Установка солнечных модулей. Примеры из штата Айова. Установка солнечных модулей
Расчет автономной системы электроснабжения на солнечных батареях
Приводим простой пошаговый метод расчета автономной энергосистемы на солнечных батареях. Этот метод поможет Вам определить требования к системе и выбрать необходимые Вам комплектующие и материалы системы автономного электроснабжения.
Расчет энергосистемы состоит из нескольких этапов:
- Определение общей нагрузки и потребляемой мощности.
- Определение необходимой мощности инвертора и емкости аккумуляторной батареи.
- Определение необходимого количества фотоэлектрических модулей (собственно самих солнечных батарей), исходя из данных по среднестатическому количеству солнечной радиации в месте установки системы.
- Примерный расчет стоимости системы (и варианты при различных изготовителях)
После выполнения 4 шага, если стоимость автономной системы окажется слишком велика, можно рассмотреть различные варианты уменьшения стоимости Вашей системы электроснабжения на солнечных батареях:
- уменьшение потребляемой мощности за счет замены существующих потребителей на энергоэффективные, с низким потребление электричества, а также исключение тепловой, "фантомной" и необязательной нагрузки (например, можно использовать холодильники, кондиционеры и т.п., работающие на газе).
- замену нагрузки переменного тока на нагрузку постоянного тока. В этом случае можно выиграть на отсутствии потерь в инверторе (от 10 до 40%). Однако, нужно учитывать особенности построения низковольтных систем постоянного тока.
- введение в систему электроснабжения дополнительного генератора электроэнергии - ветроустановки или дизель- или бензогенератора.
- смириться с тем, что электроэнергия будет у Вас не всегда. И чем больше будет мощность системы отличаться от потребляемой мощности, тем более вероятны будут у Вас периоды отсутствия электроэнергии. В такие периоды, а это может быть совсем не продолжительно (1-3 недели зимой, в самые короткие дни), Вы можете сами просто немного ограничить Ваше обычное энергопотребление и все. При этом экономия на оборудовании может быть ОЧЕНЬ существенной (вплоть до 50%!)
Можете рассмотреть самодельную ветроэлектростанцию или мини ГЭС - своими руками.
Расчет автономной Системы электроснабжения на солнечной энергии
Составьте список устройств-потребителей электроэнергии, которые Вы собираетесь питать от автономной энергосистемы. Определите потребляемую мощность во время их работы. Большинство устройств имеют маркировку, на которой указана номинальная потребляемая мощность в ваттах или киловаттах. Если указан потребляемый ток, то нужно умножить этот ток на номинальное напряжение (обычно 220 В). Перемножается мощность на время работы для определения требуемой энергии в Вт ч в неделю. Далее все эти данные суммируются для вычисления полной нагрузки переменного тока в ватт-часах в неделю .
Подсчитайте нагрузку переменного тока.Если у Вас нет такой нагрузки, то можете пропустить этот шаг и перейти к подсчету нагрузки постоянного тока.
1.1. Перечислите всю нагрузку переменного тока, ее номинальную мощность и число часов работы в неделю. Умножьте мощность на число часов работы для каждого прибора. Сложите получившиеся значения для определения суммарной потребляемой энергии переменного тока в неделю.
1.2. Далее нужно подсчитать сколько энергии постоянного тока потребуется. Для этого нужно умножить получившееся значение на коэффициент 1,2, учитывающий потери в инверторе.
1.3. Определите значение входного напряжения инвертора по характеристикам выбранного инвертора. Обычно это 12 или 24 В.
1.4. Разделите значение п.1.2 на значение п.1.3. Вы получите число Ампер-часов в неделю, требуемое для покрытия вашей нагрузки переменного тока.
Подсчитайте нагрузку постоянного тока
1.5. Запишите данные нагрузки постоянного тока :
| Описание нагрузки постоянного тока | Ватт | X | часов/неделю | = | Вт*ч/неделю |
| X | = | ||||
| X | = | ||||
| Всего |
1.6. Определите напряжение в системе постоянного тока. Обычно это 12 или 24 В. (Как в п.1.3)
1.7. Определите требуемое количество А*ч в неделю для нагрузки постоянного тока (разделите значение п.1.5 на значение п.1.6).
1.8. Сложите значение п.1.4 и п. 1.7 для определения суммарной требуемой емкости аккумуляторной батареи. Это будет количество А*ч, потребляемых в неделю.
1.9. Разделите значение п.1.8 на 7 дней; Вы получите суточное значение потребляемых А*ч.
2. Оптимизируйте Вашу нагрузку
На этом этапе важно проанализировать Вашу нагрузку и попытаться уменьшить потребляемую мощность как можно больше. Это важно для любой системы, но особенно важно для системы электроснабжения жилого дома, так как экономия может быть очень существенной. Сначала определите большую и изменяемую нагрузку (например, насосы для воды, наружное освещение, холодильники переменного тока, стиральная машина, электронагревательные приборы и т.п) и попытайтесь исключить их из вашей системы или заменить на другие аналогичные модели, такие как приборы, работающие на газе или от постоянного тока.
Начальная стоимость приборов постоянного тока обычно выше (потому что они выпускаются не в таком массовом количестве), чем таких же приборов переменного тока, но вы избежите потерь в инверторе. Более того, зачастую приборы постоянного тока более эффективны, чем приборы переменного тока (во многих бытовых приборах, особенно электронных, переменный ток преобразуется в постоянный, что ведет к потерям энергии в блоках питания приборов).
