Солнечные батареи стиральная машинка

Просмотр темы — Солнечная энергетика для караванеров (резюме)

Форум караванеров

Солнечная энергетика для караванеров (резюме)

Солнечная энергетика для караванеров (резюме)

palex » 14 фев 2014, 09:23

Просьба к «понимающим», «соображающим», «хорошо знающим энергетику (а солнечную особенно)» не позорьтесь — и не пишите А/ч, А\ч и прочие вариации. Запомните, пожалуйста, что емкость измеряется в А*ч (Ач).

Итак:
Немного о том, что же из себя представляет солнечная энергетика:
Общие сведения:
При использовании солнечных батарей энергия солнца напрямую преобразуется в электрическую. Этот процесс называется фотоэлектрический эффект. Эффективность преобразования (в бытовых панелях) составляет до 22%. Но, поскольку энергия все равно бесплатная коэффициент преобразования нас волнует только с точки зрения площади панелей (поскольку цена за панели идет за 1 Вт полученной энергии). Поэтому коэффициент полезного действия (КПД) ( который некоторые считают, и этим обосновывают неэффективность солн. панелей) — . большая неумность.
Заряд аккумулятора от солнечной панели полезен аккумулятору (даже если в наличии есть генератор). Это связано с тем, что аккумулятор за 20% времени набирает 80% заряда, и за оставшиеся 80% процентов времени берет оставшиеся 20% заряда. Т.е. в конце заряда ток заряда аккумулятора снижается. И использование генератора для зарядки аккумулятора «до конца» нецелесообразно. Вот здесь-то солнечная панель, даже небольшой мощности сослужит неоценимую службу. Если все время заряжать от генератора на 80%, без регулярного заполнения аккумулятора «полностью», то смерть аккумулятора наступает очень рано.
Сразу же скажу — «сказки» циркулирующие на караванерских сайтах о том, что солнечная панель дает зарядку даже под уличным фонарем ночью — это именно сказки. Токи заряда в 0,01-0,05 А конечно идут, зелененький светодиод светится, но аккумулятор 100 А*ч вы будете заряжать таким током около 4000 часов, т.е. около 170 дней. На самом деле вообще никогда не зарядите, но для понимания процесса указанные расчеты полезны.

Для использования солнечной энергии караванеру необходимо:
Солнечная панель (панели),
контроллер,
аккумулятор,
провода
если собираетесь пользоваться приборами на 220 В, то преобразователь 12-220.

Солнечные панели.
1. Солнечные панели делятся по типу элементов: монокристаллические и поликристаллические и аморфные.
Монокристаллические и поликристаллические у караванеров используются. Рассмотрим их различия:
Внешне они различаются по цвету (монокристалл-черные , поликристалл-синие ).
По структуре (см. фото ниже)

По эффективности (у монокристаллической панели больше КПД, поэтому, при той же мощности, она имеет меньшую площадь (примерно на 1/3)
По цене (цены за 1 Вт на монокристалл и поликристалл — панели почти сравнялись (разница составляет 7-10% в пользу поликристаллических (они дешевле)).
По работе в тени ( в условиях частичного затенения поликристаллическая панель дает лучшие показатели. При перпендикулярном падении солнечных лучей, напротив, выигрывают монокристаллические Поэтому, при применении монокристаллических панелей вопрос корректировки положения панелей относительно солнца имеет более важное значение).
Вот здесь неплохое сравнение монокристалла и поликристалла с выводами По итогам дня монокристалл, все-таки выигрывает.
«Следилки за солнцем» есть, разработаны украинскими товарищами (Автоматика ориентации солнечной батареи и Мой конструктив для автоматической ориентации СП на солнце)

Аморфные — гибкие, имеют существенно более низкий коэффициент преобразования (6-10%), имеют более значительную деградацию (меньший срок службы), поэтому для караванеров интереса не представляют.

