Солнечная электростанция мощностью в 5 кВт

Перед тем, как начать проектировать систему солнечного электроснабжения для загородного дома, коттеджа, дачи, необходимо выполнить хотя бы приблизительный расчет той мощности, которая необходима для нормального функционирования всего электрооборудования. Расчет этот проделать очень просто: достаточно подсчитать суммарную мощность электроприборов и время, которое они работают в течение суток.

И только после этого уже выбирать конфигурацию домашней солнечной электростанции. При этом нужно учитывать не только мощность, вырабатываемую гелиевыми панелями, но и мощность, которую должна отдавать аккумуляторная батарея в темное время суток или в пасмурную погоду.

В приведенной ниже таблице показаны данные, полученные в результате многолетних наблюдений для широт средней полосы России. Из таблицы следует, что необходимое количество энергии для круглогодичного комфортного потребления могут обеспечить солнечные батареи мощностью 5 кВт. Это не означает, что менее мощные системы не смогут обеспечить загородный дом или дачу электричеством. Ведь все зависит от размеров дома и потребностей его владельца.

Анализ результатов расчетов

Перед тем, как начать проектировать систему солнечного электроснабжения для загородного дома, коттеджа, дачи, необходимо выполнить хотя бы приблизительный расчет той мощности, которая необходима для нормального функционирования всего электрооборудования. Расчет этот проделать очень просто: достаточно подсчитать суммарную мощность электроприборов и время, которое они работают в течение суток.

И только после этого уже выбирать конфигурацию домашней солнечной электростанции. При этом нужно учитывать не только мощность, вырабатываемую гелиевыми панелями, но и мощность, которую должна отдавать аккумуляторная батарея в темное время суток или в пасмурную погоду.

В приведенной ниже таблице показаны данные, полученные в результате многолетних наблюдений для широт средней полосы России. Из таблицы следует, что необходимое количество энергии для круглогодичного комфортного потребления могут обеспечить солнечные батареи мощностью 5 кВт. Это не означает, что менее мощные системы не смогут обеспечить загородный дом или дачу электричеством. Ведь все зависит от размеров дома и потребностей его владельца.

Анализ результатов расчетов

Было бы наивным полагать, что такие расчеты проделаны только в России. Конъюнктура рынка солнечных электростанций скрупулезно изучается во всем мире. Производители гелиевых панелей, аксессуаров для индивидуальных гелиевых электростанций, ориентируясь на эти исследования, выпускают в определенных количествах не только солнечные модули, но и полностью укомплектованные домашние энергетические установки той или иной мощности. И не случайно установки мощностью в пять киловатт пользуются повышенным спросом.

Гибридная солнечная установка от фирмы MultiNet

Немецкая компания MultiNet совместно со своим партнером – компанией Victron Energy ‒ выпускает полностью укомплектованную солнечную электростанцию. Заявленная максимальная выходная мощность станции – 7000 ватт.

При этом суммарная мощность фотоэлектрических модулей составляет 5100 ватт при напряжении 48 вольт. Среднесуточный выход электроэнергии 30.6 кВт-час. Эта домашняя гелиевая установка обеспечивает питанием все электроприборы в доме: освещение, телевизоры, холодильники, стиральные машины, пылесосы, кондиционеры летом, водонагреватели зимой. И еще мощности хватает для наружного освещения.

Комплект солнечной электростанции

В комплект этой электростанции входят:
20 солнечных модулей, выполненных на базе монокристаллического кремния ReneSola JC255S-24/Bb-b – 255W. Суммарная мощность модулей составляет 5100 ватт.

Инвертор Victron Energy Quattro 48/8000/110-100/100 (7000 ватт – 48вольт).

2 солнечных контроллера заряда Victron Energy BlueSolar МРРТ 85 А.

8 необслуживаемых солнечных гелевых аккумуляторов с глубоким разрядом 12В/220 ампер-часов. Общая емкость аккумуляторной батареи составляет 21.1 кВт/час.

Комплект для соединения узлов – 30 метров кабеля и разъемы.

Резервная батарея CF8 160А.

Комплект кабелей с клеммами для подключения к аккумуляторам.

Комплект кабелей с соединительными клеммами и клипсами для подключения аккумуляторов к инвертору.

Комплект крюков из нержавеющей стали для крепления на крыше, а также аксессуары из нержавеющей стали для крепления на крышах из бетонных плит.

Монтажный набор (винты, гайки, монтажные зажимы, стойки профиля для установки на крыше).

Набор инструментов для оконцовки кабелей: модуль кабельного соединения H07RNF сечением 2.5 мм² + стриппер для оконцовки кабельного соединения разъемом МС (2х10 метров) H07RNF сечением 6.0 мм² + разъемы МС с уплотнительными кольцами.

Основные технические характеристики компонентов.

Солнечные батареи

Даже при рассеянном освещении (например, при сильной облачности) фотопреобразователи, выполненные на базе монокристаллического кремния, обеспечивают высокий выход энергии.

Солнечная панель

Добиться такого результата позволила новейшая технология и самая современная технологическая линия по производству солнечных модулей. В результате были получены более компактные, но мощные панели, благодаря чему была уменьшена общая рабочая площадь при сохранении всех электрических показателей.

