Солнечные фотоэлектрические станции

СОЛНЕЧНЫЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ  

Солнечная фотоэлектрическая станция (далее - ФЭС) предназначена для обеспечения электроэнергией устройств бытового и иного назначения и представляет собой электростанцию, относящуюся к классу возобновляемых источников энергии.

Принцип работы ФЭС основан на прямом преобразовании солнечного излучения в электрическую энергию с постоянным напряжением, накоплении и преобразовании её в электроэнергию переменного напряжения 380 В с частотой 50 Гц для использования потребителями.

В состав ФЭС входят: фотоэлектрическая панель, контроллер, аккумуляторная батарея, инвертор, а также соединительные провода, коммутационные коробки, клеммники и электрический щиток.  

Солнечная фотоэлектрическая панель предназначена для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию и зарядки аккумулятора в дневное светлое время суток.

Фотоэлектрическая панель состоит из механически- и электрически соединенных между собой фотоэлектрических модулей. Количество фотоэлектрических модулей, входящих в фотоэлектрическую панель, зависит от требуемой мощности ФЭС.

Необходимая мощность фотоэлектрической панели определяется энергопотреблением всех устройств, которые предполагается питать электроэнергией от ФЭС. Реальная электрическая мощность, генерируемая фотоэлектрической панелью, тем больше, чем больше интенсивность солнечного излучения, падающего на её лучеприемную поверхность и, естественно, зависит от времени дня и года.

Номинальное (рабочее) напряжение, генерируемое фотоэлектрической панелью, может быть равным 12 В, 24 В или 48 В.

Расчет фотоэлектрической системы

Принцип работы фотоэлектрической системы традиционен и заключается в следующем: солнечная батарея в светлое время суток ведет заряд аккумуляторных батарей. Контроллер заряда при этом обеспечивает правильный режим заряда АКБ с соблюдением величин зарядных напряжений для каждой стадии и вводя температурную компенсацию напряжений. При этом солнечная батарея при необходимости ведет питание дневных нагрузок. Нагрузки, работающие в темное время суток питаются исключительно от АКБ. Как уже было сказано выше, нагрузки переменного тока запитываются через инвертор. Казалось бы немного компонентов в составе системы, но только правильный их подбор сможет обеспечить надежную работу нагрузок.

Первоначально определяем мощность подключаемых нагрузок и величину ежемесячного потребления электроэнергии:  

По известной величине потребляемой электроэнергии определим суммарную мощность массива солнечных модулей. В определении этой величины нужно учесть несколько факторов:

1. географическое месторасположение объекта;

2. период эксплуатации: лето, зима, круглый год;  

3. режим эксплуатации: выходные, ежедневно, иная схема;

4. способ размещения солнечных модулей, для получения максимальной генерации.;

5. наличие деталей рельефа или пейзажа, которые могли бы загораживать поток солнечного света к поверхности солнечных батарей в течении дня;

6. возможность или желание применения следящей за положением солнца подвижной платформы.

Исходя из вышеперечисленного определяем условия выбора фотоэлектрической системы:8. Солнечные модули установлены с оптимальными углами наклона солнечных батарей к горизонту. Ориентация модуля в пространстве оптимальна для получения максимально возможной солнечной энергии.

9. Солнечные батареи не загораживаются рельефом, деревьями, строениями или иными элементами.

10. Следящей системы за положением солнца нет. Система позиционирования солнечных модулей в пространстве отсутствует.  

   Чтобы система получала необходимое количество энергии за весь период эксплуатации, необходимо вести расчет для условий наихудшей инсоляции. Если объект используется круглогодично, то таким месяцем является месяц с минимальной величиной световой энергии . В это время года максимально низкая инсоляции, очень короткий световой день и низкая облачность в большинстве регионов Республика Узбекистан.  

Оптимальный угол наклона солнечных панелей к горизонту разнится от региона к региону и увеличивается в высоких(более северных) широтах из-за низкого угла стояния солнца. Однако существует несложная методика выбора угла наклона солнечных модулей при ориентации их на юг. Чтобы получить максимум энергии летом нужно панели разместить под углом на 36° меньше географической широты местности; чтобы получить максимум в зимнее время года необходимо панели наклонить к горизонту под углом на 15° больше географической широты местности; чтобы получить максимум за весь календарный год угол наклона солнечных батарей должен быть равен широте местности. Выбрав угол наклона солнечных модулей необходимо найти в таблицах инсоляции её значение для требуемого региона, времени года и угла наклона воспринимающей поверхности (согласно СП 131.13330.2012.  Строительная климатология).