2.Солнечные панели делятся по мощности и напряжению:
Бытовые панели бывают мощностью 5-200Вт.
Чаще напряжение панелей бывает 12 и 24 В. Однако, это не те 12 и 24 вольта, которые в аккумуляторе. Фактически, панель на 12 В имеет напряжение холостого хода около 21 В, напряжение максимальной мощности 17,8В. Но, сначала, про параметры солнечных панелей:
Rated Power (мощность панели) (измеряется в Вт).
Указанная мощность достигается в следующие условиях: (Measured at standard test conditions: 25°C, AM1.5, 1000W/m2) — температура панели (!) 25°C (а не воздуха ); диапазоне света, отвечающего солнечному излучению после прохода безоблачной атмосферой Земли (воздушная масса 1,5); приходящая солнечная энергия 1000 Вт/кв. м.
При повышении температуры солнечной панели (а на солнце она, естественно, сильно нагревается до 75°C и выше) производительность падает (при 75°C на одну треть). Компенсацию уменьшения производительности необходимо производить увеличением мощности (площади) панелей.
В пасмурную погоду удельная мощность солнечного излучения в очень облачную погоду (широта средней полосы России) даже днём может быть менее 100 Вт/м². Это означает снижение мощности, выработанной панелями в 10 раз. Учтите это при выборе мощности панелей.
В средней полосе России количество вырабатываемой энергии (для неподвижных панелей, ориентированных на юг) в солнечный день можно прикинуть по фомуле:
Мощность (в Вт)*5=выработанная энергия (в Вт*ч).
Tolerance +/- 5% — допустимое отклонение параметров от номинала
Max. power voltage, Vm — напряжение при котором с панели снимается максимальная мощность. Дело в том, что солнечная панель имеет очень своеобразную вольт-амперную характеристику.

Электрический режим работы солнечной панели в каждый момент времени характеризуется точкой на вольтамперной характеристике, соответствующей мгновенным значениям тока и напряжения. Мгновенная выходная мощность, равная произведению тока и напряжения предоставлена на вольтамперной характеристике как площадь, ограниченная осями координат и прямыми, соответствующими мгновенным значениям тока и напряжения. Оказывается, что, зная параметры вольтамперной характеристики солнечной панели, можно найти на ней такую точку, что эта площадь, а значит, и выходная мощность будут максимальными. Такую точку называют МРР (англ. сокращение от maximum power point — точка максимальной мощности), а соответствующий ток и напряжение обозначают lmpp и Umpp. Для достижения такого режима работы достаточно отрегулировать сопротивление нагрузки солнечной панели так, чтобы оно было равно Umpp/Impp.
Если последний абзац не понятен, то, проще можно сказать так: мощность модуля (количество вырабатываемой энергии=произведению силы тока на напряжение) зависит от того какое напряжение с этого модуля снимается. Есть некое оптимальное напряжение, которое меняется от освещенности.
Подробнее эту часть рассмотрим в разделе «контроллеры».
Max. power current, Im — максимальный ток (достигается при определенном значении Vm).
Следствием такой вольт-амперной характеристики является то, что с дешевым контроллером (ШИМ/PWM) максимальную мощность от солнечной панели получить не удастся.
Open circuit voltage (Voc) — напряжение разомкнутой цепи.
Short circuit current (Isc) — ток короткого замыкания.
Иногда, справочно, указывается параметр Cell efficiency — количество падающей световой энергии, преобразумой в электричество.

Теперь, вернемся к мощности панелей.
Какую мощность предпочесть? На эту тему сломано не мало копий на всех сайтах, посвященным караванерам.
Краткие выводы из 2857 постов:
1. Много солнечных панелей не бывает.
2. Если ваши солнечные панели в тени (неважно почему), то выработка снижается до 10 раз.
3. Необходимый минимум (по мнению большинства) 100 Вт.
4. Есть те, кому хватает 60 Вт, но те, у кого 100 Вт, обещают тем, у кого 60, скорую необходимость в докупке панелей.
5. Купить сразу с запасом дешевле, чем докупать потом.
6. Компрессорный холодильник от 200 Вт панелей работать на постоянной основе не может, даже в солнечный день.
7. Запустить кондиционер от солнечных панелей — задача нереальная (проверено и теоретически, и практически. 650 Вт панелей с задачей не справились).

Отдельные пункты из списка могут быть опровергнуты в идеальных условиях, но в целом — их можно принять за правило.
Подсчитать необходимое количество панелей можно здесь (это ссылка), либо самостоятельно.
Считаете сколько Вт*ч вам надо в сутки. Далее, делите ваши Вт*ч на 12 В (для 12-вольтовой сети), получаете А*ч. Умножаете их на два (если планируете пережить 1 день без солнца), на три (если 2 два дня) и т.д. — получаете емкость аккумулятора (про аккумуляторы — позднее) и примерную мощность панелей (1А*ч емкости аккумулятора хорошо сочетается с 1Вт солнечной панели).
Что дает увеличение емкости аккумулятора рассмотрим в разделе аккумуляторы, а увеличение емкости солнечных панелей позволяет максимально накопить энергию, если солнце выходит ненадолго, справиться с подачей энергии, если день пасмурный и т.д.

3.Солнечные панели делятся по виду основы на алюминиевой раме со стеклом сверху и на пластиковой основе под прозрачной пленкой
Плюсы алюминиевой рамы и стекла очевидны — прочность, надежность; в недостатках — вес (грузить крышу каравана на наших «дорогах» — роскошь малопозволительная).
Плюсы панелей на пластиковой основе — они немного гнутся, легкие (100 Вт панель весит около 2 кг), но в полтора-два раза дороже и защитная прозрачная пленка царапается очень легко . В общем, платим в любом случае мы либо за облегчение панелей, либо за ремонт каравана.