Замените лампы накаливания на люминесцентные лампы везде, где это возможно. Люминесцентные лампы обеспечивают такой же уровень освещенности при том, что потребляют в 4-5 раз меньше электроэнергии. Срок их службы также примерно в 8 раз больше.
Если у Вас есть нагрузка, которую Вы не можете исключить, рассмотрите вариант, при котором Вы будете включать ее только в солнечные периоды, или только летом. Пересмотрите список Вашей нагрузки и пересчитайте данные.
Выберите тип аккумуляторной батареи, которую Вы будете использовать. Рекомендуются использовать герметичные необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы, которые обладают самыми лучшими эксплуатационно-экономическими параметрами.
Далее Вам нужно определить, сколько энергии Вам нужно получать от аккумуляторной батареи. Часто это определяется количеством дней, в течение которых АБ будет питать нагрузку самостоятельно без подзаряда. Дополнительно к этому параметру Вам нужно учитывать характер работы системы электроснабжения. Например, если Вы устанавливаете систему для Вашего загородного дома, который Вы посещаете только на выходные, Вам лучше установить АБ большей емкости, потому что она может заряжаться в течение всей недели, а отдавать энергию только в выходные дни. С другой стороны, если Вы добавляете фотоэлектрические модули к уже существующей системе электроснабжения на базе дизель- или бензогенератора, Ваша батарея может иметь меньшую емкость, чем расчетная, потому что этот генератор может быть включен для подзаряда АБ в любое время.
После того, как Вы определите требуемую емкость АБ, можно переходить к рассмотрению следующих очень важных параметров.
3.1. Определите максимальное число последовательных "дней без солнца" (т.е. когда солнечной энергии недостаточно для заряда АБ и работы нагрузки из-за непогоды или облачности). Вы также можете принять за этот параметр выбранное Вами количество дней, в течение которых АБ будет питать нагрузку самостоятельно без подзаряда.
3.2. Умножьте суточное потребление в А*ч (см. п.1.9 расчета потребляемой энергии выше) на количество дней, определенных в предыдущем пункте.
3.3. Задайте величину глубины допустимого разряда АБ. Учитывайте, что чем больше глубина разряда, тем быстрее Ваши АБ выйдут из строя. Мы рекомендуем значение глубины разряда 20% (не более 30%), что значит что Вы можете использовать 20% от значения номинальной емкости вашей АБ. Используйте коэффициент 0,2 (или 0,3). Ни при каких обстоятельствах разряд батареи не должен превышать 80%!
3.4. Разделите п.3.2 на п.3.3
3.5.Выберите коэффициент из таблицы, приведенной ниже, который учитывает температуру окружающей среды в помещении, где установлены АБ. Обычно это средняя температура в зимнее время. Этот коэффициент учитывает уменьшение емкости АБ при понижении температуры.
Температурный коэффициент для аккумуляторной батареи
| Температура в градусах | ||
| Фаренгейта | Цельсия | |
| 80F | 26.7C | 1.00 |
| 70F | 21.2C | 1.04 |
| 60F | 15.6C | 1.11 |
| 50F | 10.0C | 1.19 |
| 40F | 4.4C | 1.30 |
| 30F | -1.1C | 1.40 |
| 20F | -6.7C | 1.59 |
3.6. Умножьте значение п.3.4 на коэффициент п.3.5. Вы получите общую требуемую емкость АБ.
3.7. Разделите это значение на номинальную емкость выбранной Вами аккумуляторной батареи. Округлите полученное значение до ближайшего большего целого. Это будет количество батарей, которые будут соединены параллельно.
3.8. Разделите номинальное напряжение постоянного тока системы (12, 24 или 48В) на номинальное напряжение выбранной аккумуляторной батареи (обычно 2, 6 или 12В).Округлите полученное значение до ближайшего большего целого. Вы получите значение последовательно соединенных батарей.
3.9. Умножьте значение п.3.7 на значение п.3.8. для того, чтобы подсчитать требуемое количество аккумуляторных батарей.
4. Определите количество пиковых солнце-часов в день для вашего места
Несколько факторов влияют на то, как много солнечной энергии будет принимать Ваша солнечная батарея:
- Когда будет использоваться система? Летом? Зимой? Круглый год?
- Типичные погодные условия вашей местности
- Будет ли система ориентироваться на солнце
- Расположение и угол наклона фотоэлектрических модулей
Для определения среднемесячного прихода солнечной радиации Вы можете воспользоваться таблицей прихода солнечной радиации для некоторых городов России.
Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации, кВт*ч/м2
*для справки: при ярком солнце мощность солнечного излучения - 1000 Вт/м2, при темной облачности может быть и 50 Вт/м2
Выработка электроэнергии солнечной фотоэлектрической батареей (СБ) зависит от угла падения солнечных лучей на СБ. Максимум бывает при угле 90 градусов. При отклонении от этого угла все большее количество лучей отражается, а не поглощается СБ.
Зимой приход радиации значительно меньше из-за того, что дни короче, облачных дней больше, Солнце стоит ниже на небосклоне. Если Вы используете Вашу систему только летом, используйте летние значения, если круглый год, используете значения для зимы. Для надежного электроснабжения выбирайте из среднемесячных значений наименьшее для периода, в течение которого будет использоваться ФЭС.
Выбранное среднемесячное значение для худшего месяца нужно разделить на число дней в месяце. Вы получите среднемесячное количество число пиковых солнце-часов, которое будет использоваться для расчета Вашей СБ.
