Меню

Как использовать солнечную панель без аккумулятора



С аккумуляторами или без?

Если вы планируете систему электроснабжения с солнечными батареями, у вас есть выбор — сделать ее без аккумуляторов, или с аккумуляторами. Для правильного выбора необходимо ответить на следующие 3 вопроса:

В большинстве мест, где сети новые, перерывы в электроснабжении бывают редко и ненадолго. Исключение составляют изношенные сети, сельские сети, а также удаленные районы с протяжёнными сетями. В этих случаях вероятность повреждения линий электропередач (ЛЭП) и аварий на линиях резко возрастает. Причинами могут быть как перегрузка оборудования, так и природные явления — бури, ураганы, ледяные дожди, мокрый снег и т.п. В удалённых местах сетям требуется больше времени, чтобы устранить неполадки. Более того, электросети обычно в первую очередь чинят неполадки на участках, которые питают много потребителей, а если ваш участок ЛЭП питает только несколько домов и они расположены достаточно далеко — вы можете ждать ремонта довольно долго.

  1. Как часто у меня бывают перерывы в электроснабжении?
  2. Как долго бывают типичные аварии в электросетях?
  3. Насколько аварии в сетях влияют на мою жизнь?

Более важно учитывать длительность перерывов в электроснабжении, чем их частоту. При перерывах, скажем, менее 15 минут, обычно ничего страшного не происходит — вам только нужно иметь бесперебойник для своего компьютера, чтобы не потерять данные. Если же перерывы в электроснабжении растягиваются на полдня-день и более, то вам необходимо установить аккумуляторную систему бесперебойного электроснабжения, которая обеспечит вам энергию для системы отопления, насосов, освещение и других важных потребителей. Желательно иметь в составе такой системы и солнечные батареи или ветроустановку. Если же перерывы в электроснабжении превышают несколько дней, то вам обязательно нужен дополнительный источник энергии — солнечные батареи и/или ветрогенератор,- а также резервный жидкотопливный генератор.

Конечно, очень важно, как сильно влияют перерывы в электроснабжении на ваш стиль жизни. Если сеть пропадает несколько раз в год на несколько минут и переустановить часы не является для вас большой проблемой — то безаккумуляторная система солнечного электроснабжения — как раз то, что вам нужно. Более того, некоторые люди рассматривают нечастые перерывы в электроснабжении как развлечение — можно устроить раз-два в году ужин при свечах вместо того, чтобы в течение всего года заботиться о состоянии аккумуляторной батареи.

С точки зрения производительности, безаккумуляторная система производит больше электроэнергии, чем аккумуляторная. Во-первых, часть энергии будет теряться на заряд-разряд аккумулятора (до 20%), часть энергии теряется в менее эффективных батарейных инверторах и контроллерах заряда. См. более подробно здесь. Однако, вследствие того, что в солнечных аккумуляторных соединенных с сетью системах аккумуляторы редко сильно разряжаются, то выигрыш по сравнению с аккумуляторными системами может быть не более, чем 5-10%. А вот ветряные соединенные с сетью системы могут значительно превосходить в выработке батарейные системы — см. ниже.

Если безаккумуляторная система — это то, что вам нужно, то следующий вопрос — какой источник энергии использовать — солнце, ветер или текущую воду?

Солнечные фотоэлектрические системы, соединенные с сетью

По сравнению с батарейными соединенными с сетью системами, безаккумуляторная система может быть дешевле на 40-50% за счет отсутствия аккумуляторов и связанных с ними частей системы. Кроме существенных капитальных вложений при установке батарейной системы, нужно менять аккумуляторы примерно каждые 7-8 лет. Это еще более снижает привлекательность соединенных с сетью батарейных систем. Более того, очень трудно предсказать стоимость АКБ через 7-8 лет, т.к. стоимость свинца за последние несколько лет возросла в 3 раза (после ее падения во время кризиса 2008 года цена постоянно растет и сейчас она превысила предкризисный уровень).

Безаккумуляторные сетевые системы обычно рассчитаны на высокое напряжение. Это существенно снижает требования к сечению проводов и, соответственно, уменьшает их цену. Можно повысить эффективность батарейных систем за счет применения MPPT контроллеров, а также запрета на подзаряд аккумуляторов в ночное время (без этой функции АБ будут заряжаться ночью от сети). Другой вариант — использовать сетевые инверторы вместо контроллеров заряда совместно со специальными батарейными инверторами, которые могут заряжать АБ с выхода (Xtender, SMA Sunny Island, Rich Electric, МАП Энергия Гибрид — см. раздел Инверторы для более подробной информации об этих инверторах).

Системы соединенные с сетью с аккумуляторами

Большинство аккумуляторных соединенных с сетью систем имеют в своем составе относительно маленькие аккумуляторы. При определении необходимой емкости АКБ здесь нужно ориентироваться только на потребности в энергии во время перерыва в электроснабжении — а они могут быть небольшие, так как во время аварий на ЛЭП можно существенно снизить энергопотребление в доме. В соединенных с сетью системах можно использовать более дешевые AGM аккумуляторы. Герметичные АКБ не требуют обслуживания, что тоже может снизить стоимость эксплуатации вашей резервно-сетевой солнечной системы.

Существуют 2 основных способа построения резервно-сетевой фотоэлектрической системы.