Источник

Солнечные панели для частного дома: поставь светло себе на службу

Использовать в частных домах и даже дачных домиках альтернативные источники энергии сегодня стало модной тенденцией. Впрочем, это достаточно практично и, как правило, выгодно. Первенство среди таких устройств получили солнечные панели для частного ома (солнечные батареи, солнечные электростанции). Связано это с ежегодным ростом (весьма солидным) производства, снижением цен, многочисленными наработками, упрощающими подбор оборудования и построение систем.

Что это?

Основу любой системы составляют солнечные панели. Они выполняют роль основного источника энергии и, зачастую, становятся наиболее дорогой составляющей.

От их взвешенного выбора зависит:

• производительность домашней электростанции;
• объемы и стоимость работ по монтажу и обслуживанию;
• цена покупки;
• характеристики остальных звеньев.

Критерии выбора

Единственным критерием при проектировании домашней электростанции и выборе оборудования для нее должна стать целесообразность.

Однако понятие это широкое, для его понимания потребуется учет многих факторов:

• Средней и максимальной потребляемой мощности.
• Производительности солнечных модулей.
• Наличия стационарной электросети и режима совместной с ней работы.

• Географического положения местности и климатических условий.
• Финансовых возможностей владельца дома.

Структура домашней солнечной электростанции

Определяется двумя основными положениями:

1. Целью создания и использования.
2. Работой совместно со стационарными электросетями.

Соответственно, рассматривать можно 3 варианта организации солнечного электроснабжения дома:

1. Зависимый от электросети.
2. Полуавтономный с резервированием.
3. Полностью автономный.

Зависимый от сети вариант (электростанция, ведомая сетью)

Такая электростанция строится по простейшей схеме. В ее состав входят:

• Солнечные панели в качестве альтернативного источника энергии.
• Инвертор, преобразующий постоянное напряжение на выходе фотоэлементов в переменное напряжение для потребителей.

Гелиобатареи подключаются на вход инвертора. Его выход соединен с сетью (после счетчика). Основная особенность схемы – отсутствие промежуточных накопителей энергии (аккумуляторов) и устройства для их заряда.

При такой структуре приборы в доме потребляют электроэнергию от солнечных элементов через инвертор. Недостаток мощности восполняется сетью, и, наоборот, ее избыток (например, когда батареи работают в номинальном режиме, а потребители выключены), сбрасывается в сеть.

Достоинства такой схемы:

• Минимальная стоимость по сравнению с другими вариантами.

• Простота настройки и регулировки.

Есть у нее и серьезный недостаток – при отсутствии сетевого напряжения (во время отключения электроэнергии) система не работает.

Автономная схема

В этой системе отсутствует сеть, а электроснабжение дом полностью производится от солнечных батарей.

Такой функционал диктует схему построения:

• Источник энергии – солнечные панели.
• Накопитель (аккумулятор) – берет на себя питание потребителей, когда батареи не вырабатывают электроэнергию (например, в ночное время).
• Контроллер заряда аккумуляторов – устройств, управляющее зарядом накопителей и потребление энергии от фотопанелей.
• Инвертор, как и в предыдущем варианте, преобразующий постоянное напряжение в переменное.

Система работает следующим образом:

• При наличии освещения солнечные батареи вырабатывают энергию.
• Она поступает на вход контроллера, преобразующий ее параметры в нужные для заряда батарей. Аккумуляторы подключены к его выходу.
• К выходу контроллера и зажимам АКБ подключаются входные цепи инвертора. Он преобразует напряжение и подает питание в сеть дома (не путать с централизованной).

Таким образом, при включенных электроприборах они получают энергию непосредственно с солнечных панелей (через контроллер и инвертор), когда светит Солнце. Одновременно, если есть избыток мощности, заряжаются аккумуляторы. Когда солнечный источник не работает, АКБ отдают накопленную энергию (через инвертор) потребителям.

Однако за красивой картинкой обязательно скрываются «подводные камни»:

• Стоимость электростанции выходит весьма значительной.
• Если по каким-либо причинам наблюдается длительный перерыв в работе панелей (поверхность покрыта снегом в зимнее время, дождевые тучи на неделю закрыли Солнце и т.д.), запасенной в аккумуляторах энергии не хватит для работы потребителей.

Решить проблему поможет резервный источник электроэнергии. В вариантах полностью автономных систем его роль может выполнять ветро- или гидро-, дизельный или бензиновый генератор. При наличии сетевого ввода резервным источником выступит стационарная электросеть, а система превратиться в полуавтономную.