Далее необходимо определить общее количество модулей, необходимых для вашей системы.
Ток в точке максимальной мощности Impp может быть определен из спецификаций модулей. Вы также можете определить Imppподелив номинальную мощность модуля на напряжение в точке максимальной мощности Umpp (обычно 17 - 17.5 В для 12 - вольтового модуля).
5.1. Умножьте значение п. 1.9 на коэффициент 1.2 для учета потерь на заряд-разряд АБ
5.2. Разделите полученное значение на среднее число пиковых солнце-часов в вашей местности. Вы получите ток, который должна генерировать СБ
5.3. Для определения числа модулей, соединенных параллельно разделите значение п. 5.2 на Impp одного модуля. Округлите полученное число до ближайшего большего целого.
5.4. Для определения числа модулей, соединенных последовательно, разделите напряжение постоянного тока системы (обычно 12, 24, 48 В) на номинальное напряжение модуля (обычно 12 или 24 В).
5.5. Общее количество требуемых фотоэлектрических модулей равно произведению значений п. 5.3 и п. 5.4.
Для расчета стоимости фотоэлектрической системы электроснабжения нужно сложить стоимости СБ, АБ, инвертора, контроллера заряда АБ и соединительной арматуры (провода, выключатели, предохранители и т.п.)
Стоимость солнечной батареи равна произведению значения п.5.5 на стоимость одного модуля. Стоимость аккумуляторной батареи равна произведению значения п.3.9 на стоимость одной аккумуляторной батареи. Стоимость инвертора зависит от его мощности и типа. Стоимость соединительной арматуры можно принять примерно равной 0,1-1% от стоимости системы.
Пример расчета автономной системы электроснабжения на фотоэлементах.
(*Цены приведены для примера и могут сильно отличаться у разных производителей)
Основываясь на данных расчета Вам необходимо выбрать основные компоненты автономной энергосистемы на солнечных батареях.
Это:
- Контроллер заряда
- Инвертор
- Соединительные провода
- Предохранители, переключатели и разъемы
- Измерители и индикаторы
- Инструмент для монтажа
- Резервный генератор (не обязательно)
Выбор оборудования
Панели фотоэлементов
При подборе панелей помимо их мощности следует учитывать три фактора — их геометрию, номинальное выходное напряжение и тип фотоэлементов.
Выбор размеров панели
Геометрия определяется конкретными условиями установки, и здесь трудно дать общие рекомендации кроме одной — если у вас есть возможность выбора между большой панелью и несколькими маленькими, лучше взять большую — более эффективно используется общая площадь и будет меньше внешних соединений, а значит,будет выше надёжность. Размеры готовых панелей не слишком велики и не превысят полтора-два квадратных метра при номинальной мощности до 200-250 Вт. Панели небольших размеров (возможно, на меньшее номинальное напряжение) их следует использовать только там, где невозможно установить более крупные панели.
Для достижения нужных значений номинального напряжения и номинальной мощности панели можно объединять в последовательные сборки, которые затем коммутируются параллельно — аналогично тому, как коммутируется банк аккумуляторов. Как и в случае аккумуляторов, в одной сборке следует использовать только однотипные панели.
Обычно панели заводского изготовления имеют прямоугольную форму с соотношением сторон 1:2 или близким к нему. Поэтому если надо монтировать их вплотную в несколько рядов, то их можно размещать «стоя» (длинной стороной вертикально) или «лёжа на боку» (длинной стороной горизонтально). Возникает вопрос — какую ориентацию предпочесть? Ответ — ту, при которой во время движения Солнца минимум панелей будут испытывать полутень, так как даже один затенённый элемент резко снижает выработку всей панели. Например, если в предполагаемом месте установки возможно наиболее вероятно вертикальное смещение границы затенения (от конька соседской крыши, от высокого глухого длинного забора, от полосы кустарника, от верхушек близкого леса и пр.), то панели лучше располагать «лёжа на боку». Если тень в основном будет перемещаться по горизонтали от одной боковой стороны к другой (скажем, тени от угла высокого дома, от толстого столба, от высокого дерева), то панели будем располагать «стоя». Дополнительно можно заметить, что при вертикальном расположении панелей меньше число горизонтальных стыков, что способствует лучшему смыванию грязи и сходу снега с панелей, поэтому панели, которые ничто не будет затенять, лучше монтировать «стоя». Но если возможно затенение панелей, то приоритетно преимущественное направление затенения и выхода из тени.
Выбор напряжения солнечной батареи
С напряжением тоже всё просто — лучше выбирать 24-вольтовые панели, поскольку рабочие токи у них вдвое меньше, чем у 12-вольтовых той же мощности. Панели одинаковой мощности одного и того же производителя, рассчитанные на разное напряжение, обычно различаются лишь внутренней коммутацией фотоэлементов. Панели с номинальным напряжением выше 24 В встречаются редко и обычно собираются из более низковольтных. 12-вольтовые панели, на мой взгляд, оправданы лишь в двух случаях — для маломощных систем, где 12 вольт являются рабочим напряжением инвертора, а также если по архитектурным или конструктивным соображениям необходимо использовать панели малого размера, для которых не существует вариантов на 24 В.
При индивидуальной сборке панелей из отдельных фотоэлементов не нужно забывать о защитных диодах в каждой цепочке для предотвращения протекания обратного тока при неравномерной засветке. В противном случае мощность, выработанная освещёнными секциями панели, вместо полезной нагрузки будет выделяться на затенённом фотоэлементе, а это чревато его перегревом и полным выходом из строя (неосвещённый фотоэлемент в этой ситуации окажется открытым диодом). Допускаемый прямой ток защитных диодов должен быть больше, чем ток короткого(коротыша) замыкания защищаемой цепочки фотоэлементов при максимальной освещённости.