  1. С использованием контроллеров заряда постоянного тока и батарейных инверторов, которые могут направлять излишки солнечного электричества в сеть, если аккумуляторы полностью заряжены. К таким инверторам относятся последние модели инверторов Outback (с буквой G в названии — grid-interactive), инверторы Xantrex XW, SMA, Steca Xtender.
  2. С использованием сетевых фотоэлектрических инверторов и специальных батарейных инверторов, которые могут не только направлять излишки энергии от АБ в сеть, но и заряжать АБ с выхода инвертора. Т.е. сетевой инвертор присоединяется к выходу (а не ко входу) батарейного инвертора. Это позволяет существенно снизить потери в системе и повысить выработку энергии. Более подробно — см. на страничке Автономные и резервные системы электроснабжения с соединением на стороне переменного тока

Во втором случае резервная система может быть преобразована из сетевой безаккумуляторной системы. Т.е. есть возможность сначала установить сетевые инверторы и солнечные батареи, а затем, в случае необходимости обеспечивать резервное электропитание, добавить батарейный инвертор с аккумуляторами. При этом не понадобится менять проводку и перекоммутировать солнечные батареи.

При пропадании напряжения в сети, оба инвертора отключаются от сети. Если АБ полностью заряжены, такой специальный батарейный инвертор отключает сетевой фотоэлектрический инвертор для защиты АБ от перезаряда. Также, вместо этого возможно использовать дополнительные контакты инвертора для включения дополнительной нагрузки (например, нагревателей и т.п.), чтобы не терять ни одного кВт*ч от ваших солнечных батарей.

Более подробно по схемотехнике систем электроснабжения с солнечными батареями можно почитать в статье «Методы построения систем«

Ветроэлектрические системы, соединенные с сетью

Соединенные с сетью ветроэлектрические установки — это наиболее быстро развивающийся сегмент рынка малых ветроустановок. Теперь ветроустановки могут использоваться не только в автономных системах, но и в обычных, соединенных с сетью, домах.

Те же самые аргументы по необходимости использования аккумуляторов в системе, которые были приведены для солнечных систем, можно отнести и к ветроэлектрическим системам. Большинство ветротурбин, рассчитанных на работу параллельно с сетью, имеют выходное напряжение гораздо выше, чем у ветротурбин, рассчитанных на работу с аккумуляторами — это обычно более 200В против 12-48В. Такое высокое напряжение также позволяет уменьшить сечение соединительных проводов и уменьшить их стоимость.

Вследствие большей неравномерности выработки энергии у ветрогенераторов по сравнению с фотоэлектрическими модулями, соединенных с сетью ветрогенераторы могут выработать гораздо больше энергии, чем соединенные с аккумуляторами. Также, большинство соединенных с сетью ветрогенераторов используют инверторы со слежением за точкой максимальной мощности, что может повысить выработку ветроустановки на 20-50%!

Есть несколько типов инверторов для соединенных с сетью ветроустановок. Наиболее известные — SMA Windy Boy, которые являются модификацией успешного фотоэлектрического инвертора Sunny Boy. Эти модификации позволили успевать отслеживать резкие колебания в выработке энергии, присущие ветроустановкам.

Windy Boy требует применения дополнительного устройства между ветротурбиной и инвертором, которое защищает его от перенапряжений. Обычно это устройство с выпрямителем и контроллером балластной нагрузки, которые направляет излишки энергии на нагреватель. Вероятность перенапряжения может возникнуть если ветер сильный, а сеть пропала и не может принять излишки энергии. Также, контроллер необходим для запуска ветрогенератора, когда инвертор еще не включен на генерацию в сеть и до достижения устойчивой выработки используется ШИМ для поддержания напряжения в пределах допустимого. Некоторые турбины используют механические регуляторы для поддержания напряжения в пределах допустимого.

Выводы

Решение о типе вашей системе электроснабжения должно приниматься исходя из ваших конкретных потребностей. Конечно, безаккумуляторная система электроснабжения с солнечными батареями и/или ветроустановкой будет существенно дешевле и надежнее, и потребует гораздо меньших затрат на техническое обслуживание и поддержание системы в работоспособном состоянии. Однако реалии централизованного электроснабжения в России таковы, что резервное электроснабжение необходимо в большинстве случаев. Исключением может быть дом в городской черте, но обычно солнечные батареи устанавливают за городом.

Поэтому, даже если вы устанавливаете систему соединенную с сетью, резервное электроснабжение все равно вам будет необходимо. Наши специалисты помогут рассчитать вам оптимальную систему и подобрать оборудование, которое за минимальные деньги обеспечит вам как экономию электроэнергии, так и электроснабжение во время аварий в электрических сетях. Заполните форму заявки «Подберите мне оборудование» и получите квалицифированное коммерческое предложение в кратчайшие сроки.

Источник

Что можно запитать от 100Вт солнечной панели

Что может работать от одной 100Вт солнечной панели? Этот вопрос мы часто слышим от новичков в мире солнечной энергетики и от тех, кто только собирается в неё погрузиться.
Обычно, когда мы проектируем солнечную электростанцию, то мы начинаем со списка электроприборов, которые должны работать от солнечной электростанции, т.е. составляем список нагрузок. Исходя из этого подбирается количество и мощность солнечных панелей, а также сопутствующее оборудование. Сейчас мы будем действовать от обратного. Посмотрим что мы сможем запитать от одной солнечной панели мощностью 100 ватт.

“100Вт” ≠ 100Вт

Когда мы говорим, что солнечная панель имеет мощность 100Вт, то такую мощность она выдаёт при интенсивности солнечного излучения 1000Вт/м². Обычно такая интенсивность бывает летом в ясную погоду, когда солнце находится в зените. Естественно, производители не бегают каждый раз на улицу с солнечной панелью, они тестируют их мощность при определённых лабораторных условиях – STC (Standart Test Conditions) или так называемых “стандартных тестовых условиях”. Эти условия следующие:

  • интенсивность солнечного излучения 1000 Вт/м²
  • температура воздуха 25°С
  • солнечные лучи падают перпендикулярно на солнечную панель
  • скорость ветра равна нулю
  • масса воздуха 1.5
  • некоторые другие критерии

Таким образом, реальная выходная мощность солнечных панелей может варьироваться в зависимости внешних погодных условий. При расчётах обычно мы занижаем мощность солнечных панелей, основываясь на разнице между лабораторными испытаниями и вашей реальной установкой.
Если 12В солнечная панель имеет мощность 100Вт, то имеется ввиду мгновенная мощность. Если проведём измерения при условиях STC, то мы должны получить выходное напряжение

Читайте также:  Аккумуляторы автомобильные Autopower в Екатеринбурге

18В и ток 5.55А. Мощность – это произведение напряжения на ток (P=V*I), поэтому 18В·5.55А = 100Вт.

