Солнечные электроустановки: Солнечная электроустановка в Московской области собственный опыт / Хабр

Развитие электроустановок солнечных электростанций. Машина Стирлинга. Самоочистка солнечных батарей.



Электроустановки солнечных электростанций. Машина Стирлинга. Самоочистка солнечных батарей. Сохранение солнечной энергии.

По данным аналитиков текущий объем рынка солнечных батарей составляет около 24 миллиардов долларов. На солнечную энергетику приходится менее 0,04% мирового производства энергии, но если покрыть солнечными панелями всего лишь 4% пустынь Земли, этого хватит, чтобы удовлетворить все потребности человечества в энергии. Пыль была одним из главных препятствий в строительстве солнечных электростанций (СЭС) в безжизненных засушливых регионах, но с новой технологией самоочистки солнечных батарей, возможно, там развернется масштабное строительство.

Не так давно, ученые нашли решение проблемы пыли. Они разработали самоочищающиеся солнечные батареи, чтобы решить проблему, которая, конечно не совсем, но тормозит развитие солнечной энергетики. Солнечные батареи будут сами очищать себя от пыли — такое раньше казалось трудно реализовать. Но ученые из Американского химического общества предложили выход — самоочищающиеся солнечные батареи на основе новых технологий, разработанных для космических полетов.

Основа инновационной технологии самоочистки солнечных батарей – тонкая прозрачная электрочувствительная пленка, которая наносится на стекло или пластиковое покрытие солнечных панелей. Если концентрация пыли достигает критического уровня — специальные датчики активизируют пленку, которая с помощью электрического разряда отталкивает пыль. Образуется «волна» пыли, которая толкает загрязняющие частицы к краям солнечной панели и сбрасывает их на землю. По такой технологии удаляется около 90% пыли в течение 2 минут. Для работы системы требуется совсем немного электроэнергии. Эта новая технология изначально разрабатывалась совместно с NASA для использования в полетах на Луну и Марс, которые известны своей пыльной и сухой средой.

Например, в Аризоне каждый месяц на солнечной панели осаждается примерно в 4 раза больше пыли, Ближний Восток, Австралия и Индия — еще более пыльные регионы. Пыль смывают водой, но это дорого, да и найти воду в пустыне, месте, где выгоднее всего устанавливать солнечные панели, весьма проблематично.

Ещё одну идею предложили американские учёные компании Stirling Energy. В большинстве солнечных электростанций (СЭС) огромные конструкции из зеркал концентрируют солнечную энергию, отдают ее теплоносителю, а тот приводит в действие большую центральную турбину. В установках компании Stirling Energy, под названием SunCatcher, каждая 13-метровая тарелка питает энергией свою машину Стирлинга, расположенную прямо в фокусе зеркала. Такая машина сама по себе выдает свои 25 кВт электричества. Таким образом, подобная установка может работать как автономно, так и в составе ансамбля из 30 000 себе подобных.

Машина Стирлинга — это система замкнутого цикла. В этой машине механическую энергию получают за счет внешнего источника тепла, что принципиально отличается от действия двигателей внутреннего сгорания, работающих под капотами большинства автомобилей. Внутри четырех цилиндров объемом по 95 см3 содержится газообразный водород – при нагревании и охлаждении он расширяется и сжимается, поршни в цилиндрах движутся туда-сюда, а от них вращается небольшой электрогенератор. И параболическая тарелка, и данный двигатель – плоды целого десятилетия упорной работы, которая проводилась в сотрудничестве с компанией Stirling Energy Systems.

Испытание электроустановки происходили в пустыне. Температура была около нуля, а небо было на 8% прозрачнее, чем обычно. Чем больше разница между холодным воздухом и жарким солнцем, тем эффективнее работает эта машина. И вот 25-киловаттная система начала выдавать электроэнергию. Коэффициент преобразования оказался самым высоким из всех, когда-либо достигнутых в коммерческих солнечных установках: 31,25% солнечной энергии, падающей на зеркальную тарелку, отдавалось в виде тока в электросеть.