Типы фотоэлементов
Наконец, надо выбрать тип фотоэлементов. В настоящее время наиболее часто предлагаются (распространенные) фотоэлементы на монокристаллическом или поликристаллическом кремнии. Монокристаллический кремний обычно имеет КПД в районе 16-18%, а поликристаллический — 12-14%, зато он несколько дешевле. Однако в готовых панелях цена за ватт (т.е. в пересчёте на вырабатываемую мощность) получается почти одинаковой, и монокристаллический кремний может оказаться даже выгодней. По такому параметру, как степень и скорость деградации, разницы между ними практически да и фактически нет. В связи с этим выбор в сторону монокристаллического кремния очевиден — при равной мощности панели из него компактнее. Кроме того, при снижении освещённости монокристаллический кремний обеспечивает номинальное напряжение выше и дольше, чем поликристаллический, а это позволяет получать хоть какую-то энергию даже в очень пасмурную погоду и в лёгких сумерках. Зато у поликристаллического кремния обычно ниже напряжение холостого хода (у монокристаллического оно может превышать номинал вдвое), ниже и напряжение максимальной мощности. Но если подключать панель к инвертору и аккумулятору не напрямую, а через современный контроллер, то это не имеет существенного значения.
Выбор размещения и суммарной мощности панелей
Очевидно, что обычно нет смысла выбирать суммарную мощность панелей фотопреобразователей больше мощности инвертора. Тем не менее, такое превышение может быть оправдано при наличии мощной постоянной нагрузки и мощного блока аккумуляторов или в расчёте на длительные периоды пасмурной погоды.
Ещё одним интересным вариантом, когда суммарная мощность панелей может существенно превосходить как мощность инвертора, так и мощность, нужную для зарядки аккумуляторов, является их размещение на противоположных стенах коттеджа или на очень крутых скатах крыши (наклон ската не менее 45°), если они ориентированы на запад и восток — тогда мощность каждого поля солнечных батарей (восточного и западного) может достигать 80% от полной требуемой мощности системы, а мощность фотопанелей, подключённых к одному контроллеру, может превышать его номинальную мощность почти в полтора раза! Дело в том, что прямые лучи(солнца) не могут одновременно освещать две противоположные стены или два противоположных крутых ската крыши, а мощность, выдоваемых батареей при отсутствии прямой засветки, падает раз в 10 (во избежание перегрузки контроллера берём её с двух-кратным запасом, отсюда и получается цифра 80%, а не 90%). Да, такая «сплит-система» будет дороже, чем «моноблочная» система с той же рабочей мощностью, но с единым(общем) полем фото-панелей, ориентированным на юг, — ведь панелей надо больше! В чём же преимущество «сплит-системы» над «моноблочной»?
В период длинных дней, когда Солнце всходит на востоке или даже северо-востоке, а заходит на западе или северо-западе, одно из полей «сплит-системы» всегда будет освещено Солнцем и потому будет выдавать хорошую мощность. Лишь в полдень лучи солнце будут скользить по обоим полям панелей, но в это время солнечный свет максимален, и воспринимаемое обоими панелями излучение весьма существенно. В то же время ориентированный на юг «моноблок» даёт мощный максимум выработки в середине дня, но утром или вечером его выработка обусловлена лишь рассеянымсветом а значит минимальна. Между тем именно в это время хорошо бы зарядить аккумуляторы после ночи или на ночь! В пасмурную погоду облака рассеивают свет, и его одинаково успешно воспринимают оба поля фотопанелей, так что общая выработка «сплит-системы» превосходит «моноблок» прямо пропорционально суммарной мощности всех панелей (но сама выработка достаточно мала, что исключает опасность перегрузки контроллера заряда). Лишь в короткие солнечные зимние дни ориентированный на юг «моноблок» по дневной выработке будет превосходить эту «сплит-систему». Но на большей части территории России зима пасмурная, а в пасмурные дни важна суммарная мощность всех фотопанелей, так что и здесь «моноблок» проигрывает сплит-системе. Особенно очень эффективно такое размещение фото-панелей в южных районах, где меньше разность между летними и зимними днями и даже зимой солнце поднимается очень высоко и достаточно далеко заходит на восток и запад.
Если же дом ориентирован по сторонам света не стенами, а углами, то можно разместить поля фотопанелей не на противоположные стороны (восток и запад), а на смежные юго-восток и юго-запад, — тогда и зимой даже в нашей Средней полосе эта система будет вне конкуренции, хотя во избежание перегрузки контроллеров «избыток» мощности, возможно, придётся снизить до 70%, а то и до 50% (точная цифра определяется конкретными условиями размещения панелей). Наконец, можно попытаться ориентировать фотопанели на все три «солнечные» стороны света — восток, юг и запад, — но такое лучше предусматривать на стадии проектирования дома и «посадки» его на местность.