Здесь даже можно провести небольшую аналогию с автомобилем, мощность – это как скорость автомобиля. Если автомобиль едет с постоянной скоростью 100км/ч, то за 1 час он проедет 100км. Тоже самое с солнечной панелью. Чтобы определить какое количество энергии будет произведено за определённое время, нужно количество ватт умножить на количество часов. Например, за 1 час будет сгенерирован 100Вт x 1ч = 100ватт·часов = 100Вт·ч .

Если рассмотреть всё это на конкретной солнечной панели, то можно взять солнечную панель Delta SM 100-12P оптимальное рабочее напряжение 18.1В (Ump) и оптимальный рабочий ток 5.52А. 18.1В х 5.52А = 99.91Вт (100Вт) .

Что можно записать от 100Вт солнечной панели?

Теперь нам нужно выяснить, сколько часов нужно подставлять в уравнение, чтобы определить, сколько энергии будет генерироваться солнечной панелью за день. А сколько часов реального солнечного излучения равносильно стандартным тестовым условиям? Как мы отметили выше, интенсивность солнечного излучения близка или идентичная тестовым, в полдень, когда солнце находится в зените, т.е в период 12.00-13.00.

Сколько часов солнечная панель будет подвергаться солнечному излучению в течение дня?

Интенсивность солнечного излучения в течение дня

Количество часов солнечного света, равное полудню, называется инсоляцией или эффективным солнечным часом (ESH, Effective Solar Hours).
Вы прекрасно знаете, что несмотря на то, что солнце встаёт в 8 утра, оно не такое яркое как в полдень. Поэтому, если продолжительность солнечного дня составляет 10-12 часов, то нельзя просто умножить 100Вт х 10часов (или на 12). Так, между 8 и 9 утра интенсивность солнца приблизительно наполовину меньше, чем в полдень. Поэтому 1 утренний час приблизительной равен половине эффективного солнечного часа. Кроме того, зимой световой день значительно короче чем летом, еще и интенсивность излучения слабее – т.е. количество эффективных солнечных часов в течение года сильно варьируется.

Влияние местоположения на выработку энергии

Ваше местоположение также определяет количество эффективных солнечных часов. Например, для Казани количество эффективных солнечных часов составляет 3.5ч, для Москвы 3ч., для Краснодара 3.7ч – это усреднённые значения в день в течение года по данным с сайта NREL PVWatts Calculator.

Учитываем использование в течение года

Возвращаясь к рассматриваемому вопросу о том, что можно запитать от 100Вт панели, теперь нужно рассмотреть будут ли вы её использовать круглый год или только в определённый период, например, в период весна-осень. Если вы хотите использовать в течение всего года, то нужно рассмотреть самый худший вариант, т.е. самый худший месяц в году с точки зрения солнечной энергетики.

Для этого можно воспользоваться еще один полезным сервисом, он чем-то похож на NREL PVWatts Calculator, но здесь сразу отображается оптимальный угол наклона солнечных панелей для вашего местоположения. Данный сервис полностью на английском языке, но там всё интуитивно понятно и можно самостоятельно разобраться что к чему за пару минут.

Для начала из выпадающего списка нужно выбрать страну (Russian Federation), затем город (Kazan’) и потом направление солнечных панелей, в нашем случае выбираем юг (Facing directly South).

Далее система предлагает выбрать угол наклона солнечной панели среди нескольких предложенных вариантов:

  • Вертикальная поверхность
  • Оптимальный среднегодовой угол
  • Изменение угла наклона в течение года
  • Максимальная зимняя выработка
  • Максимальная летняя выработка
  • Плоская поверхность

Поскольку мы размещаем одну 100Вт панель, то давайте разместим её под “зимним” углом. Для Казани самый худший месяц году – это декабрь, в котором в среднем за день только 1.41 эффективных солнечных часа. Получается в декабре за один день 100Вт будет вырабатывать 141Вт·ч. Только нужно помнить, что это усреднённое значение для всего месяца, поэтому в какие-то дни выработка будет больше, в какие меньше, а в какие-то может даже будет близко к этому значению, но не каждый день. В среднем, если мы просуммируем выработку за все дни в декабре и разделим на количество дней, то получим значение близкое к 141Вт·ч.

Учитываем потери

Ничто в реально работающей системе не обходится без потерь, поэтому нужно учитывать падение напряжения на проводах, пыль и грязь на поверхности солнечных панелей, потери на контроллере заряда и прочее. Поэтому мы умножим 141Вт·ч х 0,7 = 98.7Вт·ч (30% фактор потерь). Это всё равно, что потерять 1/3 вырабытываемой мощности, но это реальность и от нёё никуда не деться. В итоге в декабре мы получили прибл. 100Вт·ч/день. Что теперь можно сделать с этой мощностью?

Подбираем контроллер заряда и аккумулятора для хранения энергии

Для начала, вырабатываемую энергию нужно где-то хранить, чтобы можно было использовать её позже, когда она понадобится. Для хранения используется аккумуляторная батарея. Перед этим нам нужен контроллер заряда, который регулирует процесс подачей энергии в аккумуляторную батарею глубокого разряда, которую можно заряжать и разряжать на регулярной основе. В качестве контроллера заряда идеально подойдёт EPSOLAR 1012LS – это простой, но надёжный ШИМ-контроллер заряда с номинальным напряжением 12В и и максимальным током заряда до 10А.