Революционное преимущество новой технологии состоит в том, что солнечные лучи концентрируются в одном очень небольшом пятне. Это позволяет достичь средней температуры 800°С, сравните с 400°С, которые достигаются в рабочем режиме установки на базе параболического желоба, Кроме того, кривая, отражающая коэффициент полезного действия машины Стирлинга, имеет относительно длинное плоское плато. Иначе говоря, энергоотдача будет близка к максимуму, даже если солнце склоняется к закату или его прикрывают облака.

Модульная структура станции имеет и другое важное достоинство. Поскольку каждый 25-киловаттный SunCatcher работает на собственную машину Стирлинга и вырабатывает электроэнергию совершенно автономно, система не имеет таких узлов, которые в случае отказа угрожали бы работоспособности всей системы. В альтернативной конструкции с параболическим желобом все эти тысячи зеркал работают на одну центральную турбину, так что при остановке турбины хотя бы для профилактики подача электроэнергии сразу должна прекратиться. И еще один момент: вариант SunCatcher позволяет начать отпуск энергии задолго до того, как строительство электростанции будет закончено. Достаточно будет собрать первые 40 тарелок – «солнечную группу» – и станция начнет вырабатывать электроэнергию, для начала хотя бы 1 МВт.

Брюс Осборн, президент и компании Stirling Energy, считает этот результат просто дополнительным подтверждением тому, что он давно уже знал: система SunCatcher достаточно созрела, чтобы выйти из стен лаборатории. «Этап, который можно назвать интеллектуальным прорывом, позади, – говорит президент. – Нам остается только взять полученные прототипы и сделать из них недорогие конструкции для массового производства. Слово за инженерами». Для этой цели компания Stirling Energy заключила крупномасштабные контракты с двумя предприятиями из Южной Калифорнии. Те обещают построить 70 000 установок, которые дадут энергию для миллионов жилищ.

Проблему, которая изрядно обесценивает все варианты солнечной энергетики: солнце село – рабочий день закончен, решили США и Испания.

Как известно, в Аризоне летом жарко, как в пекле, так что кондиционеры у людей работают до 9 –10 часов вечера. Зато горячую жидкость хранить гораздо проще, чем электроэнергию. Как сказал один из промышленников, в 5-долларовом термосе с горячей водой хранится столько же энергии, сколько в 150-долларовой батарее ноутбука. Только в одном случае это тепловая энергия, а в другом – электрическая, переведенная в электрохимические связи. Принцип хранения тепловой энергии реализован в двух 50-мегаваттных электростанциях, которые к концу этого года практически построены в Испании. При них располагаются гигантские термосы, заполненные расплавленной солью. В США один такой тепловой энергоаккумулятор введён в эксплуатацию в 2011 году. Его построили в Джила-Бенд, штат Аризона. 280-мегаваттная электростанция Solana, которую строит испанская компания Albengoa Solar, тоже спроектирована по схеме параболического желоба. При ней также предполагается установить термос-теплохранилище, который позволит электростанции работать без всякого солнца в течение шести часов. «Мы можем построить станцию, которая будет работать круглые сутки, – говорит Фред Морзе, консультант из Albengoa Solar, – но только в этом нет никакого коммерческого смысла». Ведь электростанция должна удовлетворять потребность в электроэнергии в те часы, когда эта потребность существует и когда цена на электричество наиболее высока.

Выпуском солнечных батарей на пленочной основе, то есть вместо фотоэлементов на кремниевой основе использовалась тонкая пленка из теллурида кадмия, занялась компания First Solar. Себестоимость их продукции составляет вдвое меньше, чем стоимость аналогичных батарей на кремниевой основе, причем этот показатель продолжает снижаться. С 2006 по 2007 год First Solar увеличила объемы производства в четыре раза. Сейчас суммарная мощность выпускаемых за год батарей составляет 396 МВт, а в 2012 году должна достигнуть 1000 МВт.

Представители Научного центра прикладных исследований (НЦеПИ) Объединённого института ядерных исследований в Дубне представили новую разработку — «звездную батарею». В основе батареи лежит гетероэлектрик — новое вещество на основе наночастиц золота и серебра — открытый специалистами НЦеПИ и запатентованный в России. Гетероэлектрик «загоняет» состоящий из волн разной длины солнечный свет на одну частоту, тем самым, повышает эффективность батареи.

