Фотоэлектричество

Солнечные батареи

Нас часто спрашивают о возможности параллельного соединения разнонаправленных солнечных батарей на один солнечный контроллер и о назначении диодов Шоттки в клеммных коробках солнечных модулей. Дискуссия и ответы на эти вопросы — в нашей теме на форуме Вопрос о влиянии тени и целесообразности применения нескольких МРРТ контроллеров

Двусторонние модули производили в России 2 завода — «Солнечный ветер» в Краснодаре и «Красное знамя»  в Рязани. Оба завода уже несколько лет как прекратили существование.

Зачем вам нужны двусторонние модули? Их преимущества очень редко когда можно использовать. Сейчас возможны к заказу остатки рязанских модулей ФСМ-180Д (от 20 шт.), но особого смысла в них не вижу — они с передней стороны имеют на 30 Вт меньше мощность, чем современные модули того же размера.

А с обратной стороны как вы собираетесь получать энергию? Это возможно при установке на опорах, при отражении от светлого грунта или снега — такие случаи единичны. Цифра для мощности с обратной стороны (обычно 30-50% от мощности фронтальной стороны) дается при освещении в 1000 Вт/м2, т.е. ярким солнцем, таким же, как и с основной стороны. Как вы сможете этого добиться?

Сами производители признавали, что реальная прибавка отраженным светом от снега или светлого песка будет от 5 до 15%, что меньше, чем добавка мощности у современных модулей. Если же вы положите их, как обычно, на крышу, то прибавка к выработке по сравнению с односторонними модулями будет не более 2-3%, при этом крыша должна быть светлая. На темной крыше вообще никакого эффекта не будет.

Контроллеры заряда

Нас часто спрашивают о возможности параллельного соединения разнонаправленных солнечных батарей на один солнечный контроллер и о назначении диодов Шоттки в клеммных коробках солнечных модулей. Дискуссия и ответы на эти вопросы — в нашей теме на форуме Вопрос о влиянии тени и целесообразности применения нескольких МРРТ контроллеров

Сетевые инверторы

В настоящее время выпускаются сетевые инверторы малой мощности. У нас вы можете купить инверторы мощностью от 1000 Вт и выше. Лучшим выбором на такие мощности будет сетевой инвертор SofarSolar.

Сетевые инверторы могут наращиваться параллельно неограниченно. Сетевой инвертор вы можете включить в любую розетку в вашем доме или подключить к электрическому щитку, и сразу ваши солнечные модули будут закачивать электроэнергию вашим потребителями с высокой эффективностью. Учтите, что для работы сетевых инверторов обычно нужно повышенное напряжение — см. спецификации на инверторы. Для более мощных систем у нас на складе есть инверторы на мощности до 5 кВт, еще мощнее — на заказ.

Фотоэлектрические системы

(Архангельская область). И 2 вопрос — сколько будет стоить система резервного электроснабжения частного дома с потреблением 12 кВт в сутки.

По поводу целесообразности и стоимости солнечных батарей на нашем сайте есть несколько статей. Например, 

По стоимости системы резервного электроснабжения — вы, наверное, имели ввиду 12 кВт*ч/сутки? Примерную стоимость вы можете оценить по прочтению статей, перечисленных выше. Для того, чтобы точно посчитать стоимость системы электроснабжения для вас, нужно заполнить Форму заявки на расчет «Подберите мне оборудование!«. Расчет бесплатный!

 

Нагрузка: имеется газовый энергозависимый котел 220-230 В, 50 Гц, номинальная потребляемая эл. мощность 120 Вт. Работает постоянно-круглосуточно-круглогодично. Условия — скаты крыши одноэтажного дома на юг и запад, Подмосковье. Хотелось бы, чтобы котел либо полностью питался от солнечной батареи, либо преобразованный ток через аккумуляторы или что-то ещё дополнял имеющееся напряжение в сети, которое скачет, достигая иногда значений 140-150 В (вместо 220).

Ваше суточное потребление энергии — 120*24=2,880 кВт*ч. Такое количество энергии летом вырабатывают модули мощностью около 600 Вт. Для зимы понадобится раз в 7-8 больше. 100 Вт солнечных батарей занимают около 1 м2 и стоят 11-19 тысяч рублей (в зависимости от размера модуля).

Дополнительно нужно иметь около 400 А*ч аккумулятор и синусоидальный инвертор.