При подсоединение панелей к контроллеру нужно следить, чтобы их суммарный максимальный ток не превышал 80% .. 90% от номинального тока контроллера. Пример, для 10-амперного ШИМ-контроллера суммарный ток должен составлять не более 8 .. 9 А. Запас необходим для того, чтобы контроллер мог выдержать выработку, например, в ясный зимний день, когда белый снег, хорошо отражающий свет, способствует перезасветке фотоэлементов по сравнению с расчётной, а умеренный мороз немного повышает их КПД. Таким образом, к одному 10-амперному контроллеру с ШИМ можно подключить панели на 24 В суммарной мощностью 300 Вт, а на 12 В — всего 150 Вт. Для контроллеров с MPPT, превращающих «излишек» напряжения в дополнительный ток, необходимый запас по номинальному току может быть ещё больше и суммарный ток батарей может быть ограничен вплоть до 60% .. 75% от тока, отдаваемого контроллером в нагрузку, то есть мощность панелей, подключаемых к 10-амперному контроллеру с MPPT, не должна превышать 220 .. 240 Вт при 24 В и вдвое меньше при 12 В. Обычно заводы производители контроллеров указывают допустимую суммарную мощность или номинальный суммарный ток подключаемых к ним панелей фотоэлементов.
bazila.net
Установка солнечных модулей. Примеры из Канады
Рассмотрим несколько сельскохозяйственных, общественных и жилых зданий из Канады, которые превратили свои кровли в эффективные энергетические установки.
Идеальным местом для установки солнечных панелей являются здания с большими поверхностями кровель, например производственные здания и здания сельскохозяйственного назначения. В таких зданиях происходит, как правило, много процессов, требующих бесперебойной подачи большого количества электроэнергии. Производственные линии, холодильные установки, электросушилки зерна, электропоилки, кормушки, доильные аппараты и многое другое прекратит свою работу в случае сбоя или аварии на местной электростанции.
Благодаря фотоэлектрическим модулям такие предприятия могут значительно снизить потребление электроэнергии, поставляемой им городской сетью, и частично, или полностью, перейти на собственное бесплатное электричество. Что немаловажно, такие установки помогают значительно сократить выброс углекислого газа в атмосферу.
Склад в Балиеборо.
Авторы этого здания спроектировали большие раздвижные двери вдоль стены северного фасада с целью максимально использовать южную сторону здания для сбора солнечной энергии.
На кровле, спроектированной под оптимальным углом для сбора солнечной энергии в этом районе, расположена энергетическая установка общей мощностью 100кВт.
Конюшни.
Владелец конюшен принял решение об установке солнечных панелей уже после того, как эти два здания были построены. Для установки на кровлю фотоэлектрических модулей проектировщиками был разработан специальный каркас не только закреплённый на скате кровли, сориентированном на южную сторону, но и частично опирающийся на второй её скат.
Установка фотоэлектрических модулей помогла владельцу конюшен свести к минимуму время простоя, которое появлялось в случаях сбоев или аварий в местной электросети.
Склад и животноводческая ферма.
Ещё один комплекс зданий, владелец которого принял решение установить систему фотоэлектрических модулей: склад и животноводческая ферма в провинции Онтарио.
Установка из солнечных панелей общей мощностью 250кВт разбита на 10 частей по 25кВт каждая. Система из десяти небольших инверторов даёт большую степень надёжности и работоспособности, нежели установка одного инвертора на 250кВт или двух на 125кВт, так как при аварии или сбое в одном из них, 24 продолжат свою работу.
Фермы компании «Yorkshire Valley Farms» в Питерборо.
Компания «Yorkshire Valley Farms» является сертифицированным производителем экологически-чистой курицы. Вполне естественно, что при строительстве своих ферм Том Аренс и Тони Амблер выбирают и экологически-чистый способ получения электроэнергии. Поэтому, на кровле их фермы в Питерборо расположена установка из 540 солнечных панелей общей мощностью 104кВт.
Проект здания был специально оптимизирован для устройства на крыше солнечных панелей: выбран нужный уклон кровли и разработаны специальные конструкции, на которые легко установилась система фотоэлектрических модулей. Так же здание было правильно сориентировано в пространстве: сторона здания, на которой размещаются солнечные панели, обращена точно на юг.
Маркетинговое агентство «Loyalty One» в Миссисауга.
В 2009 году на крыше маркетингового агентства «Loyalty One» была установлена система из солнечных панелей общей мощностью 80кВт. На тот момент это была самая крупная установка из солнечных панелей во всей Канаде.
Чтобы наиболее эффективно использовать ограниченную площадь кровли, на неё были горизонтально установлены фотоэлектрические модули. Поскольку изначально кровля этого сооружения не была предназначена для установки на неё какого-либо оборудования, проектировщики разработали и установили в здании конструкцию из стоек, поддерживающих каркас с солнечной энергоустановкой.
Фонд помощи женщинам YWCA в Питерборо.
Руководством фонда YWCA было приняло решение возвести своё новое здание в центре города Питерборо из экологически-чистых материалов и разместить на его кровле установку из фотоэлектрических модулей общей мощностью 10кВт.
Архитекторы и проектировщики энергоустановки работая в команде разработали специальную металлическую кровлю с высокими фланцами, к которым крепится каркас солнечных панелей. Можно быть абсолютно уверенным в том, что кровля не протечёт в местах таких креплений, поскольку они не задевают её гидроизоляционный слой.
Галерея канадского искусства МакМайкл в Клейнбурге.
Возьмите одну галерею канадского искусства, добавьте к ней крутую стальную крышу, расположенную на высоте 18 метров над уровнем земли, и солнечную энергоустановку, общей мощностью 15 кВт, и получите Галерею канадского искусства МакМайкл.
