|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ >Домашня фотоелектрична система з акумулятором. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії Сонячна система з акумуляторами може мати багато приладів за умови, що їхнє енергоспоживання не перевищує потужності генератора. Тому необхідно правильно визначити потужність системи. Перший крок у напрямі - складання специфікації, тобто. технічний опис системи.
Розрахунок енергоспоживання При проектуванні домашньої фотоелектричної системи спочатку потрібно скласти список всіх електроприладів у будинку, з'ясувати їхню потужність і внести до списку. У таблиці внизу дано для довідки дані про середню споживану потужність деяких приладів. Однак необхідно пам'ятати, що це лише приблизні оцінки. Щоб розрахувати споживану потужність (E) системи з інвертором (для приладів змінного струму) потрібно внести поправку (помножити середнє споживання на коефіцієнт C, щоб отримати загальну потужність).
Для роботи інших електроприладів – холодильника, праски, вентилятора, електроплитки тощо. - знадобиться система більшого розміру та дорожче. Оскільки ці системи підпорядковуються єдиним стандартам, а залежить від конкретних потреб споживача, розрахунок має виконуватися фахівцем. По-друге, потрібно оцінити, скільки часу протягом дня використовуються ті чи інші електроприлади. Наприклад, лампочка у вітальні горить 10 годин на добу, а в коморі - лише 10 хвилин. Запишіть ці дані до другої колонки у наступній таблиці. Потім складіть третю колонку, в яку впишіть щоденну потребу в енергії. Щоб її визначити, потрібно помножити потужність приладу на час роботи, наприклад: 27 Вт x 4 години = 108 Вт·ч. Запишіть отримане число в третю колонку - це і є загальне енергоспоживання в день.
Далі необхідно визначити кількість сонячної енергії, яку можна розраховувати у цій місцевості. Зазвичай, ці дані можна отримати у місцевого постачальника сонячних батарей або на гідрометеостанції. Важливо враховувати два фактори: середньорічну сонячну радіацію, а також її середньомісячні значення за найгірших погодних умов (див. загальні відомості у розділі "Сонячна радіація"). За допомогою першого значення фотоелектричну систему можна відрегулювати відповідно до середньорічної сонячної радіації, тобто деякі місяці буде більше енергії, ніж потрібно, а в інші - менше. Якщо ви керуєтеся другою цифрою, у вас завжди буде як мінімум достатньо енергії для задоволення ваших потреб, окрім хіба що надзвичайно тривалих періодів поганої погоди. Тепер можна порахувати номінальну потужність фотоелектричного модуля. Помножте значення енергоспоживання (Вт·год на день) на коефіцієнт 1,7 для поправки на втрати енергії в системі, потім розділіть на величину сонячної радіації (Вт·ч на день), напр., 280 (Вт·ч/день) x 1,7 ,5 / 96,2 (Вт · год / день) = 50 Вт. На жаль, вибір номінальної потужності фотоелектричних модулів обмежений. Використовуючи 50-ватні модулі, можна збудувати генератор потужністю 100 Вт, 150 Вт, 95 Вт і т.д. Якщо потреба в енергії становить XNUMX Вт, найкраще відповідає системі з двох модулів. Якщо ж загальна потужність модулів сильно відрізняється від вашої розрахункової величини, доведеться користуватися або недостатньо потужним або занадто потужним генератором. У першому випадку фотобатарея не зможе задовольнити загальну потребу енергії. Вам вирішувати, чи влаштує вас часткове забезпечення ваших потреб. У другому випадку ви матимете надлишок електроенергії. Визначення розміру батареї залежить від потреби в енергії та кількості фотоелектричних модулів. У наведеному прикладі мінімальна ємність батареї становитиме 60 ампер-год (А-год), а оптимальна - 100 А-год. Така батарея зможе зберігати 1200 Вт·год при 12 В. Цього достатньо електропостачання в описаному вище випадку, коли добове споживання енергії становить 280 Втч.
Постійна напруга У минулому майже у всіх фотоелектричних системах використовувалася постійна напруга 12 В. Широко застосовувалися прилади на 12 В, що живилися прямо від батареї. Тепер з появою ефективних і надійних інверторів все частіше в акумуляторах використовується напруга 24 В. В даний час напруга електричної системи визначається денним надходженням енергії протягом дня. Системи, що виробляють і споживають менше 2000 Вт · год на день, найкраще поєднуються з напругою в 12 В. Системи, що виробляють 2000 - 6000 Вт · год на день, зазвичай використовують напругу 24 В. Системи, що виробляють більше 6000 Вт · год день, використовують 48 ст. Напруга в мережі - це дуже важливий фактор, який впливає на параметри інвертора, засобів керування, зарядного пристрою та електропроводки. Якось купивши всі ці компоненти, їх важко замінити. Деякі компоненти системи, наприклад, фотомодулі, можна переключити з 12 на більш високу напругу, інші - інвертор, проводка і засоби контролю - призначені для певної напруги і можуть працювати тільки в його рамках. Акумулятор В акумуляторі накопичується енергія, вироблена сонячним модулем. Акумулятор компенсує періоди поганої погоди або надто високого споживання енергії (середньострокове зберігання).