Какой ёмкости аккумулятор нужно использовать? Итак у нас есть 100Вт·ч которыми мы заряжаем 12В аккумулятор. Поскольку ватты делённые на вольты равны амперам, то получаем 100Вт·ч : 12В

8А·ч . Несмотря на то, что используем аккумуляторы глубокого разряда, они всё равно не любят разряда более чем на 50% (самый оптимальный вариант – это разряд не более чем на треть). Тогда оптимальный вариант аккумулятора для зимнего времени 8А·ч х 2 = 16А·ч.
Количество энергии, которую может хранить аккумулятор меняется в зависимости от температуры. Так, запасённая энергия при 0°С на 15% меньше, чем при 20°С, поэтому умножаем 16А·ч х 1.15 = 18.4 А·ч .

Подбираем инвертор

Далее нам нужно использовать инвертор, для преобразования постоянного напряжения от аккумулятора в привычные нам 220В. Оптимальный вариант для маленьких система это компактный 300Вт инвертор ИС2-12-300. Возьмём коэффициент потерь на преобразование 5%. Тогда 18.4 А·ч / 0.95 = 19.4 А·ч ., округлим полученное значение до 19А·ч.

Рассчитываем время автономной работы

Солнце светит не каждый день, поэтому нам нужно учитывать пасмурные дни, дождь снег. Нам нужно для себя рассчитать в течение какого количество дней без солнца мы хотели бы иметь запас энергии. Это называется днями автономии. Скажем так, нам нужно 2 дня автономии, тогда 19А·ч. х 2 = 38А·ч, получается, совместно с 100Вт солнечной панелью мы должны использовать аккумулятор ёмкостью

40А·ч. Можно чуть больше, можно чуть меньше.

Хорошим выбором является аккумулятор Delta GEL 12-33 – гелевый аккумулятор ёмкостью 33А·ч, оснащён цифровым индикатором напряжения, уровня заряда, а также количества отработанных дней. Под крышкой аккумулятора имеются дополнительный контейнеры со специализированным раствором, долив которого позволяет продлить срок службы батареи на 15-30%. Также не плохим выбором будет AGM аккумулятор ВОСТОК СК-1233 ёмкостью также 33А·ч.

Теперь мы можем подумать, что делать с вырабатываемой и запасённой мощностью. Итак, зимой у нас есть 100Вт*ч запасённой мощности. Их хватило бы на:

  • На питание 4-х LED ламп мощностью 5 Вт в течение в часов, или
  • На 2 часа работы ноутбука со средним потреблением 50Вт*ч, или
  • На просмотр в течение

1.5 часов телевизора, или

  • 15-20 полностью зарядить смартфон
  • Это всё мы рассчитали для самого “плохого” зимнего месяца, в летнее время выработка энергии будет гораздо больше и соответственно, нужно будет использовать более ёмкий аккумулятор.

    Думаем алгоритм расчёта вам понятен и при необходимости вы сможете самостоятельно рассчитать выработку энергии как с другим номиналом солнечной панели, так и для другого времени года.

    Источник

    Как использовать солнечную панель без аккумулятора

    Вопрос от 08/01/2013 по электронной почте от Вячеслава (v*****5 at rambler.ru):

    Здраствуйте. может солнечная электростанция работать без аккумуляторов т.е. без накопления электричества на прямую с преобразователем и конвертором. Возможны варианты?

    Ответ:

    Здравствуйте!
    Да, такой вариант возможен.

    Мы можем предложить Вам вариант со специальным инвертором, который подмешивает электричество от солнечных батарей в сеть 220 Вольт.
    В этом случае, днем энергия от солнечных батарей будет использоваться в первую очередь. А если ее недостаточно, то дополнительно будет использоваться энергия из сети.
    При этом нужно иметь ввиду, что если отключат сетевое электричество, то энергию от солнечных батарей использовать не получится (для работы этого инвертора обязательно должен быть источник 220 Вольт).

    Добрый день!
    Все инверторы серии MultiPlus, в том числе и MultiPlus Compact 24/2000/50-30, работают только совместно с АКБ (это не сетевые инверторы, для работы которых АКБ не требуется).

    При пропадании сети 220 Вольт инвертор использует в первую очередь энергию от СБ, а если ее недостаточно, то от АКБ.
    При наличии сети 220 Вольт возможно большое количество вариантов программирования инвертора, в том числе, приоритетное использование энергии от СБ.

    Кроме модели MultiPlus Compact 24/2000/50-30, рекомендую обратить внимание на инвертор немного меньшей мощности PSC1800-24-35, который также обладает широкими возможностями настройки (даже бОльшими, чем инверторы MultiPlus).

    48 гр.сш. — это неполная информация, т.к. от долготы тоже зависит выработка СБ.
    Тем не менее, если Вы купите две солнечные панели по 300 Вт, то в весенне-летний период обеспечите до 100 кВт*час «солнечной» электроэнергии в месяц в зависимости от региона.

    Рекомендую посмотреть это готовое решение, чтобы понять примерный состав оборудования.

    Да, Вы все правильно поняли.
    Несколько схем Вы можете найти этом форуме, например, в 10-м сообщении этой темы есть схема солнечной электростанции с контроллером заряда и инвертором с ЗУ.

    А в случае с сетевым инвертором все гораздо проще — на его вход подключается цепочка СБ, а его выход подключается к сети 220 Вольт через автомат.

    Инвертор с зарядным устройством и контроллер заряда определяют степень заряда АКБ по уровню напряжения на АКБ.
    Инвертор имеет полную информацию о нагрузке, т.к. вся нагрузка подключена через него, и может быть запрограммирован так, как нужно пользователю.