Источник питания состоит из двух основных элементов: гетероэлектрического фотоэлемента, преобразующего видимый и инфракрасный свет в электричество, и гетероэлектрического конденсатора, накапливающего энергию. Подобный элемент обладает уникальной способностью работать не только днём, но и ночью, используя видимые и инфракрасные световые потоки, из-за чего его и назвали «звездной батареей». Преимущества этой батареи, в том, что эффективность преобразования видимого спектра в электроэнергию составляет 54%, а инфракрасного света в электроэнергию — 31%. Кроме того, фототок гетероэлектрического фотоэлемента вчетверо выше, чем у солнечных батарей.

Производство электроэнергии с помощью солнечных батарей экологически безопасно, но вот само их создание загрязняет окружающую среду многими вредными веществами. Поэтому профессор Дэвид Крисвелл из Института космических систем в городе Хьюстон, США, на заседании американского Геофизического союза, где обсуждались альтернативные экологические источники энергии, рассказал о своих идеях по созданию электростанций на Луне. Его лунные установки будут аккумулировать солнечную энергию и передавать ее на Землю в виде микроволновых лучей. Изобретатель утверждает, что этот способ экологичен, источник энергии почти неисчерпаем, а добыча в конечном счете не требует механических усилий и денежных затрат. А для начала, по мнению Крисвелла, нужно решить проблему строительства лунных электростанций, которые будут сооружаться из лунных материалов. Породы Луны богаты кремнием, кислородом, кальцием, алюминием, титаном, магнием и другими элементами периодической системы Менделеева, необходимыми для производства основных элементов электростанций, — кремниевых фотоэлектрических преобразователей, ферменных конструкций, кабелей, СВЧ-устройств и так далее. Строительство энергетических объектов можно будет поручить роботам, которые уже сегодня способны осуществлять такие работы.

Единственная проблема, которая, по словам ученого, может помешать осуществлению проекта, — это отказ правительства США в финансировании, хотя денег нужно всего ничего — 60 миллиардов долларов, что только в три раза превышает бюджет космической программы «Аполлон». На Луне нет атмосферы, и как следствие этого, помех для солнечного света — облаков и атмосферной пыли. На ее поверхность поступает более широкий диапазон излучений, чем на Землю. Да и гораздо выгоднее использовать уже имеющуюся площадку — Луну, нежели организовывать новые — искусственные спутники.

Серьезная угроза для безопасной работы станции на Луне — это микрометеориты, которые могут повредить поглощающие элементы. По мнению специалистов NASA, в этом случае пять таких энергостанций надо монтировать на экваторе спутника. Тогда в любой момент времени две или три из них будут находиться на дневной стороне и работать на полную мощность, а остальные — на ночной, то есть защищенной стороне. По расчетам Крисвелла, проект должен окупиться в течение пяти лет.

О том, как передать на нашу планету энергию, полученную в космосе, ученые спорили давно, были даже попытки продемонстрировать на Земле работоспособность одного из предлагаемых способов. Так называемая беспроводная передача энергии из космоса понималась как передача энергетического луча с геостационарных спутников на поверхность нашей планеты. На управляемом Францией острове Реюньон в Индийском океане полным ходом идет строительство установки для беспроволочной передачи электроэнергии. То, что недавно казалось фантастикой, становится былью: впервые в истории человечества ток будет передаваться буквально по воздуху. Опробуют новый метод в одной из деревень острова, которая находится на дне глубокого каньона. Поэтому проложить туда обычную линию электропередач невозможно.

Облегчит жизнь островитянам технология, которая применяется в обычных микроволновых печах. Действует она следующим образом: ток из сети сначала преобразуется в микроволны с помощью такого же, как в обычных печах, устройства, только работающего на иных частотах. Затем направленные волны посылаются на приемные антенны. Те улавливают пучки микроволн и снова превращают их в постоянный ток, пригодный к употреблению.

