Солнечная энергия. Цифры и факты
Основные характеристики солнечного света
Освещенность (усредненная мощность солнечного излучения, измеренная в верхней атмосфере Земли перпендикулярно солнечным лучам): 1366 Вт на квадратный метр (или 1361, в соответствии с НАСА).
«Стандартное солнце» (пиковая мощность излучения, которая достигает поверхности Земли на уровне моря в районе экватора в безоблачный полдень): 1000 Вт/м 2 , или 1 кВт/м 2 .
Это значение обычно используется в характеристиках фотоэлектрических систем. Здесь и далее все цифры приведены для поверхностей, оптимально расположенных относительно солнца (перпендикулярно лучам) в соответствии с широтой. Для горизонтальных поверхностей вы получите меньше солнечного света: чем дальше от экватора, тем ниже плотность солнечной энергии.
Инсоляция (среднее количество часов «стандартного солнца» на протяжении суток): от 4–5 солнечных часов на северо-востоке США до 5–7 часов на юго-западе. Инсоляция часто указывается в кВт·ч, численно вытекая из значения «стандартного солнца» в 1 кВт.
Общее количество излучаемой энергии солнечного света в день на м 2 на уровне моря: (энергия за день) = 1 кВт·ч × (инсоляция в часах). Учитывая среднюю инсоляцию в США, равную 5 солнечным часам, это значение обычно равно 5 кВт·ч/м 2 .
Солнечная мощность, усредненная за весь день: Wattsaverag = (энергия за день)/24. Для инсоляции в 5 кВт·ч мощность, усредненная за весь день – 5000 Вт/24 = 208 Вт/м 2 . Обратите внимание, что только небольшая часть этой энергии может быть преобразована в электричество из-за не очень высокой эффективности фотоэлектрических систем.
Типовые характеристики фотоэлектрических систем
Средний КПД распространенных коммерческих солнечных панелей: на кристаллическом кремнии (CSI) – 12–17%; тонкопленочных (из аморфного кремния и других материалов) – 8–12%.
Мощность, генерируемая панелью в один квадратный метр: PVwatts = (солнечная мощность) × (средний КПД), где КПД преобразуется в десятичное число.
Пиковая мощность в безоблачный полдень: PVwatts-peak = 1000 Вт × КПД. Как правило, пиковая мощность равна 120170 Вт/м 2 для CSi и 80–120 Вт/м 2 для тонких пленок (TF).
Суммарное усредненное количество энергии, производимой панелью в один м 2 за день: PVday = PVwatts-peak × (Инсоляция в часах). Для инсоляции в 5 часов это значение будет 0.6–0.85 кВт/м 2 для CSi и 0.4–0.6 кВт/м 2 для TF.
Выработанная энергия панели, усредненная за весь день: PVwatts-average = PVday/24. Это примерно 25–35 Вт/м 2 для CSi и 17–25 Вт/м 2 для TF.
Общая энергия, генерируемая фотоэлектрическим модулем на м 2 в год: PVyear = (полная энергия в день) × 365, которая будет равна примерно 219–310 кВт·ч для CSi и 146–219 кВт·ч для TF. Обратите внимание, что инверторы имеют эффективность 95–97%, поэтому фактической электроэнергии будет на 5% меньше.
Ожидаемая стоимость электроэнергии с одного м 2 , сэкономленной за год: Saving = PVyear × 0.95 × (стоимость кВт·ч), где 0.95 – КПД преобразователя и потери в проводах.
В среднем в США стоимость одного кВт·ч электроэнергии равна $0.12, это дает в год $24–35 для CSi и $17–24 для тонких пленок. Таким образом, в лучшем случае, можно будет сэкономить $35 в год на 1 м 2 панели. Эта цифра относится к высокоэффективной системе с номинальной мощностью 170 Вт/м 2 . Учитывая тот факт, что в настоящее время стоимость типичной фотоэлектрической системы составляет $8000 на 1000 Вт, такие установки будут стоить 170/1000 × $8,000 = $1,360 за м 2 . Это означает, что в нашем примере, гипотетический срок окупаемости будет 1360/35 = 39 лет. Никакое оборудование не сможет так долго функционировать. Скидки и кредиты могут сократить это время более чем на половину, однако, все равно, для среднестатистического домашнего хозяйства установка солнечной панели, скорее всего, не окупится. Конечно, это всего лишь пример. В районах с другой инсоляцией и другими затратами на установку срок окупаемости может быть выше или ниже.
Краткая информация о Солнце
- Диаметр: 1,392,000 км;
- Масса: 1,989,100 × 10 24 кг;
- Температура на поверхности:
5,700 °С;
385 млрд. МВт);
Перевод: Андрей Гаврилюк по заказу РадиоЛоцман
Источник
Солнечные батареи на 2 кВт могут полностью обеспечить электричеством.
Использовать солнечные батареи в России это скорее уникальное занятие, нежели правило. Во-первых, потому что в нашей стране нет достаточного опыта в этой отрасли энергетики, и большинство данных связанных с введением в эксплуатацию таких комплексов базируются на заграничном опыте. Во-вторых, в наших регионах нет законов, поддерживающих установку альтернативных видов энергии, и сохранение и без того неблагоприятной экологии.
