Treść artykułu
- Cechy energii słonecznej w średnich szerokościach geograficznych
- Wykonalność ekonomiczna
- Główne rodzaje paneli słonecznych
- Sprzęt kompleksu energii słonecznej
- Zastosowanie domowe
Alternatywne źródła energii stają się coraz bardziej dostępne. Ten artykuł daje pełne zrozumienie energii słonecznej na skalę lokalną, typów ogniw i paneli słonecznych, zasad budowy farm słonecznych oraz wykonalności ekonomicznej..
Cechy energii słonecznej w średnich szerokościach geograficznych
Energia alternatywna jest bardzo atrakcyjna dla mieszkańców średnich szerokości geograficznych. Nawet na północnych szerokościach geograficznych średnia roczna dawka promieniowania wynosi 2,3–2,6 kWh / m2. Im bliżej południa, tym wyższy ten wskaźnik. Na przykład w Jakucku natężenie promieniowania słonecznego wynosi 2,96, aw Chabarowsku – 3,69 kWh / m.2. Wskaźniki w grudniu wahają się od 7% do 20% średniorocznej wartości, aw czerwcu i lipcu podwajają się.
Oto przykład obliczenia wydajności paneli słonecznych dla Archangielska, regionu o jednym z najniższych wskaźników intensywności promieniowania słonecznego:
Gdzie:
- Q to średnia roczna ilość promieniowania słonecznego w regionie (2,29 kWh / m2);
- DOpoza – współczynnik odchylenia powierzchni kolektora od kierunku południowego (średnia wartość: 1,05);
- P.nie m – moc znamionowa panelu słonecznego;
- DOpocić się – współczynnik strat w instalacjach elektrycznych (0,85–0,98);
- Qisp – intensywność promieniowania, przy której badano panel (zwykle 1000 kWh / m22).
Ostatnie trzy parametry są wskazane w paszporcie paneli. Tak więc, jeśli panele KVAZAR o mocy nominalnej 0,245 kW będą pracować w warunkach Archangielska, a straty w instalacji elektrycznej nie przekroczą 7%, to jedna jednostka ogniw słonecznych zapewni produkcję około 550 Wh. W związku z tym w przypadku obiektu o nominalnym zużyciu 10 kWh potrzeba około 20 paneli..
Wykonalność ekonomiczna
Okresy zwrotu dla paneli słonecznych są łatwe do obliczenia. Pomnóż dzienną ilość energii wytwarzanej dziennie przez liczbę dni w roku i żywotność paneli bez obniżania wartości znamionowych – 30 lat. Rozważana powyżej instalacja elektryczna jest w stanie generować średnio od 52 do 100 kWh dziennie, w zależności od długości godzin dziennych. Średnia wartość to około 64 kWh. Zatem za 30 lat elektrownia teoretycznie powinna generować 700 tys. KWh. Ze stawką za jedną część 3,87 rubla. a koszt jednego panelu to około 15 000 rubli, koszty zwrócą się za 4-5 lat. Ale rzeczywistość jest bardziej prozaiczna.
Faktem jest, że grudniowe wartości promieniowania słonecznego są mniejsze od średniej rocznej o około rząd wielkości. Dlatego w pełni autonomiczna praca elektrowni zimą wymaga 7-8 razy więcej paneli niż latem. To znacznie zwiększa inwestycję, ale skraca okres zwrotu. Perspektywa wprowadzenia „zielonej taryfy” wygląda dość zachęcająco, ale już dziś możliwe jest zawarcie umowy na dostawę energii elektrycznej do sieci po cenie hurtowej trzykrotnie niższej od taryfy detalicznej. A nawet to wystarczy, aby sprzedać z zyskiem 7-8-krotność nadwyżki wytworzonej energii elektrycznej latem.
Główne rodzaje paneli słonecznych
Istnieją dwa główne typy paneli słonecznych.
Solidne krzemowe ogniwa słoneczne są uważane za ogniwa pierwszej generacji i są najbardziej powszechne: około 3/4 rynku. Istnieją dwa ich rodzaje:
- monokrystaliczne (czarne) mają wysoką wydajność (0,2-0,24) i niską cenę;
- polikrystaliczne (ciemnoniebieskie) są tańsze w produkcji, ale mniej wydajne (0,12-0,18), chociaż ich skuteczność spada mniej przy rozproszonym świetle.
Miękkie fotokomórki nazywane są komórkami filmowymi i są wykonane z natrysku silikonu lub z wielowarstwowej kompozycji. Ogniwa krzemowe są tańsze w produkcji, ale ich wydajność jest 2-3 razy niższa niż w przypadku ogniw krystalicznych. Jednak w świetle rozproszonym (zmierzch, zachmurzenie) są bardziej skuteczne niż kryształ.