Как известно, привычное для нас электроснабжение по проводам достаточно эффективно лишь при наличии расположенной поблизости электростанции. Финансовые затраты быстро возрастают по мере увеличения расстояния до потребителя, одновременно растут и потери энергии. Поэтому специалисты считают, что микроволновая технология может оказаться востребованной при передаче энергии с Луны на Землю.



2.1.2. Солнечная электроэнергетика — Энергетика: история, настоящее и будущее

2.1.2. Солнечная электроэнергетика

Солнечная энергия может быть превращена в электрическую двумя основными путями: термодинамическим и фотоэлектрическим.

При термодинамическом методе электрическую энергию за счет использования солнечной энергии можно получать с использованием традиционных схем в тепловых электроустановках, в которых теплота от сгорания топлива заменяется потоком концентрированного солнечного излучения. Принципиальная схема получения электрической энергии в солнечной теплоэлектростанции представлена на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Принципиальная блок-схема солнечной теплоэлектростанции

Существуют солнечные теплоэлектростанции трех типов:

башенного типа с центральным приемником-парогенератором, на поверхности которого концентрируется солнечное излучение от плоских зеркал-гелиостатов;

параболического (лоткового) типа, где в фокусе параболоцилиндрических концентраторов размещаются вакуумные приемникитрубы с теплоносителем;

тарелочного типа, когда в фокусе параболического тарелочного зеркала размещается приемник солнечной энергии с рабочей жидкостью.

Станции башенного типа состоят из пяти основных элементов: оптической системы, автоматической системы управления зеркалами и станцией в целом, парогенератора, башни, которая удерживает гелиоприемник и системы преобразования энергии, включающей теплообменники, аккумуляторы энергии и турбогенераторы.

Принципиальная схема солнечной электростанции башенного типа показана на рис. 2.7.

Так как в такой электростанции используется прямое солнечное излучение, концентрирующие гелиосистемы должны иметь систему наблюдения за Солнцем, при этом каждый из гелиостатов ориентируется в пространстве индивидуально.

Температура, которую можно получить на вершине башни с помощью зеркальных концентраторов, составляет 300–1500°С. В одном модуле можно получить мощность, не превышающую 200 МВт, что связано со снижением эффективности переноса энергии от наиболее удаленных концентраторов на вершину башни.

Рис. 2.7. Схема солнечной электростанции башенного типа

Мировая практика эксплуатации станций башенного типа доказала их техническую осуществимость и работоспособность. Основными недостатками таких установок являются их высокая стоимость и значительная площадь, которую они занимают. Так, для размещения башенной электростанции мощностью 100 МВт необходима площадь 200 га.

Рис. 2.8. Солнечная термодинамическая электростанция «Solar Two»

Демонстрационная солнечная термодинамическая электростанция «Solar Two» (рис. 2.8) работала и развивалась с 1981 по 1999 годы в пустыне Мохаве (Калифорния, США). Ее мощность превышала 10 МВт. Солнечную башню этой станции окружали 1926 гелиостатов общей площадью 83000 м 2. Интересно, что солнечный свет грел не воду, а промежуточный теплоноситель – расплавленную смесь нитратов натрия и калия. От нее уже закипала вода, дающая пар для турбин. В 1999 году ученые переоборудовали эту станцию в гигантский детектор черенковского излучения для изучения воздействия космических лучей на атмосферу.

Свет от сотен больших зеркал столь ярок, что заставляет светиться пыль и влагу в воздухе, благодаря чему и видны лучи, окружающие красивую белую башню. На переднем плане видны стоящие рядом с зеркалами фотоэлектрические панели с концентраторами. Зеркала же, направленные на солнечную башню, с этого ракурса не видны.

Солнечная электростанция в Севилье (PS1), Испания (фото Solucar)

Запуск современной солнечной электростанции башенного типа состоялся 30 марта 2007 года в районе Санлукар-ла-Майор недалеко от Севильи (Испания). Красивая бетонная башня высотой 115 м и 624 зеркала гелиостатов площадью 120 м 2 каждое обеспечивают паром паротурбинную установку мощностью 11 МВт, достаточной для снабжения электроэнергией 6000 домов, экономя тем самым 18000 тонн углеродных выбросов в год.