    Если Вы сформулируете свою задачу, то я смогу ответить, можно ли это сделать. Т.к. описать бесконечное множество вариантов программирования инвертора я не могу.

    Пока я писал ответ, Вы уточнили свой вопрос:

    Получается, что при недостаточном использовании СП, все равно будет работать АКБ? До определенного ее разряда?
    И тогда нет особой разницы какой инвертор использовать сетевой без Контр.зар. или сетевой с контр.заряда и АКБ?

    И задача основная стоит иметь 100# резерв в виде АКБ + использование альтернативных источников

    Таким образом можно настроить инверторы Outback серий GFX, GVFX, но проблема их использования состоит в том, что если солнечные батареи выдают больше энергии, чем в данный момент потребляют электроприборы в доме, то излишки энергии уходят в общую сеть. А генерация электроэнергии в сеть запрещена по текущим договорам электроснабжения (можно только получать электроэнергию).
    Поэтому использование сетевых инверторв, работающих по этому же принципу и не развито пока в России. Могут быть проблемы с ресурсоснабжающей организацией, если они обнаружат, что Вы генерируете электроэнергию в общую сеть.

    20% (при 100% используем СП, при 80% — используем сеть и ждем пока АКБ зарядятся до 100%)

    Источник

    Опыт перевода дома на солнечную энергию в России

    Вспомнил про довольно интересную статью о солнечной энергии,представляю вашему вниманию.
    Место действия Россия, Калининград.

    Сегодня исполняется год как я сделал солнечную электростанцию, научился обеспечивать себя электричеством и даже научился отдавать излишки в городскую электросеть, и официально крутить счетчик в обратную сторону. Поговаривают, что я первый в стране частный дом, который делится излишками энергии с соседями.

    Решил я сделать у себя в доме солнечную электростанцию и научиться полностью обеспечивать себя электричеством. Плана сэкономить или заработать, как делают это немцы, я себе не ставил. Мне просто понравилась идея жить на солнечной энергии. Ну и проект показался мне интересным.Дом у меня находится в городе. Перебоев с электричеством не случается, ну или крайне редко. Необходимости в резервном генераторе нет. Но ведь интересно попробовать, может ли дом жить полностью автономно на солнечной энергии в нашей полосе.

    Начал собирать информацию. В тот момент, мне кажется, моя супруга еще не до конца поверила, что я это все серьезно затеваю. Да и я еще не знал, что из этого может получиться толк.

    Первый поиск информации много ответов не дал. Живых проектов в России очень мало. Кто-то что-то делает, но только как дополнительные источники питания и на нескольких панелях. В основном, солнечные электростанции создают компании или госструктуры, частных проектов очень мало в стране. Много проектов нашел в Украине. Но это сильно южнее и солнечнее.

    В поездках по Германии я много видел домов, на крышах которых стояли солнечные панели. Сестра моей жены, Юлия, замужем за немцем и живет в Берлине. Ее муж, Кристоф, предприниматель и занимается альтернативной энергетикой. У Кристофа я подробно узнал, как это все устроено в Германии. Немцы чаще всего делают солнечные электростанции для выгоды. Они просто зарабатывают на государстве, которое платит особый высокий тариф за выработку солнечного электричества. Даже кредитные линии в банках под такие проекты были. Но самый главный вывод я для себя сделал. На широте Калининграда можно обеспечивать себя солнечной энергией. Я начал подбирать оборудование.
    Для реализации проекта в Калининграде я выбрал одну компанию. Кстати, совершенно не ошибся. Ребята оказались профессиональными и честными. А еще, когда курс евро полез в гору в конце прошлого года, они сами предложили фиксировать низкий курс для завершения проекта.

    Обычная схема подключения солнечной электростанции выглядит так: пластина + инвертор = электричество.

    Но эта схема не обеспечивает полной автономии. В ночное время электричество потребляется из городской сети. В дневное время избыток электричества скидывается в городскую сеть. Нет аккумуляторов для бесперебойной работы только на солнечной энергии. Но в своем рассказе я еще вернусь к этой схеме, как к одной из самый выгодных и простых в реализации.Так как я хотел перевести дом полностью на солнечную энергию, к схеме добавились аккумуляторы и контроллер.

    Солнечные батареи подключаются к Инвертору, который из постоянного напряжения делает переменные 220В. Инвертор подключается к Контроллеру. Контроллер выполняет ключевую распределительную роль. К нему подключается Инвертор от Солнечных батарей, к нему подключаются аккумуляторные батареи и к нему подключается городской электрический кабель. И именно Контроллер выдает в дом 220В для использования.
    В общем, все запчасти подключаем к Контроллеру и пусть уже он думает, где брать
    электричество.

    Логика работы такая. Если есть достаточное солнце, Контроллер использует солнце, если солнца нет или недостаточно, он добирает электричество из аккумуляторов, если они пусты, подключает городской источник электричества. Если солнца больше чем нужно дому, Контроллер направляет электричество на зарядку аккумуляторов. Если они заряжены, он направляет излишки электричества в город. В город? Ладно, этот вопрос я на тогда отложил. Фетисов сказал мне, что «Это нереально подключиться к городу, так что будем выкидывать излишки, не парься»

    Так получилась схема подключения. Следующим шагом нужно было определиться с мощностью солнечной электростанции и числом солнечных батареи. Сколько брать пластин?

    Дом в среднем потребляет 8-10 кВт/час в день. Вычислено делением счета за несколько месяцев на 30. Не очень точный метод, но достаточно, чтобы прикинуть, что солнечная батарея должна бы выдать столько энергии за светлое время суток.