«Дополнить» и исправить напряжение в сети практически невозможно, сеть — это источник энергии очень большой мощности. Можно исправить ситуацию:

  1. Установкой стабилизатора
  2. Установкой инвертора с зарядным устройством (блока бесперебойного питания), который будет переключаться с питания от сети на питание от аккумуляторов. При этом стабильное напряжение будет обеспечивать инвертор.
  3. Комбинацией п.1 и п.2
  4. Кардинальным методом по улучшению качества напряжения в сети является установка онлайн бесперебойника, в котором напряжение от сети сначала выпрямляется, а затем идет на заряд аккумулятора и питание инвертора. Качество выходного напряжения в этом случае зависит от качества инвертора.

Стабилизатор можно установить не только для котла, но и для остальной нагрузки в доме (всей или только части). Он устанавливается до ББП.

Установка такой системы будет гораздо дешевле, чем установка солнечных батарей. Тем более, что в автономной солнечной энергосистеме должно присутствовать все по п.2 плюс солнечные батареи и контроллер. Зимой солнечные батареи могут не обеспечить необходимое количество энергии, могут быть пасмурные дни, их может засыпать снегом и т.п. Если отключиться от сети, то нужно будет рассчитывать систему таким образом, чтобы она обеспечивала энергией вашу нагрузку в течение нескольких дней подряд. А это означает, что нужно умножить цифры, которые приведены в начале, на количество пасмурных/снежных дней подряд. В наши зимы это может быть коэффициент 5-10. При размещении солнечных модулей не на южном, а на восточном и западном скатах, выработка солнечного электричества сокращается примерно на 30%.

В конце концов, вы всегда можете дополнить вашу резервную систему солнечными батареями. При использовании качественных инверторов энергия от солнечных батарей никогда не будет пропадать зря, вы сможете всегда использовать ее для питания части вашей нагрузки в доме. Например, летом, когда солнечной энергии много, это могут кондиционеры.

Краткий ответ: нет.

Подробный ответ.
Для точного ответа на ваш вопрос нужно знать не количество этажей, а потребление энергии в вашем доме.
Самый главный вопрос — для чего вы хотите использовать солнечные батареи? Если хотите сэкономить на расходах на электроэнергию — это у вас не получится. Экономить можно только на горячем водоснабжении от солнечных коллекторов (но и в этом случае нужно знать что является альтернативным источником энергии).

1. Электроснабжение. Теоретически возможно, практически очень дорого. В лучшем случае можно использовать солнечные батареи, работающие параллельно с сетью — тогда, учитывая рост цен на электроэнергию, вы сможете окупить стоимость солнечных батарей и оборудования в обозримом будущем (лет за 10 при существующих ценах на электроэнергию)

2. Горячая вода — вполне возможно и экономически выгодно. Следует учитывать, что солнечные коллекторы будут основным источником летом и дополнительным зимой.

3. Отопление. Эффективность зависит от региона использования. Если это Восточная Сибирь и Дальний Восток России, где зимой приход солнечной радиации больше, чем летом — то вполне возможно обеспечить заметную часть тепловой энергии от вакуумных солнечных коллекторов. Если это европейская часть России — эффективность будет гораздо ниже. В любом случае, обязательно нужно иметь основной источник тепла. который будет обеспечивать отопление ночью и в периоды не солнечной погоды. Только солнечными коллекторами обеспечить даже поддержание температуры на уровне 0С невозможно.

Солнечная фотоэлектрическая система для автономного дома состоит из:

  1. солнечной батареи (фотоэлектрических модулей) необходимой мощности, смонтированных на крыше или специальной конструкции
  2. аккумуляторной батареи необходимой емкости (зависит от потребляемой энергии и требуемого времени автономной работы без подзарядки)
  3. контроллера заряда-разряда АБ (может быть совмещен с инвертором или ББП)
  4. блока бесперебойного питания (ББП) или инвертора
  5. резервного источника электропитания (бензо- или дизельэлектрического генератора)
  6. зарядного устройства для подзаряда АБ от жидкотопливного генератора (может быть встроено в ББП)
  7. необходимого коммутационного, индикаторного оборудования и соединительных кабелей и системы заземления

Стоимость монтажа зависит от расположения объекта и сложности работ. Стоимость монтажа оборудования, кроме солнечных батарей, обычно составляет около 15-20% от стоимости оборудования. Стоимость монтажа и коммутации солнечных батарей зависит от сложности монтажа и обычно составляет 20-30% от стоимости солнечных батарей.

Как видите, стоимость системы «под ключ» зависит от многих параметров, поэтому такую информацию мы рассчитываем конкретно для каждого объекта.