Найчастіше використовуються автомобільні акумулятори, доступні за ціною та наявні в усьому світі. Проте вони призначені передачі великого струму протягом короткого проміжку часу. Вони погано витримують тривалі цикли заряджання, типові для сонячних систем. Промисловість випускає т.зв. сонячні акумулятори, які відповідають цим вимогам. Їхня головна особливість - низька чутливість до роботи в циклічному режимі. На жаль, лише в небагатьох країнах, що розвиваються, виробляються такі батареї, а імпортні коштують занадто дорого через вартість перевезення та митних зборів. У такій ситуації можна використовувати потужні акумулятори для вантажівок - це доступніший варіант, хоча й міняти їх доведеться частіше. Для великої фотоелектричної системи ємності одного акумулятора може бути недостатньо. Тоді можна паралельно підключити кілька акумуляторів, з'єднавши всі позитивні та всі негативні полюси між собою. Для підключення потрібно використовувати товстий мідний дріт, бажано не довший за 30 см. При зарядці акумулятор виділяє потенційно вибухонебезпечні гази. Тому слід остерігатися відкритого вогню. Однак виділення газів незначне, особливо якщо використовується регулятор заряду; так що ризик не перевищує звичайного, пов'язаного з використанням акумулятора в машині. І все ж таки акумулятори потребують гарної вентиляції. Тому не варто накривати їх та ховати у ящики. Місткість акумулятора вказується в ампер-годиннику. Наприклад, акумулятор на 100 А-год і 12 В може зберігати 1200 Вт·год (12 x 100 А-год). Однак ємність залежить від тривалості процесу заряджання або розряджання. Період заряджання вказують як індекс ємності C, наприклад, "C100" для 100 годин. Зазначимо, що виробники можуть виготовляти акумулятори різних базових періодів. При зберіганні енергії в акумуляторі певна кількість в процесі зберігання втрачається. Ефективність автомобільних батарей становить близько 75%, тоді як сонячні акумулятори мають дещо кращі показники. Частина ємності акумулятора втрачається при кожному циклі заряд-розряд, доки знижується настільки, що його доводиться замінювати. Сонячні акумулятори служать довше, ніж потужні автомобільні, термін служби яких становить 2-3 роки. Визначення розміру акумулятора Важливо, щоб розмір батареї дозволяв зберігати енергію щонайменше протягом 4 днів. Уявімо собі систему, яка споживає 2480 Вт · год на день. Розділивши цю цифру на напругу 12 вольт, отримаємо добове споживання 206 А-ч. Отже, 4 дні зберігання дорівнюють: 4 дні x 206 А-год на день, дорівнює 824 А-год. Якщо використовується свинцева батарея, до цієї цифри потрібно додати 20%, щоб акумулятор ніколи не розряджався повністю. Значить, ємність нашого ідеального акумулятора свинцевого становить 989 А-год. Якщо ж використовується кадмієво-нікелева або залізонікелева батарея, додаткові 20% ємності не потрібні, т.к. лужним акумуляторам не шкодить повна регулярна розрядка. Регулятор заряду Акумулятор прослужить кілька років лише в тому випадку, якщо він використовується разом із якісним регулятором заряду, який захищає батарею від надмірної зарядки та глибокої розрядки. Якщо батарею повністю заряджено, регулятор знижує рівень струму, що виробляється сонячним модулем до величини, що компенсує природні втрати заряду. І навпаки, регулятор перериває постачання енергії на прилади, що споживають, коли акумулятор розряджається до критичного рівня. Таким чином, раптове припинення енергопостачання може бути спричинене не поломкою у системі, а результатом дії цього захисного механізму.
Регулятори заряду - електронні пристрої, які можуть постраждати внаслідок несправностей чи некоректного поводження з системою. Більш досконалі моделі обладнані запобіжниками для запобігання пошкодженню регулятора та інших компонентів системи. Серед них - запобіжники проти короткого замикання та зміни полярності (коли переплутані полюси +/-), блокувальний діод, який перешкоджає розрядженню батареї у нічний час. Багато моделей обладнані світлодіодами, які відзначають стан роботи та поломки системи. У деяких моделях відзначається навіть рівень зарядки батареї, хоча дуже важко визначити з точністю.