    Фетисов предложил мне ограничиться 10 пластинами из расчета, что мы будем выдавать 2.5 кВт/час в солнечный день и заряжаться 4-5 часов. Но тут я засомневался. Очевидно, что выработка солнечной энергии напрямую зависит от погоды, от угла наклона пластин к солнцу и от КПД самих батарей. Поворачивать пластины я не смогу, а просто прикреплю их к крыше на южном склоне. Солнце в течение года тоже гуляет по высоте и наклону, погода частенько пасмурная… В общем, я ничего не придумал лучше, как увеличил число пластин до 20 с запасом в два раза от расчетного. И это было правильное решение, как показал потом опыт.

    Итак, я выбрал 20 пластин. Разместить получилось 8 на южный склон, 2 на юго-восток и 10 на восточный склон. Можно было на западный, но я выбрал восток – решил, что утром больше солнца и если аккумуляторы разряжены за ночь, то зарядка начнется быстрее.
    Потом начал выбирать производителя солнечных батарей. Солнечные батареи бывают двух типов: монокристаллы и поликристаллы. Они так же отличаются качеством произодства. Лучший Grade A. Монокристаллы получше работают в пасмурную погоду. Лидером на рынке является китайская компания Yingli. Они производят больше всего пластин в мире.

    Я честно пытался найти российские пластины. Я же видел, что на космических станциях стоят наши. Делает НПО Квант Москва. Но сайт их на тот момент был ужасным, информацию я получить не смог, найти поставщиков тоже не смог. Так же я отверг все польские и немецкие варианты. По факту они оказались из китайского кремния или недостаточно эффективными. А кроме кремния в пластинах ничего умного нет.
    После изучения кучи обзоров я выбрал Yingli YL270C-30b монокристалы Grade A с КПД 17.2%. Увеличение числа пластин привело к увеличению инвертора; странно, да. С инвертором я долго не выбирал. По совету Кристофа и Фетисова я выбрал лидера немецкого рынка компанию SMA и устройство Sunny Boy 5000TL.

    Следующий шаг – Контроллер. Штука большая и сложная. По сути все программирование логики работы дома на солнце находится в ней. С фирмой я уже определился, это компания SMA. Первый вариант, который мне предложили, был модель SUNNY ISLAND 6.0H. 6.0 – это пиковая нагрузка кВт, которую устройство может держать минут 30, кажется. А нормальная нагрузка для нее порядка 4 кВт. Как понять, достаточно этого для дома или нет?

    Я принялся считать пиковое потребление в доме. Весь дом я давно перевел на диодные ламы. Т.е. освещение берет очень мало, Если вообще все все включить в доме, то максимум 500 Вт будет. Далее большие потребители: электрический чайник 2 кВт, электроплита 2 кВт, стиралка, сушилка по киловату. Я хотел, чтобы семья не задумывалась о потреблении и жила как на городском электричестве. Как я не крутил, получалось, что утром мы можем поставить новую стиралку, ночную закинуть в сушилку, делать завтрак и кипятить воду для кофе. Это не очень частый сценарий, но вполне возможный. Будет не очень хорошо, если дом отключится в этот момент аварийно. Я опять подстраховался и взял модель SUNNY ISLAND 8.0H на 8 кВт в пике и 6 в рабочем режиме. Пока дом ни разу не выключился аварийно из-за пикового потребления.

    Аккумуляторы. С ними была еще так головоломка. Опять несколько обзоров, графики живучести и списки производителей. Помогли мои консультанты. Я выбрал гелевые аккумуляторы фирмы MHB модель MNG200-12.

    Мое потребление 8-10 кВт/час в день. Я решил взять аккумуляторы из расчета на два дня без выработки солнца. Признаться, я тогда упустил один очень важный показатель. Долговечность аккумулятора напрямую зависит от глубины разрядки. Т.е. если разряжать его не более чем на 30%, то проживут они 1800 циклов, это примерно на 5 лет. Но если разряжать на 100%, то проживут они всего 350 циклов, считай год. Год это совсем немного.

    Подключил восемь аккумуляторов и они накапливают примерно 20 кВт/час. Уже после запуска всего проекта у меня перегорал предохранитель перед домом и мы узнали об этом только через два дня. Так что расчет на автономное питание на два дня оправдался. А вот накопление при 30% зарядке обеспечивает всего 5-6Квт/час, что явно окажется потом недостаточным для эффективной работы в полностью автономном режиме.
    Нужно отметить, что вообще проблема накопления солнечной энергии является сегодня самой сложной и дорогой в решении. Многие услышали про проект Элона Маска с аккумуляторами. Если его аккумуляторы реально будут жить 10 лет при 100% перезарядке, это будет прекрасно. Мне бы хватило трех таких. Но я пока не нашел никакой информации про число циклов.

    В августе схема подключения была готова и оборудование выбрано. К сборке станции АЭС-Центр приступили в октябре. Приехали ребята с альпинистским оборудованием, забрались на крышу и начали монтаж. Собирали и монтировали почти месяц.
    Внутри дома я выделил место на чердаке. Там установили Контроллер, Инвертор, шкаф для аккумуляторов (противопожарный). Я запросил поставить автоматическую систему пожаротушения и систему принудительной вентиляции с датчиком.

    Так же у меня есть рубильник, которым я могу одним махом переключить весь дом на городскую линию и полностью обесточить солнечную электростанцию. Подстраховался.
    Когда все было смонтировано, в один день мы переключили рубильник, и дом отключился от городской электросети и подключился к солнечной электрической станции!

    Итак. Большую часть года я обеспечиваю себя солнечной энергией с большим запасом. Вот май 2015 года. За месяц я выработал 745 кВт/час, потребил 300 кВт/час. Больше 0.5 Мегавата в плюс.