Рядом с данной станцией уже идет строительство еще одной подобной станции (PS2), но более мощной. Будет установлено примерно 1255 зеркал. Расчетная мощность электростанции – 20 МВт. Запуск второй станции сократит выбросы СО₂ в атмосферу на 54 000 тонн в год и обеспечит электроэнергией

около 18 000 домов. А всего к 2013 году различные по принципу действия солнечные установки, которые будут установлены на площадке в Санлукар-ла-Майор, будут иметь суммарную электрическую мощность 300 МВт, что достаточно для удовлетворения потребностей в электроэнергии такого города, как Севилья.

Рис. 2.9. Схема солнечной электростанции параболического типа

В солнечных электростанциях параболического типа (рис. 2.9) используются параболические зеркала (лотки), концентрирующие солнечную энергию на приемных трубках, которые расположены в фокусе конструкции и содержат в себе жидкостный теплоноситель. Эта жидкость нагревается приблизительно до 400°С и прокачивается через ряд теплообменников, при этом вырабатывается перегретый пар, который приводит в действие обычный турбогенератор для выработки электрической энергии.

Станции параболического типа применяются все шире благодаря более простой системе слежения за Солнцем и меньшей материалоемкости. Удельная стоимость станций параболического типа близка к удельной стоимости АЭС.

а

б

Рис. 2.10. Солнечная установка тарелочного типа: а – схема солнечной установки тарелочного типа; б – солнечная установка мощностью 10кВт на солнечной электростанции в Аlmeria (Испания)

Вид на станцию PS1 с высоты птичьего полёта. На заднем плане видна площадка, которую готовят под PS2 (фото Solucar)

В установках тарелочного типа (рис. 2.10) используются параболические тарелочные зеркала (похожие по форме на спутниковую тарелку), которые фиксируют солнечную энергию на приемнике, расположенном в фокусе каждой тарелки.

Жидкость в приемнике нагревается до 1000°С и ее энергия используется для выработки электрической энергии либо в двигателе Стирлинга, либо в установке, работающей по циклу Брайтона. Установки имеют систему слежения за Солнцем. Ввиду эффекта аберрации в связи с отклонением от идеальной формы и других конструктивных факторов максимальный диаметр тарелок не превышает 20 м при мощности до 60–75 кВт. Удельная стоимость солнечной электростанции тарелочного типа может быть меньше, чем электростанций башенного и параболического типов.

Солнечная электростанция компании Solucar в Санлукар-ла-Майор проверяет в деле самые разные технологии. Например, параболические концентраторы с двигателями Стирлинга и длиннющие параболические (в поперечном сечении) зеркала с трубами для разогрева теплоносителя (фото Solucar).

Длинные параболические (в поперечном сечении) зеркала с трубами для разогрева теплоносителя (фото Solucar)

Солнечные электростанции наиболее эффективны в районах с высоким уровнем солнечной радиации и малой облачностью. Их к.п.д. может достигать 20%, а мощность 100 МВт.

Солнечная фотоэнергетика представляет собой прямое преобразование солнечной радиации в электрическую энергию. Принцип действия фотоэлектрического преобразователя основывается на использовании внутреннего фотоэффекта в полупроводниках и эффекта деления фотогенерированных носителей зарядов (электронов и дырок) электронно-дырочным переходом или потенциальным барьером типа металл–диэлектрик–полупроводник. Фотоэффект имеет место, когда фотон (световой луч) падает на элемент из двух материалов с разным типом электрической проводимости (дырочной или электронной). Попав в такой материал, фотон выбивает электрон из его среды, образуя свободный отрицательный заряд и «дырку». В результате равновесие так называемого p – n -перехода нарушается и в цепи возникает электрический ток. Строение кремниевого фотоэлемента показано на рис. 2.11.

Чувствительность фотоэлемента зависит от длины волны падающего света и прозрачности верхнего слоя элемента. В ясную погоду кремниевые элементы вырабатывают электрический ток приблизительно силой 25 мА при напряжении 0,5 В на 1 см 2 площади элемента, то есть 12–13 мВт/см 2 . Теоретическая эффективность кремниевых элементов составляет около 28%, практическая – от 14 до 20%.

