1. Методика розрахунку сонячної батареї
2. приклад розрахунку
3. висновок

Наше деловое партнерство www.banwar.org

Сонячна батарея не може служити прямим джерелом електрики, як генератор. У комплекс системи сонячної генерації електроенергії входять:

• сонячна батарея;
• контролер рівня зарядки акумуляторних батарей (АКБ);
• інвертор.

Це накладає певні умови при розрахунку співвідношень потужності батареї з ємністю і струмів зарядки АКБ і з режимом роботи та потужності споживачів. Також, необхідно брати до уваги, на що орієнтований комплекс.

Це може бути (без елементів управління і перетворення):

• елемент автономного енергопостачання (генератор + батарея -> споживач);
• джерело електроенергії для одного або групи споживачів (батарея -> споживач). Причому, споживач може бути низьковольтних.

Розрахунок сонячної батареї, за своїм змістом, відноситься до багатофакторним розрахунками, тобто зміна одного показника в ланцюжку призводить або до зміни характеристик всієї системи, або до введення в систему нових елементів. Наприклад, дві панелі, але з різним ступенем освітленості (на даху і на фронтоні) не можна розглядати як одну (потрібні два контролера зарядки АКБ), або ставити відтинає діод.

За основу для розрахунку приймається мета установки сонячної батареї і фактичну наявність елементів комплексу з сполучаються характеристиками по напрузі і струму. На практиці, це означає розрахунок в напрямку від споживача або від батареї. У більшості випадків, за основу беруть потужність споживача і час безперебійного енергозабезпечення в період відсутності сонячного світла та інших джерел енергії для підзарядки АКБ.

Фізичні величини та назви характеристик елементів комплексу сонячної генерації:

• I - струм (А);
• U - напруга (В);
• Pа - активна потужність (Вт);
• W - витрата електроенергії (кВтг)
• Ca - ємність акумулятора (А * год). Величина постійна до моменту досягнення АКБ допустимого рівня розрядки;
• T - час освітленості панелі (годину). Середньомісячна кількість годин для конкретного регіону, яке залежить від пори року і широти місцевості.
• K - число днів. Враховує працездатність системи без сонячного освітлення.

Методика розрахунку сонячної батареї

Запропонована методика дає загальний напрямок порядку розрахунку елементів комплексу з сонячною батареєю на ділянці сонячна батарея - АКБ - інвертор без урахування деяких параметрів. Розрахунок ведеться з умови середньомісячного споживання і запасу надійності в два дня без активного сонця (K).

приклад розрахунку

Вихідні дані (довільно):

• Телевізор потужністю Pа = 100 Вт працює t = 5 годин на добу і 7 днів на тиждень.
• Освітлювальні прилади загальною потужністю Pа = 1000 Вт, t = 6 годин на добу і 7 днів на тиждень.
• Освітленість сонячної панелі: T - 5,5 год на добу (широта Москви, літо).
• ККД інвертора - 0,9.
• Характеристика однієї акумуляторної батареї: Са - 225 А / ч, Uа - 12 В.
• Рівень розрядки АКБ - 0,7.

При сумарній потужності приладів 1100 Вт середньодобова витрата енергії складе Wн = 45,500 кВтг на тиждень або Wс = 6,500 кВтг на добу. Для точного розрахунку потрібно враховувати ймовірність одночасного використання приладів, пікові та реактивні навантаження або розподіл навантаження протягом доби.

За сумарною потужністю споживачів 1,1 кВт вибираємо інвертор потужністю 2 кВт (з перспективою росту і компенсації неврахованих навантажень). Вхідна напруга інвертора Uінв- 24 В.

Повна добова струмовий навантаження на інвертор в А * год з урахуванням ККД інвертора: Wc / ККД * Uінв = 6500 / 0,9 * 24 = 297,91 А * ч.

Ця величина важлива для визначення кількості АКБ, струму підзарядки і, в кінцевому рахунку, надійності системи.

У нашому випадку:

• Струмовий навантаження збільшується в два рази для забезпечення дводенного енергопостачання.
• Враховуємо допустиму глибину розрядки батареї 0,7.
• Отримуємо сумарну струмовий навантаження - 297,91 * 2 * 0,7 = 851,19 А * ч.

З урахуванням характеристики однієї акумуляторної батареї Са = 225 А * год отримуємо число блоків батарей на напругу 24 В (напруга інвертора) 851,19 / 225 = 3,78. Округляем до 4-х. Для того щоб отримати Uа (12 В) на одну батарею з'єднуємо в одному блоці дві батареї послідовно. Разом виходить 4 паралельно з'єднаних блоку, що складаються з двох батарей кожен. Всього 8 акумуляторів.

На додаток до навантаження споживача необхідно додати навантаження, враховує підзарядку батарей. Вона становить 10% сумарної потужності акумуляторного модуля (8 * 225 * 12) = 21600 Втч * 10% = 216 Втч. Сумарна середньодобове споживання становитиме - 6500 + 216 = 6716 Втч.

Для забезпечення системи енергією сонячна батарея повинна за час освітленості (T = 5,5 годин) виробити середньодобову потреба в електроенергії (6716 Втч). Отже, блок з сонячних модулів (з вихідною напругою 24 В і потужністю 200 Вт кожен) повинен складатися з 6 модулів (6716 / 5,5 * 200 = 6,10).

висновок

Для енергозабезпечення споживача з активною потужністю 1100 Вт потрібно 6 модулів сонячних елементів з вихідними параметрами: Wmax = 200 Вт і Uраб = 24 В.