    В солнечный день станция выдает примерно 30-35 кВт/час, а потребляю я не больше 10 кВт/час. Т.е. летом я вырабатываю 300% необходимой мне энергии. Вот так выглядит график солнечного дня 6 июня 2015 года. Станция начинает давать энергию уже 7 утра. Пиковая выработка 4+ кВт/час и до 19 часов вечера работает генерация.
    Весь год выглядит вот так. В августе ошибка в данных. У меня барахлил интернет пока мы были в отпуске и данные не засчитались. Но выработка была лучше июля.

    В итоге я обеспечиваю себя на 100% во все месяцы кроме 4 месяцев с ноября февраль. В эти месяцы обеспечение составляет 30-70%.

    В течении дня основная выработка солнечной энергии приходится на середину дня. А основное потребление на утро и вечер. В течение года максимум генерации приходится на лето, а зимой генерация минимальная.

    Накапливать солнечную энергию сложно и дорого. Даже в течение дня излишек энергии некуда накапливать. Не говорю уже о том, чтобы накопить на зиму.

    Первоначально мы запрограммировали Контроллер таким образом, чтобы он для дома брал энергию или от солнца или от аккумуляторов при разрядке не больше 40%. В зимний период такой режим работы оказался крайне неэффективным. Да и в летний период такой режим использования аккумуляторов оказался не самым оптимальным. Я терял электроэнергию
    днем, гонял батареи лишними циклами.

    И в этот момент я как-то физически осознал, насколько это большая проблема с накоплением энергии. Но пока эта проблема не решена, я решил, что нужно попробовать подключиться к городской сети и научиться крутить счетчик в обе стороны.

    Подключение к городской сети позволяет использовать город как неограниченный аккумулятор. Любой излишек скидывать в него в любое время и при необходимости забирать обратно.

    Я написал в FB просьбу познакомить меня с кем-то из Электросвязи. И о чудо, мне дали контакты одного из директоров Янтарьэнерго Михайлова Леонида Александровича. И я пошел к нему с просьбой подключить мою солнечную Электростанцию к городской электросети и разрешить крутить счетчик в обратном направлении, когда я отдаю энергию городу.

    Директор филиала «Янтарьэнерго»- прекрасный человек и профессионал. Внимательно выслушал меня, удивился всему проекту, понял с чем я пришел. И он захотел мне помогать! Причем сразу объяснил, что будет сложно, структура большая, задача новая, но стоит попробовать. Я написал заявление на подключение и стал ждать. Леонид Александрович неоднократно звонил мне, объяснял где сейчас находится вопрос. Вообще, такого внимательного отношения не встретишь со стороны коммерческих структур, а для большой госкорпорации это вообще удивительно. Когда дело дошло до Энергосбыта, я познакомился еще с одним прекрасным человеком, Алексеем Капыловым. Он тоже приложил все усилия, чтобы подключить меня к городской сети.

    Всего пять месяцев ушло на выработку тех. условий по подключению. И вот в августе на пороге моего дома появилась целая бригада Янтарьэнерго. Они сняли старый счетчик и подключили новый, сертифицированный крутиться в обе стороны.
    Как выяснилось, переток в городскую сеть выполняется очень просто. В городской сети напряжение 220 В. Мой Контроллер излишки энергии отдает в сеть с напряжением больше 220В (237 В кажется) и электрончики перетекают из моей сети в городскую, как вода в сообщающихся сосудах. Оказалось, что не нужно менять оборудование на подстанциях или вообще в городской сети. (город может принимать энергию!) Просто поставили новый счетчик и размыкатель (защита на случай аварийных отключений).

    Представьте себе сцену. Восемь мужиков громко радуются и шумят перед домом, когда после подключения к городу счетчик закрутился в обратную сторону.

    Мне сказали, что у меня первый дом в России, который официально скидывает электроэнергию в городские сети. Странно, конечно, если это так. Но и радостно, если это так. Надеюсь, что мои тех. условия пригодятся и позволят других подключать значительно проще.

    Пока нет еще утвержденных тарифов на покупку энергии у таких как я. А так как это все монополии, то утверждать тарифы сложно. Но я и не жду, что мне кто-то заплатит. Самое главное для меня случилось. Счетчик крутится в обе стороны и город стал моим вторым аккумулятором.

    Из текущих проблем с подключением к городской сети пока остался только курьезный момент. Я не могу занести в учетную систему энергосбыта актуальные значение счетчика. В акте на подключение в конце августа у меня было указано число 14011. Через пару месяцев уже было 13350, что говорит о том, что я генерировал энергии больше, чем потреблял. Но учетный софт не понимает уменьшение и мне приходится вводить пока первоначальное значение счетчика, чтобы получать нулевые счета за электричество. Ну и счета еще не приходят с нулем, какая-то автоматика выставляет про запас. Тут есть еще над чем работать.

    Возможность подключения к городской сети принципиально меняет стратегию проектирования солнечной электростанции.

    После подключения к городской сети мы перепрограммировали Контроллер. Теперь я не использую аккумуляторы для накопления солнечной энергии. Избыток солнца сразу скидывается в городскую сеть. Когда солнца не хватает, энергия берется из городской сети. Аккумуляторы используются только на случай аварийных отключений электроэнергии. В таком режим ожидания они спокойно проработают 20 лет и не потребуют замены.

    Оптимальная конфигурация при наличии технических условий подключения к городской сети будет включать в себя всего два компонента: солнечные панели и инвертор. Всего этого по идее достаточно, чтобы сделать солнечную электростанцию и жить на солнечной энергии. Инвертор сам умеет устраивать переток в городскую сеть. Стоимость всего проекта получится на 50-60% дешевле. Соответственно окупаемость проекта значительно ускорится. У такого подключения будет только один недостаток, он не будет обеспечивать дом бесперебойным и резервным энергоснабжением. Но в городской сети это не так важно, возможно.