В этой галерее собраны шедевры канадского искусства, жемчужиной среди которых, безусловно, является самая большая в мире коллекция работ коллектива художников «Группа семи» («The Group of Seven»). Местом установки солнечных панелей стала кровля, расположенная непосредственно над выставочным залом, протечка в которой способна уничтожить бесценные работы. Поэтому проектировщиками была применена система креплений каркаса панелей к вертикальным фальцам кровли. Такие крепления не нарушают целостность гидроизоляционного слоя и, соответственно, не могут стать причиной протечек.
Дом семьи Келли.
Брайан и Линн Келли приняли решение превратить крышу своего дома в энергетическую установку после выхода в Онтарио закона о развитии «зелёной энергетики» (Green Energy Act). Установленная на кровле дома Келли система из солнечных панелей является ярким примером компактности и производительности.
Перед проектировщиками стояла непростая задача уместить на небольшую крышу достаточно мощную установку 10кВт, с которой они с блеском справились. Общая мощность солнечных панелей, установленных на дом Келли, составляет 180 ватт на квадратный метр! Это одна из первых солнечных энергоустановок в Онтарио.
bipv.su
Установка солнечных модулей. Примеры из Англии.
Англия, так же как и другие страны Европы, активно поддерживает внедрение возобновляемых источников энергии. Рассмотрим несколько зданий, владельцы которых решили перейти на солнечную энергию.
Ферма по разведению крупного рогатого скота.
Один из английских фермеров обратился к возобновляемым источникам энергии в поисках путей увеличения дохода от своей фермы. Для расположения солнечных батарей прекрасно подошла большая крыша над южным фасадом коровника. На неё было установлено 200 фотоэлектрических модулей по 250Вт каждый. Общая мощность такой установки составила 50кВт. Она способна выработать 43,600Квтч в год. За эффективностью этой энергоустановки можно следить в режиме онлайн.
Наземная энергоустановка.
Владелец этой фермы искал возможность выгодно использовать неэксплуатируемые площади земли на своей ферме. Поэтому, наземная установка из 400 солнечных панелей, общей мощностью 100кВт, с возможностью онлайн мониторинга 24/7 (24 часа в сутки, 7 дней в неделю) ему подошла как нельзя лучше. Годовая эффективность такой энергоустановки 95,300 кВтч. Она полностью окупит себя за 6 лет.
Свиноферма.
Для этой свинофермы специально была разработана установка, разделённая на 2 части. Часть солнечных панелей общей мощностью 20 кВт располагается на земле, а вторая часть общей мощностью 30кВт устанавливается на кровлю. Энергоустановка состоит из 200 фотоэлектрических модулей. Годовая эффективность такой энергоустановки 46,060 кВтч. Она полностью окупит себя за 6 лет.
Зернохранилище.
Чтобы сократить расходы на электроэнергию, хозяин этого зернохранилища разместил на кровле над южным фасадом здания установку из 200 фотоэлектрических модулей по 250Вт каждый. Общая мощность данной энергоустановки составила 50кВт, её годовая эффективность 44,800 кВтч. Она полностью окупит себя за 5лет. Ежегодная выгода составит 12,286 фунтов стерлингов.
Сельскохозяйственное здание.
Для снижения счетов за электроэнергию на кровле этого сельскохозяйственного здания в 2011 году была смонтирована установка из 260 фотоэлектрических элементов, общей мощностью 50кВт. Установка оборудована системой онлайн мониторинга 24/7. Годовая выработка этой энергоустановки 39800 кВтч. Такая установка полностью окупит себя чуть менее, чем за шесть лет.
Гольф клуб.
Чтобы компенсировать высокое потребление гольф клубом электроэнергии, его руководство приняло решение установить на кровле здания систему из 215 солнечных панелей общей мощностью 50кВт. Годовая выработка этой энергоустановки составляет 42332 кВтч.
Наземная установка.
Большая 50кВт-ая энергоустановка, расположенная на поле, обеспечивает энергией промышленные холодильные системы и почти полностью покрывает их энергозатраты. Панели в этой установке сориентированы точно на юг и установлены под углом 30°, что является оптимальным углом для сбора солнечных лучей в этом регионе Англии. Установка оборудована системой онлайн мониторинга 24/7. Годовая выработка этой энергоустановки 43000 кВтч. Такая установка полностью окупит себя чуть менее, чем за шесть лет.
Библиотека.
Руководство небольшой библиотеки решило оборудовать плоскую кровлю здания энергоустановкой из 21 фотоэлектрического модуля по 190Вт каждый. Угол, под которым были установлены панели, был выбран таким образом, чтобы на фотоэлектрические элементы попадало максимальное количество солнечных лучей. Общая мощность такой установки 4кВт, её годовая выработка 3425 кВтч.
Частные дома.