При последовательно-параллельных соединениях солнечные элементы образуют солнечную (фотоэлектрическую) батарею. Мощность солнечных батарей, которые серийно выпускаются промышленностью, составляет 50–200 Вт. На рис. 2.12 показаны фотоэлектрические батареи для маяка на о. Змеиный (Украина). На солнечных фотоэлектрических станциях солнечные батареи используются для создания фотоэлектрических генераторов. На рис. 2.13 изображены состав и блок-схема солнечной фотоэлектрической станции. Срок службы такой станции составляет 20–30 лет, а эксплуатационные затраты минимальные.

 

Рис. 2.11. Схема кремниевого фотоэлемента

Фотоэлектрические панели

Недостатками плоских фотоэлементов для получения электрической энергии являются их высокая стоимость (до 5 дол.США/Вт) и значительные площади, необходимые для размещения фотоэлектростанции.

Рис. 2.13. Блок-схема солнечной фотоэлектрической станции

Система фотоэлектрического освещения ботанического сада

Рис. 2.12. Фотоэлектрическая система энергоснабжения комплекса на о. Змеиный мощностью 10 кВт

Одним из путей совершенствования фотоэнергетики является создание концентрирующих фотоэлементов. Система концентрации солнечной энергии состоит непосредственно из концентраторов и системы слежения за положением Солнца, так как концентрирующие фотоэлементы воспринимают только прямое солнечное излучение.

Сегодня основой для создания концентрируемых солнечных элементов служит кремний. Так, на основе кремния в Австралии созданы элементы со степенью концентрации k =11 и к.п.д. 21,6%, в США выпускаются кремниевые элементы с k =40 и к.п.д. 20%.

Для повышения эффективности фотоэлектрического преобразования солнечной энергии в качестве исходного материала применяют арсенид галлия, фотоэлектрические потери которого при высоких температурах значительно ниже, чем у кремния.

На основе арсенида галлия созданы двухи трехкаскадные элементы с высокой эффективностью работы при степени концентрации 1000 и больше. Уже созданы лабораторные образцы солнечных элементов площадью 0,5 см 2 с k =500 и к.п.д. 40%.

Прогнозы специалистов в области фотоэлектрического преобразования солнечного излучения показывают, что наиболее перспективными будут концентраторы с k =1000, работающие с многокаскадными арсенидгаллиевыми солнечными элементами нового поколения.

Рис. 2.14. Схема солнечной аэростатной электростанции: 1 – прозрачная оболочка; 2 – поглощающая оболочка; 3 – паропровод; 4 – трубопровод с водяными насосами; 5 – паровая турбина с генератором; 6 – конденсатор; 7 – ЛЭП

Модульный тип фотоэлектрических преобразователей позволяет создавать установки любой мощности и делает их весьма перспективными

Один из эффективных способов использования фотоэлементов – фотоэлектрический транспорт. Многие фирмы создают автомобили на солнечных фотоэлементах. В 1980 г. изготовлен первый солнечный самолет «Солар Челленджер», который может пролететь 160 км.

Существенным недостатком существующих солнечных энергетических установок является неравномерность их работы, что связано с изменением потока солнечного излучения, достигающего поверхности Земли, вызванного погодными условиями, сменой времен года и временем суток.