    Меня неоднократно спрашивали, окупится ли когда-то мой проект или нет. Я думаю, что именно мой проект полностью не окупится никогда. Он сделан не для экономии. Ну и я местами сильно перезаложился от нехватки опыта. Хотя, по старому курсу покупки и в условиях подключения к городу, у него есть шанс окупиться за 10 лет.

    Солнечные батареи рассчитаны на десятилетия. Потеря эффективности с возрастом незначительная. Надо только не забывать их протирать – я делаю это раз в год. На все оборудование гарантия так же лет десять. Аккумуляторы я научился экономно использовать благодаря подключению к городу.

    Я уверен, что можно сделать экономически рентабельное подключение, особенно если скидывать энергию в город. Панели и инвертор, вот и все что нужно. 5-7 лет будет вполне достижимый цикл окупаемости.

    Возможно в будущем появятся более эффективные солнечные пластины или более надежные аккумуляторы. Я так же уверен, что появятся готовые наборы для перевода дома на солнечную энергетику и можно будет осуществить такой проект и значительно дешевле и значительно быстрее.

    У меня теперь есть новая привычка. В командировках я открываю мобильное приложение, чтобы узнать был ли солнечным день в Калининграде или нет. И по выработке солнечной энергии и графику я уже представляю, было ли небо безоблачным, с редкими облаками или шел дождь. В момент публикации этой статьи на улице солнечно и дом работает в плюс на 1.8 кВт. Минус, в данном случае означает плюс.

    Мне нравится, что мой дом работает на солнце и я больше отдаю энергии, чем потребляю. Возможно, это вообще главный принцип, которым нужно руководствоваться по жизни.

    Взято с Цифровой подстанции (http://digitalsubstation.com/blog/2015/12/01/mozhno-li-perev. )
    Не получается нормально вставить ссылку((

    2.9K поста • 19.1K подписчиков

    Запрещён оффтоп, нарушение основных правил пикабу

    Источник

    Использование солнечных панелей без аккумулятора

    Содержание

    1. Зачем отказываться от аккумуляторов
    2. Можно ли использовать солнечные панели без аккумулятора
    3. А можно ли обойтись без инвертора?
    4. Где выгодно использовать солнечные
      панели без аккумулятора

    С появлением солнечных батарей для преобразования энергии солнца в электрическую стала рассматриваться возможность использовать солнечные панели без аккумулятора. Все дело в том, что АКБ влекут дополнительные затраты. Будет ли выгодным отказ от их использования – рассмотрим ниже.

    Зачем отказываться от аккумуляторов

    Система, в которую включен АКБ, обеспечивает непрерывную подачу энергии. Будет ли подача действовать всю ночь – зависит от ёмкости и вместительности аккумулятора. Преимущество солнечной системы с АКБ – непрерывная подача энергии в рамках доступного резерва.

    В то же время она обладает следующими недостатками:

    • высокая стоимость АКБ ( от 11 000 р.) и стабильный рост цены аккумуляторов;
    • снижается КПД системы, т.к. энергия теряется при заряде-разряде батареи;
    • короткий срок службы аккумуляторов (при большой нагрузке – 1-2 года);
    • необходимость замены аккумуляторов влечет дополнительные расходы;
    • утилизация АКБ доступна не в каждом регионе.

    Можно ли использовать солнечные панели без аккумулятора

    Да, но важно понимать, что солнечные батареи без аккумулятора работают только тогда, когда светит Солнце. Ночью и во время облачности энергия от них перестанет поступать.

    Солнечные системы без использования аккумуляторов актуальны как резервный источник энергии. При хороших погодных условиях он может стать постоянным. Возможность включения его в цепь с центральным электроснабжением обеспечит непрерывную подачу энергии с ощутимой экономией средств.

    Отказ от аккумуляторов целесообразен только, если солнечная система будет работать в связке с центральным электроснабжением.

    По сравнению с аккумуляторными, солнечные панели без использования аккумуляторов обладают следующими преимуществами:

    • низкая стоимость установки;
    • меньше компонентов для обслуживания;
    • экономия на счетах за электроэнергию;
    • экологически чистое производство энергии.

    В первую очередь, обдумывая такой вариант необходимо определиться со следующими параметрами:

    • частота перебоев электроснабжения (внезапные отключения электричества);
    • влияние таких перебоев на вашу деятельность.

    Если перебои с электроэнергией происходят часто, и они критичны (например, к компьютеру не подключен аппарат бесперебойного питания), солнечные панели без АКБ не подойдут.

    А можно ли обойтись без инвертора?

    Такой подход сомнителен и может работать только в частных случаях. Как минимум, из-за того, что в этом случае на розетках будет постоянный ток, а большинство электроприборов рассчитано на работу с переменным.

    Тем не менее, обратите внимание на видео ниже. Авторы смогли запитать кофеварку с ТЭНом и устройства с блоками питания.

    Где выгодно использовать солнечные панели без аккумулятора

    Использование солнечных батарей без АКБ подойдет в том случае, если этот источник питания не является единственным. И настроено автоматическое переключение с одного на другой, причем для экономии на счетах приоритетным должен быть солнечный источник. В этом случае, когда Солнце будет заходить за облака, или наступит ночь, электропитание пойдет от другого поставщика (например, центральное электроснабжение). А в ясные дни можно пользоваться солнечной энергией и без АКБ.

    Этот материал был полезен?

    • Да 67%, 2 голоса 2 голоса 67% 2 голоса — 67% из всех голосов
    • Да, но нужны подробности 33%, 1 голос 1 голос 33% 1 голос — 33% из всех голосов
    • Нет 0%, 0 голосов 0 голосов 0 голосов — 0% из всех голосов

    Источник