суббота, 16 сентября 2017 г.

Солнечная панель на балконе. Общий план (10-00)


Есть несколько основных вариантов эксплуатации солнечной панели (СП):
  1. Автономная система на базе "СП - ШИМ/MPPT контроллер заряда-разряда - Аккумулятор - Инвертор". Самая затратная и сложная в эксплуатации система, слабое и дорогое звено - аккумулятор (хороший гелевый и стоит хорошо, живет относительно недолго). Обычный кислотный нельзя долго держать разряженным, это в большинстве случаев необратимо. Вариант OPzS/OPzV аккумуляторов пока не рассматривается.
  2. Неавтономная система на базе "СП - сетевой инвертор (Grid Tie)". По сути, сетевой инвертор - представляет собой MPPT-контроллер солнечной панели совмещенный с синхронным преобразователем, умеющим подстраиваться под вашу сеть по фазе и частоте, но генерирующий синус на пару вольт больше. В эксплуатации самая простая схема (СП к гриду, грид в розетку), так как не требует следить за мощностью подключаемых нагрузок: все что дает ваша СП на текущий момент выдается в сеть, а превышение по мощности компенсируется внешней сетью. Отсюда же и минус* - если СП дает больше энергии, чем потребляют ваши нагрузки - энергия просто улетает в сеть дальше вашего дома (подпитываете соседей). Однако следует отметить, что китайцами уже давно продаются грид-инверторы и датчик тока, учитывающие этот момент и принудительно ограничивающие выдачу мощности с панели. Например такой. Цены на отдельные power limiter-ы тянут от 90 вечнозеленых. Power limiter у меня в планах.
  3. Продажа по зеленому тарифу. Схема почти как в пункте 2, есть и с аккумуляторами, только инвертор нужен посерьезнее. Цены от 1000 вечнозеленых. Опять же, оправданно для частного дома.
* Обратите внимание, что современные электронные счетчики без включенного "зеленого тарифа" имеют блокировки обратного хода в лучшем случае, в худшем ваша выработка будет приплюсовываться. Потому Grid Tie можно рекомендовать при отсутствии данных ограничений в счетчике (старая дисковая модель), либо для счетчиков которые хотя бы просто останавливаются в моменты превышения генерации над потреблением.
Текущая солнечная мини-электростанция включает в себя:
  • б/у поликристаллическая солнечная панель на "240/270" Вт (мощность по количестсву ячеек, ибо взята с рук несколько лет назад и с содранными наклейками, потому о цене не спрашивайте)
  • ваттметр постоянного тока (60В/100А) с Ali-Express от 8$ https://ru.aliexpress.com/af/100a-wattmeter.html
  • счетчик электроэнергии-измеритель косинуса фи-ваттметр переменного тока до 16А однофазный с Ali-Express от 12$ https://ru.aliexpress.com/popular/digital-wattmeter.html
  • силовые медные провода общим сечением 8 кв.мм и длиной 5 м
  • однофазный Grid Tie инвертор на 600 Вт (с MPPT контроллером) с комплектным сетевым кабелем с Ali-Express от 80$ https://ru.aliexpress.com/cp/grid-tie-600w-online-shopping.html
  • сопутствующие крепежные и защитные элементы (4-ре П-образных фиксатора собственного изготовления, гофр для силовых проводов, анкерные болты, стопорные болты)
Условия для инсоляции не самые благоприятные:
  • сторона здания выходит на запад-юго-запад (вариант установки на крыше исключен условиями доступа)
  • на данный момент выбран вертикальный вариант ориентации панели (для минимизации парусности, максимальной защиты от осадков и загрязнений)

Потери

КПДgrid типовых грид-ти инверторов составляет 95-97% (его мы тоже проверим на практике чуть позже). Учтем и потери в проводах по постоянному току при 25 °С при токе (200Вт/32В=6.25А):

R = p*L/S = 0.0175 [Ом*мм^2/м] * 5*2 [м] / 8 [мм^2] = 0.021875 Ом.
Pпр = I*I*R = 6.25 * 6.25 * 0.021875 ~ 0.85 Вт.

Как известно, инсоляция оценивается по времени: кВт*час/кв.м в день (для каждого региона за временной период). Проведем теоретическую оценку выработки при вертикальной ориентации панели с помощью онлайн-бульбулятора http://solarelectricityhandbook.com/solar-irradiance.html




В хороший солнечный день фотоэлектрические элементы нагреваются до 40-60°С. Типовой поликристаллический модуль имеет температурный коэффициент 0.48%, то есть на каждый градус выше 25°С максимальная мощность выработки снижается на 0.48%. Зададимся наихудшим случаем в 35°С превышения. Тогда потери СП при 60°С составят:

kPt = 0.48 * dT = 0.48 * 35 = 16.8%, т.е. КПДсп составит 83.2%.

Выбираем регион, угол СП и коэффициент для времени года, умножаем коэффициент на мощность СП с учетом их КПД при нагреве минус потери в проводах, умножаем на КПД инвертора (потери преобразования) и получаем ориентировочную выработку кВт*час за световой день в это время года. К примеру, для сентября при вертикальной ориентации:

Wдень = ((k * Pп * КПДсп)-Pпр) * КПДgrid = ((2.88 * 0.2* 0.832)-0.00085) * 0.95 = 0.454 кВт*час/день

При оптимальном в 42° для СП выработка составит:

Комментариев нет:

Отправить комментарий

В комментариях уважайте собеседника, внимательно читайте посты и не додумывайте. Выход новых версий ПО, внешняя ссылка, переставшая работать с течением времени и т.п. не является основанием для претензий. Желающие спокойно подискутировать и высказаться — Welcome. Желающие спонсировать блог — Donate. Нарушение этих простых правил ведет к бану и удалению комментариев без предупреждения.