Полуавтономная (гибридная) система

Схема такой электростанции практически полностью повторяет предыдущую за единственным исключением – для заряда накопителей используется энергия не только от солнечных панелей, но и от сети. В этом случае контроллер, кроме управления зарядными процессами, получает дополнительную функцию.

В настройках контроллера можно задать приоритет источников:

• При выборе солнечных батарей работающие электроприборы будут, по возможности, запитаны от них, а от сети будут потребляться недостающая мощность и подзаряжаться аккумуляторы.
• При выборе сети до пороговой мощности будет работать стационарный источник, а дополнительную энергию обеспечат гелиопанели.

Монокристаллические

Такие батареи визуально выглядят как панели с сегментами глубокого черного цвета. Получили название за счет конструкции на основе монокристаллов кремния.

Самый существенный недостаток — строгая ориентировка оптических осей кристаллов, что требует точного позиционирования панелей для получения максимальной отдачи. По этой же причине монокристаллы не терпят затенения – генерация энергии значительно снижается.

В настоящий момент обладают самым высоким КПД преобразования – около 22%. При этом стоимость тоже наиболее высокая – порядка 0.9-1.1 доллара за 1 Вт генерируемой мощности.

Поликристаллические модули

Название такие батареи получили за счет размещения на подложке множества кремниевых кристаллов с хаотически ориентированными оптическими осями. Визуально такие модули отличаются синим цветом с «морозным» рисунком.

Естественно, такое расположение кристаллов вызвало потерю КПД преобразования – он находится на уроне 11-16%. Однако это же позволило увеличить эффективность работы при рассеянном свете, что в результате привело к созданию панелей, которые успешно конкурируют с монокристаллическими (при прочих равных, например, размерах) по мощности генерации. Более того, по цене они значительно выигрывают и обходятся в 0.7-0.9 доллара за 1 Вт.

Аморфные

Технология изготовления рабочего тела сходна с поликристаллическими, но в качестве основы выступает аморфный кремний (aSi). При КПД в пределах 8-11% отличаются высокой эффективностью работы в рассеянном свете, могут захватывать и инфракрасный диапазон. В результате обладают лучшей стоимостью – порядка 0.5-0.7 доллара за 1 Вт.

Кроме того, имеют солидное преимущество – гибкую основу. Это означает, что для монтажа не требуется жестких конструкций, материал легко клеится на поверхности любой формы.

Остальные

Модули, предлагаемые производителями, могут быть изготовлены и по другим технологиям:

• Микроморфные, отличаются высокой отдачей при рассеянном и инфракрасном излучении.
• Гибридные, использует несколько полупроводниковых материалов и обеспечивают высокий КПД преобразования (до 44%).
• Полимерные, гибкие с подложкой из полимерных материалов, абсолютные лидеры по стоимости.

Такие предложения следует тщательно изучать, некоторые из них могут оказаться намного выгоднее, чем лидирующие на рынке панели, выполненные по стандартным технологиям.

Вообще, монокристаллические панели можно рекомендовать для установки только жителям южных регионов. Остальным следует выбирать поликристаллы или панели по другим технологиям.

Мощность и количество

Определить, какое количество солнечных панелей необходимо, следует по средней и максимальной мощности потребления. Среднюю легко найти в счетах за электроэнергию – месячное потребление делится на количество дней в месяце. Максимальное находится суммированием мощностей всех имеющихся в доме электроприборов.

Кроме мощности потребителей необходимо учесть:

• Время работы солнечных батарей. Как правило, принимается равным 6 часам, соответственно, мощность генерации нужно кратно увеличить.
• Потери на преобразование при зарядке аккумуляторов и получении переменного напряжения на инверторе. С их учетом необходим запас по мощности не менее 30%.
• Пиковые токи. Например, при средней мощности стиральной машины 500 Вт при работе нагревателя может потребляться до 2 кВт. При пуске насосов или других двигателей, пусковые токи могут превосходить номинальные значения в 5-6 раз. Конечно, львиную долю примут на себя аккумуляторы, но запас модулей по току в 20-30% не помешает.
• Географию и погодные условия местности – коэффициент инсоляции. Найти его для зимнего и летнего времени можно в справочниках.

После расчета необходимой мощности генерации рассчитывается мощность, отдаваемая одной батареей:

Где:

• Кс – стандартный сезонный коэффициент, 0.5 для лета и 0.7 для зимы.
• Wn – мощность панели, заявленная производителем.
• Ki – коэффициент инсоляции, также берется для лета и зимы.

Рассчитанную необходимую мощность генерации делят на оба (летнее и зимнее) значения. Наибольшее из двух чисел будет минимальным количеством панелей, которые потребуются для электроснабжения дома.

Источник