для установки солнечных панелей, их тип и назначение. В соответствии с этими критериями определите параметры солнечных батарей и комплектующего оборудования. Если вы собираетесь использовать домашнюю электростанцию для выработки электроэнергии номиналом в 220 В, то вам понадобятся такие элементы:

Рис. 1: устройство солнечной электростанции

• Фотоэлектрический преобразователь – позволяет генерировать электрическую энергию из солнечного излучения посредством химической реакции. Характеризуются мощностью на 1м 2 площади, производительностью и типом. Общее количество выбирается в зависимости от нужд потребителя и планируемых объемов выработки.
• Аккумуляторная батарея – накапливает электрический заряд, получаемый от солнечной батареи для питания приборов в темное время суток. Поэтому емкость выбирается с запасом из расчета, что в пасмурную погоду заряд будет происходить значительно хуже.
• Контроллер заряда – осуществляет перераспределение электроэнергии от солнечных батарей к аккумулятору, а при достижении ним максимума, передает избыток во внешнюю сеть. При отсутствии такой системы, снижает электрическую мощность, поступающую на аккумулятор до минимума.
• Инвертор – предназначен для преобразования постоянного электрического напряжения, поступающего от фотоэлектрического элемента, в переменное, используемое в бытовых сетях. Они же позволяют владельцам солнечных батарей продавать избыток электричества от домашней электростанции. Рис. 2. Принцип реализации солнечной электроэнергии
• Соединительные провода – осуществляют передачу электроэнергии по всей электрической сети солнечной установки. В зависимости от места расположения, к ним предъявляются различные требования, к примеру, прокладываемые на улице должны быть устойчивыми к воздействию внешних факторов.

Несмотря на важность каждого элемента домашнего генератора свободной энергии, особое внимание следует уделить выбору фотоэлектрического модуля, так как от этого будет зависеть и продуктивность, и качество работы всей системы.

Выбор солнечной батареи

В качестве источника электроэнергии сегодня популярны три типа солнечных батарей:

• С поликристаллическим модулем – отличаются стабильными показателями генерации, не зависимо от интенсивности солнечных лучей. Также солнечные батареи на основе поликристаллического кремния отличаются сравнительно небольшим КПД – от 9 до 18%, в зависимости от производителя. Со временем КПД не снижается, но к недостаткам поликристаллических элементов следует отнести сравнительно небольшой срок службы – порядка 10 лет.
• С монокристаллическим модулем – такие панели неравномерно вырабатывают электричество в солнечную и пасмурную погоду, теряют мощность со временем эксплуатации. Но КПД автономного электроснабжения на основе монокристаллического кремния находится в пределах от 12 до 25%. А срок службы монокристаллических панелей составляет порядка 25 лет. Рис. 3. поликристаллический и монокристаллический модуль
• С аморфными кристаллами – используются в гибких пластинах, отличаются довольно низким КПД – порядка 6%. Максимальная мощность, заявляемая производителем, значительно снижается со временем эксплуатации и может упасть на 20 – 40%. Срок службы довольно низкий – не более 5 лет. Рис. 4: аморфный модуль

Выбор места и способа установки

Оптимальная генерация электрического тока обеспечивается при условии попадания достаточного количества солнечного света на поверхность панели, поэтому близлежащие постройки и деревья не должны ее затенять. То же касается и способа размещения их друг относительно друга – верхние или боковые панели не должны закрывать собой соседние. Оптимальная выработка электроэнергии достигается при перпендикулярном попадании лучей на фотоэлектрический преобразователь, что тоже должно учитываться при выборе места.

Наиболее часто для установки солнечных батарей используются:

• Крыши зданий – в зависимости от угла наклона, солнечные батареи могут располагаться как непосредственно на кровле, так и на специальной конструкции. Но далеко не каждый угол наклона подойдет для получения электричества, оптимальным считается от 0° до 40°. Рис. 5: солнечная батарея на крыше здания
• Отдельно стоящие опоры – подходят для дома с приусадебным участком, на котором есть место под дополнительную конструкцию. Рис. 6: отдельно стоящие солнечные батареи
• Стены – несмотря на горизонтальное положение, панель крепиться к наклонному каркасу. Рис. 7: солнечная батарея на стенах зданий
• Лоджия или балкон – для покрытия фотоэлементами подходят как стены, так и крыша. Рис. 8: солнечная батарея на балконе

Помимо открытого пространства, не забывайте, что выбранная конструкция должна выдерживать и вес солнечной батареи. Это особенно актуально для строящихся или модернизируемых зданий, дабы та же крыша не провалилась под весом домашней электростанции, солнечного коллектора и прочего крышевого оборудования. По отношению к сторонам света ее устанавливают с юга. Расположенные на земле, обязательно приподымаются над поверхностью грунта не менее чем на полметра.

Заметьте, скопление на солнечном модуле пыли, снега, листьев, продуктов жизнедеятельности животных и насекомых существенно снижает эффективность их работы. Поэтому место установки должно предусматривать возможность ухода и периодического технического обслуживания.

Этапы установки солнечных батарей

После того, как вы заготовили все необходимое для домашней электростанции, подобрали место и составили схему расположения панелей, переходите непосредственно к установке. Для этого:

• Соберите каркас – для этого подойдут любые прочные материалы (сталь, алюминий или дерево). Желательно использовать долговечные варианты, так как электростанция прослужит вам не один год. Рис. 9: Соберите каркас

В зависимости от места установки их можно изготавливать и собирать отдельно от монтажной площадки, но размеры должны учитывать габариты панелей заранее. Между крышей и батареей обязательно оставляйте воздушный зазор для вентиляции.

• Если модули в панелях не спаяны между собой, обязательно произведите данную процедуру. Выполняйте ее крайне аккуратно, так как хрупкие детали можно легко повредить. Рис. 10: спаяйте модули

Если вы приобрели готовые панели, в которых ничего спаивать не нужно, сразу переходите к монтажу.

• Установка готовых солнечных батарей не требует дополнительных манипуляций – главное надежно зафиксировать их на каркасе. Рис. 11: установите панели

Если вы собираете их из модулей, изготовьте основание из диэлектрического материала с отверстиями для вентиляции, установите клеевую основу и закройте герметичной прозрачной крышкой.

• Припаяйте соединительные провода – панели между собой могут соединяться как последовательно, так и параллельно, но главное, не забудьте установить запирающий диод в цепь питания каждой из них. Это предотвратит обратный разряд аккумулятора в цепь модуля после захода солнца.
• Подключите солнечную батарею к остальным элементам домашней электростанции.

Следует отметить, что положение солнца летом и зимой кардинально отличается, поэтому весьма эффективно выполнять регулировку угла наклона. Для этого можно предусмотреть соответствующий подвижный механизм в каркасе или опорном кронштейне.

Видео по теме

Источник