Основное свое применение солнечные батареи нашли в тех районах нашей родины, где, в силу географического расположения, бесперебойная подача электроэнергии не возможна. Чаще всего встречаются солнечные батареи на 2 кВт. Такой комплект, как показывает практика, вполне может удовлетворить потребность среднестатистической семьи в необходимом количестве электричества.
Энергопотребление необходимых домашних устройств.
Солнечная батарея достаточно проста в установке и при желании использовать данный комплект, трудность может возникнуть только при расчете необходимой, для каждого конкретного дома, номинальной мощности. Конечно, индивидуальные потребности у каждого свои, и те электроприборы, без которых может обойтись один человек, другому нужны как воздух. Поэтому чтобы выбрать схему на 1 или 2 кВт не лишним будет проанализировать свои потребности, и рассчитать суммарную мощность всех используемых потребителей.
Солнечные батареи на 2 кВт могут обеспечить питанием следующие приборы с суточным потреблением:
- холодильник,
- насос,
- освещение энергосберегающими или светодиодными лампочками,
- телевизор,
- ноутбук,
- пылесос,
- зарядка телефонов,
- утюг.
Все потребители взяты со средним потреблением тока и использованием их по нескольку часов вдень. Высчитав, таким образом, количество потребляемой энергии можно подбирать оптимальный комплект. Следует помнить, что солнечная батарея в пасмурный день и в зимнее время года будет выдавать значительно меньше электроэнергии. Из опыта эксплуатации можно видеть, что солнечные батареи, как в 1, так и в 2 кВт, дают максимальную отдачу в летние месяцы, а в зимние, эффективность снижается почти вполовину. Все эти факторы необходимо учесть при выборе батареи.
Индивидуальные потребности – определяющий фактор.
Солнечная батарея 1 кВт нашла применение в небольших дачных домиках, где энергопотребление снижено за счет редкого включения, так как в таких домиках, как правило, не проживают постоянно. Такой комплект рассчитан на использование только крайне необходимых приборов и малого освещения, не более 1 или 2 лампочек. Солнечная батарея на 1 кВт будет хорошим подспорьем на даче или загородном доме, вот только материальные вложения в установку такой батареи могут омрачить всю картину. Стоимость покупки обойдется более чем в 100 000 рублей.
Комплект солнечных батарей 2 кВт предназначен для домов с постоянным проживанием. Конечно, в таком доме не разгуляешься в плане наличия электроприборов, но все обязательные для каждодневного использования элементы жизнедеятельности могут свободно эксплуатироваться. Единственным нежелательным компонентом такого дома будут электронагревательные приспособления, такие как электроплита или бойлерный котел. Для обеспечения освещенности в таком доме лучше подобрать светодиодные лампочки, они имеют самое низкое энергопотребление. Солнечная батарея 2 кВт поможет чувствовать себя комфортно в доме, не задумываясь о пиковом потреблении, то есть позволит включать одновременно не 1 или 2 прибора одновременно, а использовать весь необходимый спектр устройств. Стоимость системы в 2 кВт, в отличие от 1 кВт, достигает 250 000 рублей.
Конструктивные особенности комплексов.
Установочный комплект, как на 1, так и на 2 кВт, своей бесперебойной работой обязан наличию аккумуляторов, выравнивающих подачу тока и помогающих обеспечить дом энергией в пасмурные дни и темное время суток. Мощность любой системы можно увеличить за счет замены инвертора на более мощный. Так мощность с 1 кВт можно увеличить до 2 кВт, а 2 кВт солнечной батареи можно повысить до 3 кВт.
Более мощные солнечные установки иногда применяют совместно с коллекторами, с помощью которых солнечная батарея нагревает воду, идущую в дальнейшем на отопление.
Такое позволяют сделать только солнечные модули достаточного размера, которые могут обеспечить электричеством не одну семью.
При использовании в крайне отдаленных районах желательно иметь под рукой 1 – 2 резервных источников питания, для длительных периодов непогоды, при которых световые модули будут бесполезны.
Источник
Автономная солнечная электростанция для дачи
Код товара: 0800012
Наличие: на складе в Москве
Солнечная электростанция SA-1800 предназначена для использования на даче в качестве системы автономного электроснабжения в период весна – лето – осень. При добавлении к этому готовому комплекту бензогенератора или при увеличении количества солнечных панелей, возможно ежедневное использование электростанции круглый год.
Типичное суточное энергопотребление дачи составляет 2–3 кВт*часа, без учета нагревательных приборов (электроплиток, обогревателей). Эту цифру Вы можете проверить по своему счетчику на даче, если там есть сетевое электричество 220 Вольт. Либо, можете сравнить суточное потребление энергии своей дачи с расчетом ниже.
