Из чего состоит автономная солнечная электростанция

Системы автономного электроснабжения и их состав мы рассматривали в статье «Автономное электроснабжение«. Типы фотоэлектрических систем описаны на странице Фотоэлектрические системы. Рассмотрим более подробно один из видов — автономную фотоэлектрическую солнечную станцию.

Наиболее простая солнечная электростанция имеет на выходе низкое напряжение постоянного тока (обычно 12 или 24В). Такие системы применяются для обеспечения работы освещения и небольшой нагрузки постоянного тока в доме — радио, телевизор, ноутбук, магнитофон и т.п. Можно использовать различные автомобильные аксессуары, вплоть до холодильников. Следует отметить, что при этом необходима прокладка отдельной проводки постоянного тока со специальными розетками и вилками, которые исключают неправильную полярность подключения. При подключении светильников с лампами постоянного тока необходимо также соблюдать полярность и следить за тем, чтобы при замене ламп они имели такую же полярность подключения, как и те, которые использовались ранее. В противном случае возможен выход из строя ваших потребителей.

Фотоэлектрическая система постоянного тока для дома

Типовая схема такой системы приведена на рисунке справа. Обычно такие системы применяются, если максимальное расстояние от аккумулятора до самой дальней подключенной нагрузки не превышает 10-15 м, а ее мощность — не более 100Вт. При этом надо следить за тем, чтобы падение напряжения при всех включенных потребителях в самой дальней точке было в пределах допустимого (обычно не более 10%). Для правильного выбора сечения провода вы можете воспользоваться справочной информацией по выбору сечения провода исходя из допустимого падения напряжения на участке электропроводки.

Если у вас нагрузка превышает указанные рекомендованные максимальные значения, или потребители электроэнергии находятся на значительном расстоянии от аккумулятора, необходимо добавить в систему инвертор (преобразователь постоянного тока низкого напряжения от аккумуляторов в 220 В переменного тока). В этом случае вы сможете питать практически любую бытовую нагрузку суммарной мощностью, не превышающей мощность инвертора. Система электроснабжения автономного дома с выходом переменного тока на базе фотоэлектрической солнечной батареи в этом состоит из практически тех же компонентов, как и в предыдущем случае, плюс инвертор.

Из каких элементов состоит солнечная электростанция?

Система электроснабжения для дома, переменный ток

1. Солнечной батареи необходимой мощности
2. Контроллера заряда аккумуляторной батарея, который предотвращает губительные для батареи глубокий разряд и перезаряд
3. Батареи аккумуляторов (АБ)
4. Инвертора, преобразующего постоянный ток в переменный
5. Энергоэффективной нагрузки переменного тока

Для обеспечения надежного электроснабжения необходим резервный источник электропитания (на рисунке не показан). В качестве такого источника может быть небольшой (2-6 кВт) бензо- или дизельэлектрогенератор. Введение такого резервного источника электроэнергии резко сокращает стоимость солнечной батареи из-за отсутствия необходимости рассчитывать ее на худшие возможные условия (несколько дней без солнца, эксплуатация зимой, и т.п.)

В этом случае в систему также вводится зарядное устройство для быстрого заряда (в течение нескольких часов) АБ от жидкотопливного электрогенератора. Возможно применение блока бесперебойного питания, в котором функция заряда АБ уже встроена.

Пример комплектации автономной солнечной электростанции

Ниже приведен вариант системы для электроснабжения удаленного жилого дома. Принимаются следующие исходные данные:

• Суточное потребление энергии 3 кВт*ч (среднестатистические данные по России)
• Приход солнечной радиации — 4 кВт*ч/м² в день (средний приход солнечной радиации для европейской части России с весны по осень)
• Максимальная пиковая мощность нагрузки — 3 кВт (можно одновременно включить стиральную машину и холодильник)
• Для освещения используются только компактные люминесцентные или светодиодные лампы переменного тока
• В пиковые часы (максимальная нагрузка, например когда включены стиральная машина, электрокипятильник, утюг и т.п.) для предотвращения быстрого разряда АБ включается бензиновый или дизельный электрогенератор
• Генератор также будет включаться при пасмурной погоде, если АБ разряжается до нижнего допустимого напряжения. Возможно включение генератора как в ручном режиме, так и полностью в автоматическом. В последнем случае система также должна включать модуль автоматического запуска и останова генератора, а сам генератор должен быть немного доработан для возможности подключения системы автоматики.

Если необходимо минимизировать время работы жидкотопливного электрогенератора с целью сохранения топлива, солнечная фотоэлектрическая система электроснабжения будет состоять из элементов со следующими параметрами:

1. пиковая мощность солнечной батареи равна 1000 Вт (выработка до 5 кВт*ч сутки)
2. минимальная номинальная мощность инвертора — 3 кВт с возможностью кратковременной нагрузки до 6 кВт, входное напряжение 24 или 48 В
3. аккумуляторная батарея общей емкостью 800 Ач (при напряжении 12 В), что позволяет запасать до 4,5 кВт*ч электроэнергии при 50% разряде АБ)
4. контроллер заряда на ток до 40-50 А (при напряжении 24 В)
5. дизель или бензогенератор мощностью 3-5 кВт
6. зарядное устройство для заряда АБ от бензогенератора на ток до 150 А (может быть встроено в инвертор
7. кабели и коммутационная аппаратура (выключатели, автоматы, разъемы, электрощиты и т.п.)

Примеры комплектации таких систем и их стоимость вы можете посмотреть в нашем Интернет-магазин, в разделе «Фотоэлектрические системы«.

Если допустимо увеличение времени работы дизель-генератора, стоимость системы можно снизить за счет его более частого включения. В этом случае энергия от солнечной батареи будет использоваться для электроснабжения минимальной нагрузки — освещение, радио, телевизор — а генератор будет включаться несколько раз в день (от 2 и более, в зависимости от выбранной емкости АБ). При этом начальная стоимость системы снижается как за счет уменьшения пиковой мощности солнечной батареи, так и за счет снижения емкости АБ. Такая оптимальная система для электроснабжения жилого дома может состоять из следующих компонентов:

1. солнечной батареи с пиковой мощностью 300-400 Вт
2. инвертора мощностью 2-4 кВт, входное напряжение 24 или 48 В
3. аккумуляторная батарея общей емкостью 400-600 А*ч (при напряжении 12 В)
4. контроллер заряда на ток до 40-50 А (при напряжении 24 В)
5. дизельгенератор мощностью 4-6 кВт
6. зарядное устройство для заряда АБ от бензогенератора на ток до 150 А
7. кабели и коммутационная аппаратура (выключатели, автоматы, разъемы, электрощиты и т.п.)

Необходимо учитывать, что одновременно со снижением общей стоимости системы возрастут эксплуатационные расходы за счет большего расхода топлива.

Если у вас есть сеть, и вы хотите снизить потребление от сети, или повысить надежность электроснабжения за счет применения солнечных батарей, обратитесь к следующей статье — Фотоэлектрические системы электроснабжения, соединенные с сетью

Эта статья прочитана 13622 раз(а)!

Продолжить чтение