Солнечные аэростатные электростанции могут стать одним из возможных новых направлений, позволяющих более эффективно использовать солнечную энергию. У солнечных аэростатных электростанций основной элемент – аэростат – может быть вынесен на несколько километров над поверхностью Земли, выше облаков, что обеспечивает непрерывное использование солнечной энергии в течение дня (рис. 2.14, 2.15). Принципиальная схема работы солнечной аэростатной электростанции (САЭС) с паровой турбиной заключается в поглощении поверхностью аэростата солнечного излучения и нагрева за счет этого водяного пара, находящегося внутри (см. рис. 2.14). При этом оболочка аэростата выполняется двухслойной. Солнечные лучи, проходя через наружный прозрачный слой, нагревают внутренний слой оболочки с нанесенным покрытием, поглощающим солнечное излучение. Находящийся внутри оболочки водяной пар нагревается поступающим через оболочку тепловым потоком до 100–150°С. Прослойка газа (воздуха) между слоями, выполняя роль теплоизоляции, уменьшает потери тепла в атмосферу. Давление пара практически равно давлению наружного воздуха. Водяной пар по гибкому паропроводу подается на паровую турбину, затем конденсируется в конденсаторе, вода из конденсатора вновь подается насосами во внутреннюю полость оболочки, где испаряется при контакте с перегретым водяным паром. К.п.д. такой установки может составить 25%, причем благодаря запасу водяного пара во внутренней полости аэростата установка может работать и ночью. При диаметре аэростата 150 м и размещении на высоте 5 км установка может иметь мощность 2 МВт.

 

Рис. 2.15. Аэростатная солнечная электростанция: 1 – оболочка баллона аэростата; 2 – тонкопленочные солнечные элементы; 3 – канат с электрическим кабелем; 4 – барабан; 5 – электромотор7редуктор; 6 – инвертор

 

Аэростатные солнечные электростанции могут быть размещены в черте города

Такие САЭС могут размещаться в нескольких сотнях метров над поверхностью земли с силовой паротурбинной установкой на земле или над поверхностью моря с силовой установкой на заякоренных платформах, к которым также крепится аэростат. При расположении аэростата на высоте 5–7 км обеспечивается работа САЭС, не зависящая от погодных условий. При этом силовая паротурбинная установка может размещаться на земле или в люльке аэростата с передачей электроэнергии по кабелю на землю. В настоящее время имеется опыт использования таких САЭС в Тайване.

Первая опытно-промышленная САЭС «Черная жемчужина», введенная в эксплуатацию в 2003 г., состоит из приемника солнечной энергии в виде нескольких слоев гибких сферических оболочек. Важным достоинством конструкции является то, что пар, нагнетаемый компрессором в разделенное на отсеки пространство между прозрачной и поглощающей оболочкой, благодаря автоматизированной системе клапанов циркулирует только на освещенной стороне. Такая САЭС мощностью 5 МВт занимает площадь 0,3 км 2. В другой САЭС «Черная луна», введенной в действие в 2005 г., центр оболочки диаметром 300 м находится на высоте 450 м, что позволило резко сократить используемую площадь. На основании положительного опыта эксплуатации этих САЭС Тайвань предусматривает их широкое строительство.

Другим возможным направлением использования в ХХI в. солнечной энергии является создание солнечных орбитальных электростанций с солнечными батареями, аккумулирующими энергию Солнца и преобразующими ее в микроволновое или лазерное излучение, направленное на Землю, где оно воспринимается специальными антеннами и затем преобразуется в электрическую энергию.

В качестве преобразователей солнечной энергии в электрическую обычно служат солнечные элементы, которые соединяют вместе, образуя солнечные батареи.

В космосе, где нет атмосферы, облаков, смены дня и ночи, на единицу площади поступает круглосуточно солнечной энергии в десять раз больше, чем на земной поверхности. Исследовательские работы по солнечным орбитальным электростанциям начались в 70-е годы ХХ века в США, СССР и других странах.

В настоящее время работы над созданием таких станций ведутся в США, России, Японии и других странах с использованием новейших научно-технических достижений в фотоэлектрической энергетике, электронике и робототехнике. При этом дальнейшего решения требуют такие технические вопросы, как снижение массы орбитальных электростанций, затрат по выводу оборудования в космос и др.

Япония предусматривает на уровне 2030 г. собрать на орбите на высоте 36 тыс.км солнечную электростанцию, передающую электроэнергию на Землю в виде микроволнового луча, прием ее будет осуществляться наземной антенной. Важным достижением является получение недавно учеными из Японского космического агентства элементов, преобразующих энергию солнечного излучения в лазерный пучок с к.п.д. 42%.

Солнечные батареи международной космической станции

Для реализации таких сложных и дорогостоящих проектов, как создание солнечных орбитальных электростанций, важнейшим фактором является международное сотрудничество.