Два гелевых аккумулятора емкостью 200 А*ч и напряжением 12 Вольт способны запасти около 5 кВт*ч электроэнергии, которой при пасмурной погоде хватит для работы в течение 2 суток следующих электроприборов:
- Холодильник класса А с потреблением 850 Вт*час в сутки — 850 Вт*час
- Насос (100 Вт, 3 часа/день) — 300 Вт*час
- Энергосберегающие лампы освещения (5 шт. по 20 Вт по 3 часа/день) — 300 Вт*час
- Телевизор 21″ (50 Вт, 3 часа в день) — 150 Вт*час
- Ноутбук (50 Вт, 5 часов в сутки) — 250 Вт*час
- Пылесос (1500 Вт, работает 10 минут или 0,17 часа) — 250 Вт*час
- Зарядное устройство мобильного телефона (5 Вт, 3 часа) — 15 Вт*час
- Дрель (600 Вт, работает 10 минут или 0,167 часа) — 100 Вт*час
- Циркулярная пила (1500 Вт, работает 10 минут или 0,167 часа) — 250 Вт*час
Итого: 2,5 кВт*часа за сутки.
Мощности инвертора (1.8 кВт с пиковой пусковой мощностью до 3 кВт) достаточно для работы вышеперечисленного электрооборудования при условии, что мощные потребители (пылесос и циркулярная пила) будут включаться по очереди, а не одновременно.
4 солнечные батареи суммарной мощностью 600 Вт будут выдавать в солнечную погоду в Московской области около 3 кВт*час в день. С учетом количества пасмурных и солнечных дней в Московской области, среднесуточная выработка электроэнергии в летний период составит около 2–2,3 кВт*час в сутки, но если использовать эту электростанцию только по выходным дням, то за счет запаса электроэнергии в аккумуляторах можно рассчитывать на выработку от 3 до 5 кВт*час в сутки.
Месячная выработка электроэнергии от этих батарей составит (данные основаны не на теории, а на практике):
| Месяц | Месячная выработка электричества от панелей 600 Вт, кВт*час |
| Февраль | 32.0 |
| Март | 47.0 |
| Апрель | 50.0 |
| Май | 68.0 |
| Июнь | 62.0 |
| Июль | 62.0 |
| Август | 56.0 |
| Сентябрь | 39.0 |
| Октябрь | 25.0 |
Примечание: месячная выработка электричества указана для Московской области при условии, что солнечные панели ориентированы на юг и установлены под углом 45 градусов к горизонту, а также при условии, что на панели не попадает тень с 10 до 16 часов дня.
На основе приведенного выше расчета потребления электроэнергии на даче Вы можете сделать свой расчет и понять, достаточно ли для Вашего случая этого комплекта. Если недостаточно, то мы поможем выбрать необходимые компоненты для Вас — звоните по телефону 8 (495) 619-39-43 или напишите нам.
Состав и параметры солнечной электростанции для дачи:
- Солнечные батареи: CHN150-36M (12 В, 150 Вт) — 4 шт.
- Контроллер заряда: Epsolar LS2024R
- Инвертор: TBS Powersine Combi PSC1800-24-35 (1400 Вт ном. / 1800 Вт 10 мин.)
- Аккумуляторы: Delta GEL 12-200 (12 В, 200 А*ч) — 2 шт.
- Предохранитель с держателем: 160 А
- Комплект кабелей и разъемов: один комплект с длиной кабелей для солнечных панелей 10 м.
- Постоянное рабочее напряжение: 24 В.
- Переменное напряжение на выходе: 220 Вольт, 50 Гц, чистый синус.
- Тип входных контактов 220 В для подключения к сети или к генератору: евровилка на кабеле длиной 1,5 метра (либо зажимы под винт)
- Тип выходных контактов 220 В: евророзетка-тройник на кабеле длиной 1,5 метра (либо зажимы под винт)
- Максимальная выходная мощность: 1,8 кВт.
- Продолжительность работы при отсутствии солнца на нагрузку 2 кВт*час в сутки: 50 часов
- Температура эксплуатации оборудования: от -20°C до +50°C
- Температура эксплуатации солнечных панелей: от -40°C до +85°C
- Общий вес всех компонентов солнечной электростанции, кг: 195
Опции:
- замена солнечных батарей на батареи другой мощности (200, 270, 300 Вт)
- замена контроллера заряда на MPPT-контроллер или контроллер другой мощности
- замена аккумуляторов на аккумуляторы другой емкости
- замена инвертора на инвертор другой мощности (800 Вт, 2 кВт, 3 кВт, 5 кВт, 10 кВт)
- панель дистанционного управления инвертора (Universal Remote Control)
Монтаж электростанции:
При покупке солнечной электростанции Вы получаете подробную инструкцию по установке и эксплуатации этой модели со схемой соединений. Максимальное количество электрических соединений и настройка контроллера и инвертора уже сделаны при сборке и тестировании в техническом отделе компании Солнечные.РУ.
Покупателю остается только подключить аккумуляторы (прикрутить 2 клеммы) и закрепить солнечные батареи, ориентировав их на юг.
Любой человек, даже не разбирающийся в электрике, сможет произвести монтаж за один час.
Источник