Niektóre rodzaje folii kompozytowych mają wydajność około 0,2 i kosztują znacznie więcej niż elementy stałe. Ich zastosowanie w elektrowniach słonecznych jest wysoce wątpliwe: panele foliowe są z czasem bardziej podatne na degradację. Ich głównym obszarem zastosowania są mobilne elektrownie o niskim zużyciu energii.
Panele hybrydowe zawierają oprócz zespołu fotokomórek kolektor – układ rurek kapilarnych do podgrzewania wody. Ich zaletą jest nie tylko oszczędność miejsca i możliwość zaopatrzenia w ciepłą wodę. Z powodu chłodzenia wodą ogniwa słoneczne tracą mniejszą wydajność po podgrzaniu.
Stół. Przegląd producentów
Model SSI Solar LS-235 SOLBAT MCK-150 Canadian Solar CS5A-210M Chinaland CHN300-72P Kraj Szwajcaria Rosja Kanada Chiny Typ Polikrystal Monokryształ Monokryształ Polikrystal Moc przy 1000 kWh / m2, W 235 150 210 300 Liczba elementów 60 72 72 72 Napięcie: bez obciążenia / pod obciążeniem, V. 36,9 / 29,8 18/12 45,5 / 37,9 36,7 / 43,6 Prąd: pod obciążeniem / zwarcie, A. 7,88 / 8,4 8,33 / 8,58 5,54 / 5,92 8,17 / 8,71 Waga (kg dziewiętnaście 12 15.3 24 Wymiary, mm 1650x1010x42 667x1467x38 1595x801x40 1950x990x45 Cena, rub. 13,900 10 000 14,500 18150 Sprzęt kompleksu energii słonecznej
Podczas pracy akumulatory generują prąd stały do 40 V. Aby można było je wykorzystać do celów domowych, konieczne jest przeprowadzenie szeregu transformacji. Odpowiedzialny jest za to następujący sprzęt:
- Paczka baterii. Pozwala na wykorzystanie wytworzonej energii w nocy oraz w godzinach o niskiej intensywności. Stosowane są baterie helowe o napięciu znamionowym 12, 24 lub 48 V..
- Kontrolery ładowania utrzymują optymalną żywotność baterii i przekazują wymaganą moc odbiorcom. Niezbędne wyposażenie dobierane jest do parametrów baterii i akumulatorów.
- Przetwornica napięcia przekształca prąd stały na prąd przemienny i ma szereg dodatkowych funkcji. Najpierw falownik ustawia priorytet źródła napięcia, a jeśli brakuje mocy, „miksuje” moc z innego. Falowniki hybrydowe umożliwiają również przesyłanie nadwyżek wytworzonej energii do sieci miejskiej.
1 – panele słoneczne 12 V; 2 – panele słoneczne 24 V; 3 – kontroler ładowania; 4 – akumulator 12 V; 5 – oświetlenie 12 V; 6 – falownik; 7 – automatyka „inteligentnego domu”; 8 – blok akumulatorów 24 V; 9 – generator awaryjny; 10 – główni odbiorcy 220 V.
Zastosowanie domowe
Panele słoneczne można wykorzystać do absolutnie każdego celu: od kompensacji otrzymanej energii i zasilania poszczególnych linii, po pełną autonomię systemu elektroenergetycznego, w tym ogrzewanie i zaopatrzenie w ciepłą wodę. W tym drugim przypadku istotną rolę odgrywa szerokie zastosowanie energooszczędnych technologii – rekuperatorów i pomp ciepła..
W zastosowaniu mieszanym energia słoneczna wykorzystuje falowniki. W takim przypadku moc może być skierowana albo na działanie poszczególnych linii lub systemów, albo na częściową kompensację zużycia miejskiej energii elektrycznej. Klasycznym przykładem wydajnego systemu zasilania jest pompa ciepła zasilana z małej elektrowni słonecznej z baterią akumulatorów.
1 – sieć miejska 220 V; 2 – panele słoneczne 12 V; 3 – oświetlenie 12V; 4 – falownik; 5 – kontroler ładowania; 6 – główni odbiorcy 220 V; 7 – akumulator
Tradycyjnie panele montuje się na dachach budynków, aw niektórych rozwiązaniach architektonicznych całkowicie zastępują pokrycie dachowe. W takim przypadku panele muszą być zorientowane na stronę południową w taki sposób, aby padanie promieni na płaszczyznę było prostopadłe.
Bądź pierwszy, który skomentuje ten wpis