СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ
Энергия солнца - Это один из видов альтернативной энергии которую можно и даже необходимо использовать во благо цивилизации. Плюсы от использования альтернативной энергии солнца - это никакого шума и никаких вредных выбросов в атмосферу.
В этой статье я расскажу как преобразовать солнечную радиацию в электрический ток, с помощью чего можно собрать солнечню электростанцию в домашних условиях и как работать с солнечными элементами (модулями).
Самым дешевым на сегодняшний день модуль является поликристаллический кремниевый кристалл, его производительность (КПД) достигает 17% и немного дороже монокристалл кремния его КПД достигает 24%. При сборке солнечной батареи в домашних условиях при использовании стандартных (готовых) модулей легче пользоваться поликристаллами они менее хрупкие, но как всетаки выбрать какими кристаллами пользоваться? Теперь непосредственно о процессе сборки солнечного генератора начинать надо с расчетов энергосистемы:
1) мощность потребления
2) аккумулятор энергии
3) мощность солнечной батареи
Возьмем к примеру небольшой дачный домик который вы расчитываете посещать в выходные дни. Для освещения нам потребуется 6 ламп, так же из потребителей один телевизор ЖК и ноутбук. Работа ноутбука 8 часов в сутки, телевизора 8 часов в сутки лампы 4 часа в сутки
мощность ноутбука 90 Вт*8 час = 720 Вт, телевизор 75 Вт*8 час = 600 Вт и самое интересное это расчет освещения, самое перспективное - это LED диоды у них высокая светоотдача и очень высокая наработка часов до отказа (от 50000 до 100000) при малом потреблении тока. И так берем для расчета 6 LED диодов по 10 ВТ = 60Вт*4час = 240Вт. Общая мощность потребления получается 1560 Вт\сутки.
Время автономной работы возьмем максимально, двое суток от куда получим, что емкость аккумуляторной батареи должна быть не менее 3120 Вт это 260 А/Ч, но аккумулятор нельзя разряжать на 100% максимум на 80% следовательно самым оптимальным аккумулятором энергии для 12 вольтовой системы будет 300 - 400 А/Ч
Для поддержания аккумуляторов в работоспособном состоянии мы должны следить за его состоянием как заряда так и разряда и не должны допускать ни переразряда и не перезаряда. для этого существуют зарядные устройства для солнечных энергосистем под наш АКБ подойдет 40 амперное зарядное устройство. При подключении в нагрузку вышеперечисленных устройств через наше зарядное устройство оно будет следить за состоянием батарей автоматически.
С потреблением и аккумулятором нашей солнечной установки мы разобрались, теперь давайте разберемся с преобразователем солнечной радиации в электрическую энергию.
Месячные и годовые суммы солнечной радиации, кВт*ч/м2 в Москве для солнечной панели установленной вертикально:
янв-22 февр-58 март-105 апрель-94 май-108 июнь-101 июль-109 август-104 сентябрь-87 октябрь-59 ноябрь-39 декабрь-26
следовательно самый непроизводительный период является январь от него и будем отталкиваться при расчете нашей солнечной электростанции.
Для заряда нашего аккумулятора в 400А/Ч 12В нам потребуется ток в 40А 12В в течении 12 часов - это 5760Вт это мощность которую мы должны будем подать на аккумулятор в течении одной недели и которую расчитываем забрать с аккумуляторов за наши выходные дни, к сожалению подать на аккумуляторы мы должны на 20 - 40% больше чем собираемся забрать. И так получается что в январе за сутки в среднем на 1 квадратный метр падает 710 Вт солнечной радиации мы сможем преобразовать 17 - 24 % для монокристалла мы соберем 120 Вт/сутки/м2, а для поликристалла 170 Вт/сутки/м2, а нам потребуется собрать 823 Вт/сутки 6,9 м2 для поликристалла и 4,8 м2 для монокристалла, площадь одного поликристалла 3х6 дюймов равна 0,012 м2, а монокритсалла 6х6 дюймов равна 0.024м2.
Теперь выясним сколько требуется элементов для изготовления одной солнечной батареи способной заряжать 12 вольтовый аккумулятор. Монокристалл как и поликристалл вырабатывают около 0,5 вольт электрической энергии следовательно для 12 вольт холостого тока нам потребуется 24 элемента но чтобы задействовать весь выработанный ток с кристалла нам нужно не менее 18 вольт холостого тока а это 36 элементов разделив 4,8 м2 на 0,024м2 и еще раз разделим на 36 элементов мы получим 6 панелей солнечных батарей для монокристалла и 6,9м2 разделим на 0.012м2 и разделим на 36 мы получим 16 панелей солнечных батарей для поликристалла. При пиковой мощности (ясный солнечный день) данные батареи выдадут: 6 панелей монокристалла 864 Вт (только с панели без АКБ), а 16 панелей монокристалла 1008 Вт, тоесть летом можно даже и холодильник подключить к нагрузке.Для подключения к нагрузке потребителей в 220 вольт потребуется для нашей системы еще и инвертер для преобразования нашего 12 вольтового напряжения в переменное 220 вольт .
Расчет инвертера производится следующим образом:
суммируются потребители нагрузки подключаемые к сети в 220 вольт (ноутбук, лампы освещения, холодильник), в нашем случае возьмем ноутбук - 90Вт, лампы энергосберегающие (не диоды) 6*20Вт и холодильник 350Вт получаем 560Вт, но для пуска электродвигателя требуются пусковые токи которые в 3-6 раз превышают номинал двигателя и получается что только для пуска двигателя холодильника нам потребуется инвертер мощностью в 1000Вт долгосрочной нагрузки и 2000Вт краткосрочной (пик) до 3 секунд в итоге нам на подключение дачного домика потребуются:
1) солнечные панели мощностью около 1КВТ, два аккумулятора 12 Вольт 200 А/Ч, инвертер 1,5 киловата (3киловата пик).
И еще один "подводный камень" вы пришли в магазин и купили панели, аккумуляторы, зарядное устройство и недорогой инвертер все установили подключаете к инвертеру ноутбук, а он не заряжается, пищит и отключается. Не переживайте скорее всего вы приобрели инвертер с модифицированным синусом еще продаются инвертеры "чистый синус", но они до 10 раз дороже, в борьбе с этой проблемой вам поможет обычный сетевой фильтр для компьютера. Только на фильтрах экономить не надо.