Чтобы уменьшить счета за электричество, хозяева этих зданий установили на кровли своих домов с южной стороны по 16 солнечных панелей по 250Вт каждая. Общая мощность каждой такой установки составила 4кВт. Годовая эффективность одной такой энергоустановки 3800кВтч, ежегодная выгода составит примерно 1050 фунтов стерлингов. Каждая из этих установок полностью окупит себя за 6 лет.
bipv.su
Самостоятельный монтаж солнечной системы
Энциклопедия солнечных батарей → Самостоятельный монтаж системы
Маломощные фотоэлектрические системы для дачных домиков вполне по силам смонтировать самостоятельно. Для человека "с руками", и обладающего минимальным знаниями техники, это не представляет никакой сложности. Для начала нужно определиться с оптимальным размещением основных компонентов солнечной установки Это солнечные батареи, контроллер заряда, аккумуляторная батарея и инвертор. Электронику: инвертор, контроллер заряда и аккумуляторные батареи нужно разместить в одном месте, максимально близко друг к другу. Дело в том, напряжение заряда аккумулятора зависит от его температуры, а контроллер имеет встроенный или выносной датчик температуры и ведет заряд АКБ согласно измеренному значению температуры. Силовые же кабели, соединяющие инвертор и АКБ должны быть максимально короткими, не более 1-1,5м. Температура помещения для этого рекомендуется 5-20°С. При низких температурах емкость АКБ уменьшается, но процесс этот обратимый- как только температура увеличивается емкость тут же восстанавливает свое значение. Но следует помнить, что высокие температуры негативно сказываются на сроке службы АКБ. Например, при при 35°С срок службы аккумулятора снижается практически вдвое по сравнению с эксплуатацией АКБ при оптимальной температуре 20-25°С. Солнечные батареи размещаются на кровле или на земле так, чтобы они не затенялись в течении светового дня. На нашем сайте в разделе "Каталог продукции"->"Прочее" или по запросу можно приобрести комплект для крепления модулей на кровле. Модули нужно ориентировать на юг, под определенным углом к горизонту: 1) Чтобы получить максимум энергии в течении года нужно брать угол равный широте местности; 2)Для увеличения эффективности в зимнее время угол нужно брать на 15° больше широты местности; 3) для летней эксплуатации угол должен быть на 15° меньше чем широта местности. Месторасположение солнечных модулей выбирайте так, чтобы трасса пролегания соединительных кабелей была максимально короткой. Это позволит избежать лишних потерь. Участки кабелей, которые будут находиться под открытым небом необходимо подбирать с двойной изоляцией для их лучшей защиты от негативного воздействия ультрафиолета. Ультрафиолет разрушает оболочку обычных кабелей. Крепление солнечных модулей возможно самыми разнообразными способами. Не допускайте того, чтобы модуль был перекручен «пропеллером». Площадь солнечных модулей значительна, и поэтому при разработке конструкции крепления учитывайте ветровые нагрузки. Сечение «соединительных кабелей» выбирается из таблицы в разделе "Дополнительное оборудование"->"Соединительные кабели". Или из таблице ниже(упрощенный вариант).
| 3A | 0,5 | 0,75 | 1,5 | 4,0 | 6,0 |
| 5A | 0,75 | 1,5 | 2,5 | 6,0 | 10,0 |
| 7A | 1,0 | 2,5 | 4,0 | 10,0 | 16,0 |
Для крепления модулей лучше всего применять материалы не подверженные коррозии. Это алюминий и нержавеющая сталь. Если крепление модулей производится на крыше, то рекомендуется оставлять тепловой зазор между кровлей и солнечными модулями. Свободная циркуляция воздуха обеспечит более оптимальный режим работы модуля, т.к. излишний нагрев модулей снижает их эффективность. Зазор 100-150мм вполне достаточен. Чтобы компенсировать температурное расширение, модули не допускается монтировать вплотную. Тепловой зазор 3-5 мм нужен обязательно. Чтобы электрически соединить модули нужно соблюдать следующие правила: последовательно можно соединять только модули с идентичным током, а параллельное соединение модулей только с одинаковым номинальным напряжением. Внешние выходные кабеля подсоединены к контактам внутри соединительной коробки. Раз в квартал необходим осмотр солнечных батарей, состояния соединительных кабелей и электроники. При сборке системы важное значение имеет порядок коммутации приборов. Первым к контроллеру заряда должен быть подключен аккумулятор, потом солнечная батарея и затем нагрузка. При необходимости разобрать систему, производите разборку в обратном порядке. Несоблюдение этой последовательности приводит к выходу из строя контроллера. Следите за полярностью подключения компонентов ФЭС. Не допускайте ненадежного соединения, коррозии. Ненадежный контакт - приводит к неработоспособности системы или к выходу из строя приборов. В процессе эксплуатации поверхность солнечных батарей может загрязняться и это служит причиной снижения мощности. Необходимо проводить регулярную очистку рабочей поверхности модулей. Допускается применение неагрессивных химических средств очистки стекла. Более горизонтально смонтированные модули очищать приходится чаще. Не переусердствуйте при обслуживании- можете повредить модуль. ФЭС малой и средней мощности при возможности можно размещать на поворотной платформе. Это позволяет оптимально позиционировать массив СБ относительно солнечных лучей. При этом количество энергии снимаемой с СБ возрастет на 10-30%. Устройство слежения за положением солнца автоматически называется трекером. Интересный механический трекер собрал на своем дачном участке наш постоянный покупатель из Геленджика. Солнечные модули он закрепил на поворотной платформе. При помощи блока и груза в виде ведра с водой вся конструкция поворачивается на восток. Затем подбирается пружина определенной жесткости, такой чтобы платформу с модулями и пустым ведром она повернула на запад. На дне ведра имеется отверстие очень небольшого диаметра. Можно использовать жаклер от газового оборудования. В течении дня вода вытекает через это отверстие, ведро становится легче и пружина плавно поворачивает платформу на запад. Таким образом Владимир Анатольевич получает "небольшую прибавку к пенсии", точнее к заряду АКБ. Нужно только не забывать наливать с утра воду в ведро. Конструкция конечно на любителя, но кому то может понравиться:)
www.solbat.su
Установка солнечных модулей. Примеры из штата Айова
Рассмотрим некоторые здания из американского штата Айова, владельцы которых решили перейти на солнечную энергию.