інвертор Інвертор перетворює постійний струм низької напруги на стандартний змінний (120 або 240 В, 50 або 60 Гц). Інвертори бувають від 250 Вт (вартістю близько 300 доларів) до 8000 Вт (близько 6 000 доларів). Електрика, що виробляється сучасними синусоїдальними інверторами, відрізняється кращою якістю, ніж та, що надходить до вас додому з місцевої енергосистеми.
Існують також "модифіковані" синусоїдальні інвертори - вони не такі дорогі, але при цьому придатні для більшості домашніх завдань. Вони можуть створювати невеликі перешкоди, "шум" в електронному обладнанні та телефонах. Інвертор може служити "буфером" між будинком та комунальною енергосистемою, дозволяючи продавати надлишок електроенергії у загальну електромережу.
Кабелі Найкращий спосіб уникнути непотрібних втрат - використання відповідних електрокабелів та правильне їх підключення до приладів. Кабель має бути максимально коротким. Провід, що з'єднує різні прилади, повинен мати площу поперечного перерізу не менше 1,6 мм2. Щоб падіння напруги не перевищувало 3%, кабель між сонячним модулем та акумулятором повинен мати поперечний переріз 0,35 мм2 (12-вольтна система) або 0,17 мм2 (24 В) на 1 метр на один модуль. Тобто, кабель довжиною 10 м для двох модулів має бути не тоншим: 10 x 2 x 0,35 мм2 = 7 мм2. Оскільки з кабелем більше 10 мм2 у перерізі важко поводитися, і ще важче знайти, іноді доводиться змиритися з вищими втратами. Якщо частина кабелю пролягає просто неба, він повинен бути стійким до поганих погодних умов. Дуже важливою є також його стійкість до ультрафіолетового випромінювання. Пристрої стеження за Сонцем Фотоелектричні модулі працюють найкраще тоді, коли фотоелементи розташовані перпендикулярно до сонячних променів. Спостереження за Сонцем може призвести до збільшення щорічного виробництва енергії на 10% взимку та на 40% влітку порівняно з нерухомо закріпленим фотоелектричним модулем. "Стеження" реалізується за допомогою монтажу сонячного модуля на рухомій платформі, що повертається за Сонцем. Насамперед, потрібно зіставити перевагу зайвої енергії, отриманої завдяки стеженню за Сонцем, із вартістю монтажу та техобслуговування системи стеження. Пристрої стеження недешеві. У багатьох країнах немає економічного сенсу встановлювати стеження за Сонцем менш ніж восьми сонячних панелей (наприклад, США). При використанні восьми фотоелектричних модулів ми отримаємо більше енергії, якщо витратимо гроші на збільшення панелей, а не на встановлення стеження. Тільки при восьми та більше панелях пристрій стеження окупиться. У цього правила є й винятки: наприклад, коли фотоелектричні панелі живлять водяний насос, без акумулятора, - тоді стеження за Сонцем вигідне для двох і більше модулів. Це пов'язано з технічними характеристиками, наприклад, з максимальною напругою, необхідною для живлення двигуна насоса. Лампи Завдяки високій ефективності та тривалому терміну служби, енергозберігаючі лампи рекомендується використовувати у фотоелектричних системах. Люмінесцентні лампи або нові компактні флуоресцентні лампи (КФО) застосовні у багатьох випадках. 18-ватна КФЛ замінює традиційну лампочку розжарювання 100 ват. Якщо ці лампи живляться від постійного струму, вони вимагають електронного баласту. Якість баласту може бути різною, аж до незадовільного. Низькоякісний баласт спричинить додаткові витрати на постійну заміну ламп. Баласт обов'язково повинен бути ефективним, забезпечувати велику кількість включень, надійне запалювання при низьких температурах та низькій напрузі (10,5 В), а також захист від коротких замикань, розімкнутого контуру, зміни полярності та радіоперешкод. Незважаючи на те, що більшість компактних флуоресцентних ламп працюють тільки зі змінним струмом, деякі компанії пропонують такі лампи, які живляться від постійного струму. Термін експлуатації та калькуляція цін компонентів Дуже важливим чинником економічного аналізу є термін експлуатації фотоелектричної системи. Термін служби різних компонентів сонячного енергопостачання підрахований на основі досвіду, накопиченого за останні роки.
Зразкові дані для калькуляції цін на деякі компоненти:
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Ноутбук керується за допомогою очей ▪ Розумна кулькова ручка для оцифрування рукописного тексту ▪ Коли телефон небезпечний для життя
▪ Розділ сайту Електрику. ПТЕ. Добірка статей ▪ стаття Підкласти свиню. Крилатий вислів ▪ стаття Скільки в'язнів вийшло на волю після взяття Бастилії? Детальна відповідь ▪ стаття Обслуговування дизельних електростанцій РРС. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Кодовий замок на тиристорах. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page