Для справки — примерные стоимости на некоторые комплектующие:

  1. фотоэлектрические модули — от 0.5 до 1 USD за пиковый Вт
  2. АБ — около 2 USD за 1 А*ч емкости батареи 12 В
  3. инвертор — в зависимости от производителя, качества и функций цена колеблется от 0,15 до 1,5 USD за ватт номинальной мощности
  4. контроллер заряда — от 10 USD

Новым типом солнечной электростанции является соединенная с сетью безаккумуляторная система. Такие системы — самые распространенные в развитых странах. Стоимость системы, работающей параллельно с сетью состоит из стоимости солнечных модулей (см. выше) и специального сетевого фотоэлектрического инвертора (стоимость за ватт — около 0,1-0,5 USD).

Если Вы рассчитали солнечную электростанцию с пиковой мощностью фотоэлектрических модулей, например, 1 кВт, и Вы ожидаете, что то Вы на выходе солнечной батареи получите энергию в 1 кВт в течение светового дня, то Вы ошибаетесь.

На самом деле энергии (и мощности) будет меньше.

Номинальная мощность фотоэлектрических модулей, указанная на модуле, соответствует интенсивности солнечного излучения 1000 Вт на квадратный метр и температуре окружающего воздуха 25С. Это стандартные условия измерения параметров фотоэлектрических элементов и модулей, принятые во всем мире.

Реально же в яркий солнечный день в умеренных широтах интенсивность будет в пределах 600-850 Вт/м2. Соответственно, прямо пропорционально уменьшается вырабатываемый солнечной батареей ток. Напряжение также снижается, но незначительно.

Второй, не менее важный момент — при повышении температуры, эффективность фотоэлектрических элементов снижается. Типовые характеристики зависимости параметров фотоэлектрические элементов от их температуры Вы можете посмотреть в разделе нашего сайте по солнечным батареям.

Еще один момент — пиковая мощность фотоэлектрического модуля указывается для точки максимальной мощности. Для 12-ти вольтового модули при 1000 Вт/м2 точка максимальной мощности соответствует 17 В. При реальных условиях (яркое солнце) эта точка смещается примерно до 15 В. Напряжение же в Вашей системе может быть от 12 до 14,5 В, в зависимости от степени заряженности аккумуляторной батареи.

Добавьте сюда потери при заряде-разряде АБ и потери в инверторе и соединительных проводах постоянного тока (на стороне переменного тока при напряжении 220 В потерями можно пренебречь).

Таким образом, реальная мощность солнечной станции будет примерно на 20-30% меньше ее пиковой мощности. Это нужно учитывать при расчете солнечной электрической системы.

Предположим, у вас есть фотоэлектрический модуль на 12В, контроллер заряда и аккумулятор, который вы хотите разряжать максимум на 50%, даже если будут 3 пасмурных дня подряд.

Мы рекомендуем рассчитывать солнечную батарею так, чтобы она производила около 130% от требуемого суточного потребления. При расчетах нужно брать данные производителя при стандартных тестовых условиях (1000 Вт/м2 и 25°С). Большую часть времени СБ будет работать при температуре 40 и более градусов, и это приведет к снижению выработки на 15-25% в период с весны по осень.

В реальных условиях обычно хозяева системы стараются снижать потребление во время длительной облачной и пасмурной погоды и после нескольких пасмурных дней подряд, для того чтобы дать зарядиться разряженным аккумуляторам.

Если ваша система не позволяет снижать потребление в эти периоды, необходимо увеличить мощность солнечных модулей и емкость аккумуляторов из расчета на 150% от суточного потребления. Более того, на практике почти все автономные системы имеют в своем составе резервный жидкотопливный генератор, который изредка может включаться для заряда АБ зимой и в периоды продолжительной пасмурной погоды.

Типичная ошибка — заказывать мощность солнечной батареи равной пиковой мощности потребления. Это не правильно. При расчете фотоэлектрической или ветроэлектрической системы есть особенности по сравнению с выбором жидкотопливного генератора.

Мощность солнечной батареи выбирается исходя из требуемой выработки энергии (обычно суточной). Также, исходя из этих требований выбирается емкость аккумуляторной батареи. Под мощность нагрузки выбирается мощность инвертора. Поэтому, если у вас небольшое потребление, а пики кратковременны, то мощность солнечной батареи может быть намного меньше мощности вашей нагрузки. Например, вы можете иметь в системе солнечный модули 100 Вт и инвертор 2 кВт и иметь возможность кратковременного снабжения энергией вашей нагрузки мощностью до 2 кВт.

Наши специалисты помогут вам правильно рассчитать систему и оптимально выбрать оборудования в зависимости от ваших потребностей в электроэнергии и режимов потребления.

Остальные Вопросы и ответы…