В начале 21 века во всём мире стала стремительно развиваться возобновляемая или, как её ещё называют, «зелёная» энергетика. Энергия ветра, солнца, волн, приливов и отливов, геотермальные источники – это и есть возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Другими словами, возобновляемые источники энергии – это самовозобновляемые и, по человеческим меркам, неисчерпаемые источники энергии. Чтобы сохранить экологию планеты, снизить выбросы углекислого газа в атмосферу, избежать климатических катастроф, всё больше стран переходят на «зеленую» энергию.
Ферма по выращиванию индейки в Вашингтоне.
На кровле фермы по выращиванию индейки расположена установка из солнечных панелей общей мощностью 60кВт. Эта установка полностью обеспечивает электричеством всю ферму. Эта система из фотоэлектричесих модулей была одной из первых и самых мощных, установленных в штате Айова.
Ферма в Гриннелле.
Поскольку кровля фермы из-за своей полукруглой формы не подходила для расположения солнечных панелей, заказчик решил разместить энергоустановку общей мощностью 25кВт, рядом со зданием фермы. Угол, под которым расположены фотоэлектрические панели в этой установке, оптимален как для сбора солнечного света, так и для сброса снега.
Комплекс свиноферм в Кеоте.
Из-за высокого потребления электричества и большой свободной площади кровель, свинофермы являются идеальными кандидатами для перехода на солнечную энергию. На кровлях свиноферм в Кеоте расположено несколько энергоустановок по 20,4кВт, каждая из которых обеспечивает энергией одно здание комплекса.
Склад для зерна в Вашингтоне.
Один житель Юго-Восточной Айовы решил превратить сарай, расположенный рядом с его домом, в склад для зерна. Чтобы компенсировать энергозатраты от использования зерносушильного оборудования, на кровлю сарая была установлена система из фотоэлектрических модулей.
Наземная энергоустановка на ферме в Гриннелле.
Вдоль южного фасада фермы в центральной Айове была смонтирована наземная энергоустановка общей мощностью 8,4кВт. В установке использована система минимизации зажимов (clampless) для того, чтобы уменьшить механическое воздействие и нагрев в местах креплений панелей. Благодаря системе clampless повышается продуктивность и долговечность установки.
Зернохранилища в Веллмане.
С целью увеличить мощность элеваторов, работающих с 1897 года, на них были установлены фотоэлектрические модули общей мощностью 35кВт. Благодаря специальным возможностям, заложенным в системе энергоустановки, компания может накапливать излишки электроэнергии и использовать их в течение всего сезона сушки зерна.
Компания «Cornerstone Excavating» в Вашингтоне.
На кровле зданий этой компании установлены солнечные панели, общей мощностью 9,6кВт, которые обеспечивают электричеством магазины и офисы «Cornerstone Excavating». Энергоустановка подключена к интернету, что позволяет постоянно получать информацию о выработке электроэнергии в день, месяц, год, а также быть в курсе того, сколько электроэнергии вырабатывает каждая отдельная панель системы.
Фермерское бюро Финансовых Услуг в Гумбольдте (Farm Bureau Financial Services).
Энергетическая установка общей мощностью 11 кВт, расположенная на кровле здания, работает со дня открытия этого офиса. Солнечные панели являются источником чистой бесперебойной энергии, а так же помогают свести счета за электричество практически к нулю.
Выставочный комплекс в Вашингтоне.
Расположенная на кровлях трёх зданий выставочного комплекса энергетическая установка общей мощностью 38,8кВт покрывает энергозатраты на обеспечение не только зданий выставки, но и уличного освещения всего комплекса, офисного здания и нескольких животноводческих помещений.
Банковская компания «South Story Bank and Trust» в Хаксли.
Стремясь пойти по пути «зеленого» строительства, банковская компания «South Story Bank and Trust» установила вдоль южного фасада своего нового здания отдельно стоящую энергетическую установку из фотоэлектрических модулей, общая мощность которых составляет 20,4кВт.
Жилой дом в Уолфорде.
Стремясь не только сократить счета за электричество, но также улучшить внешний вид дома, заказчик попросил выполнить каркас и рамы солнечных панелей из черного металла. Так на кровле этого дома появилась стильная энергоустановка общей мощностью 3,5кВт.
Жилой дом в Вашингтоне.
На крыше большого жилого дома были установлены солнечные панели общей мощностью 12кВт. Благодаря установке такой мощности, хозяева дома смогли полностью перейти на «собственное» электричество, получаемое этой установкой из солнечных лучей.
Автомобильный цех в Элкадере.
На кровлю автомобильного цеха были установлены фотоэлектрические модули общей мощностью 9кВт, что помогло владельцам этого здания значительно снизить счета за коммунальные услуги.
Дом Национального гольф клуба на озере Панорама (Lake Panorama National Golf Course).
В сочетании с настоящим камином, разжигаемом дровами, установка из солнечных панелей, общей мощностью 4,2кВт, свела практически к нулю потребление этим домом электроэнергии из городской сети. Очень необычно и интересно смотрятся высокотехнологичные панели на крыше бревенчатого дома, слившегося с природой на озерном берегу.
Жилой дом в Орлеане.
Энергетическая установка, общей мощностью 30кВт, расположенная на кровле большого жилого дома, вырабатывает количество электроэнергии достаточное для обеспечения как жилых, так и рабочих помещений этого здания.
bipv.su