Модули этой серии обеспечивают на выходе мощность 255 ватт, что позволяет рационально использовать его как для небольших, единичных установок, так и для мощных энергоблоков. Ячейки модуля имеют черную окраску, что способствует максимальному восприятию света.

Потери мощности составляют 5% после пяти лет эксплуатации, 10% после 12 лет, 15% после 18 лет и 20% после 25 лет эксплуатации. Эффективность модуля 15.7%. Модуль содержит 60 (6х10) ячеек монокристаллического кремния размером 156х156 мм. Выходное напряжение ‒ 48 вольт. На тыльной стороне модуля имеется многофункциональная распределительная коробка с шестью байпасными диодами. Соединительный кабель с разъемом МС-4. Модуль защищен ударопрочным стеклом с антибликовым покрытием толщиной 3.2 мм и ламинирован в три слоя пленкой EVA (этиленвинилацетат). Тыльная сторона ламинирована пластиковой композитной пленкой. Рама – черный анодированный алюминиевый профиль. Размеры модуля (ДхШхВ) – 1640х992х40 мм. Вес 19.0 кг.

Инвертор — Victron Energy Quattro 8000 Вт

Инвертор Quattro имеет два независимых выхода – основной и вспомогательный. В работе постоянно находится основной выход. Но если произойдет какой-либо сбой по питанию, разрыв соединения, то Quattro автоматически производит переключение нагрузки на вспомогательный выход.

Инвертор Quattro

Переключение происходит так быстро (менее чем за 20 миллисекунд), что это никак не отразится на работе, например, компьютера или других электронных устройств.

Кроме того, инвертор предотвращает перегрузку для источника переменного тока. Вначале автоматически уменьшается зарядка аккумуляторов, затем увеличивается отдача мощностей в сеть.

Схемой устройства предусмотрена возможность параллельного включения нескольких инверторов, что позволяет увеличить мощность всей установки. При необходимости возможна организация трехфазовой схемы электропитания.

Напряжение на входе инвертора – от 38 до 66 вольт постоянного тока. Выходное напряжение ‒ 230 В переменного тока ± 2%. Частота 50 Гц ± 0.1% . Выходная мощность при 25°С ‒ 8000 ватт. Пиковая мощность ‒ 16000 ватт.

Солнечные аккумуляторы

В комплект энергоблока входят 8 гелевых аккумулятора. Напряжение каждого – 12 вольт. Емкость – 220 ампер-часов. Суммарная емкость аккумуляторов равна 21.1 киловатт/часов.

Гелевый аккумулятор

Аккумуляторы герметичные, запаянные, необслуживаемые. Срок службы каждого аккумулятора не менее 10 лет. Гелевые аккумуляторы не боятся глубокого разряда.

Для выпуска излишка газов каждая банка аккумулятора имеет свой специальный клапан.

Солнечный контроллер заряда BlueSolar MPPT 85A

Рассчитан на напряжение от фотопреобразователей до 150 вольт. Солнечные контроллеры заряда BlueSolar 150/70-MPPT и 150/85 заряжают аккумуляторы более низким номинальным напряжением, чем другие устройства, работающие с более высоким номинальным напряжением.

Контроллер заряда BlueSolar MPPT 85A

Контроллер автоматически распознает номинал напряжения аккумуляторов и настраивается на него – 12, 24, 36 или 48 вольт. Принцип МРРТ (отслеживание точки максимальной мощности) позволяет контроллеру в условиях рассеянного света, например, в пасмурную погоду, производить заряд аккумуляторов примерно на 30% быстрее, чем контроллеры, построенные на принципе широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Максимальная эффективность выше 98%. Полная выходная мощность вырабатывается при температуре до +40°С.

Стоимость солнечной электростанции ‒ 1150000 рублей.

Если говорить о перспективах применения и развития индивидуальных солнечных электростанций в обозримом будущем, то здесь просматриваются два направления. Первое – это совершенствование компонентов традиционной схемы солнечного энергоблока.

Под этим подразумевается увеличение мощности солнечных модулей, а также емкости и долговечности аккумуляторов. В настоящее время выпускаются модули мощностью 300 ватт. В разработке находятся панели с мощностью 500 ватт и выше.

Что касается аккумуляторов, то гелевые аккумуляторы сейчас с успехом заменяют обычные свинцово-кислотные. Гелевые аккумуляторы безопасные, экологически чистые, их срок службы в разы превышает срок службы обычных аккумуляторов. Ведутся работы по увеличению их энергоемкости.

В сравнении с существующими индивидуальными солнечными пятикиловаттными электростанциями эти новые разработки при равных электрических показателях позволят существенно сократить площадь, занимаемую солнечными батареями, уменьшив их количество, а также уменьшить количество аккумуляторов.

Второе направление – это развитие новых технологий и создание принципиально новых систем фотопреобразования. Здесь на первый план выходят получение новых полупроводниковых материалов, создание тонких пленок, нанотехнологии. На основе нанотрубок уже сейчас получают фотопреобразователи с повышенной чувствительностью и эффективностью. Но все это находится в стадии исследований и экспериментов, которые показывают обнадеживающие результаты.