Гибридная солнечная электростанция | SolarSoul.net ☀️

Гибридная солнечная электростанция представляет собой электроустановку для генерации солнечной электроэнергии, которая может использоваться как для автономного электроснабжения, так и для продажи излишков производимого тока по государственной программе «зеленого тарифа». Данная установка сочетает в себе функции как сетевой, так и автономной СЭС, работая по принципу резервного обеспечения и питания от сети.

Принцип работы гибридной солнечной электростанции

Когда солнечной интенсивности достаточно, солнечные батареи генерируют электричество, подавая ее на гибридный инвертор и от него происходит питание электропотребителей. Излишки электроэнергии направляются от инвертора к аккумуляторным батареям, и происходит процесс их подзарядки. В случае, если аккумуляторы полностью заряжены, излишки энергии «сбрасываются» в сеть для продажи ее по «зеленому тарифу».

В периоды продолжительной пасмурной погоды, например зимой, когда солнечный день короткий и частые осадки, солнечные панели работают не на полную мощность, вся производимая электроэнергия идет для покрытия потребления дома. Если энергии от солнечной электростанции не хватает, то питание осуществляется из аккумуляторов или сети. Приоритетность источника резервного питания можно выбирать в настройках инвертора.

Как результат – минимальное потребление электричества из сети (максимальная автономия) и окупаемость благодаря продаже излишков электроэнергии летом, весной и осенью.

Комплектация гибридной СЭС:

• Солнечные батареи
• Гибридный инвертор
• Аккумуляторные батареи
• Вспомогательные комплектующие (кабель, система защиты, система крепления, коннекторы)

Гибридная солнечная электростанция будет отличным решением в случае, если:

• Отсутствует электросеть, или ее подключение планируется через некоторое время. На момент отсутствия сети, электростанция будет работать по схеме автономной СЭС – питать дом от солнечных батарей и аккумуляторов, а уже после подведения сети к дому позволит зарабатывать деньги, продавая электроэнергию энергетической компании.
• В сети довольно часто происходят отключения электропитания, которые длятся более нескольких часов. При длительных отключениях (более суток) обычный бесперебойный блок питания не сможет обеспечить необходимого количества электроэнергии. Гибридная солнечная электростанция будет снабжать дом от солнечных панелей, а в момент их отключения, например ночью, использовать электроэнергию с аккумуляторов. Днем, когда солнце довольно активное, электростанция заряжает аккумуляторные батареи для использования их ночью или в пасмурные дни.
• Владелец домохозяйства планирует установить автономную систему электроснабжения, которая реально сможет себя окупить. За счет того, что излишки электричества станция позволяет продавать по зеленому тарифу, прибыль от них покрывает затраты на ее покупку. Срок окупаемости, при этом, будет дольше, чем в сетевых СЭС, однако в отличие от автономных, экономический эффект действительно будет.

Безусловно, гибридная СЭС является наиболее функциональным типом из всех солнечных электростанций. Она сочетает в себе все преимущества всех видов солнечных станций. В то же время, гибридная станция имеет ряд недостатков:

• Большее значение капитальных затрат. За счет широкой функциональности и большого количества комплектующих, является самой дорогой СЭС среди всех трех типов.
• Ограниченность инвертора. Как правило, гибридные инверторы напряжения имеют степень пыле-влагозащиты IP20 и существенные ограничения по температуре окружающей среды. Это не позволяет использовать их на улице или в холодных / запыленных помещениях.
• Долгий срок окупаемости. При частом использовании аккумуляторных батарей и их регулярных заменах (каждые 3-8 лет) окупаемость гибридной электростанции может достигать более 8-10 лет.
• Несмотря на свою автономность, в случае длительной пасмурной погоды гибридная электростанция может не обеспечить полноценное электропитания домов (днем не успеет полностью зарядить аккумуляторные батареи).

Достаточно часто, специалисты в сфере солнечной энергетики, как альтернативу гибридные солнечной электростанции предлагают своим клиентам установить систему сочетание «сетевая СЭС + бесперебойный блок питания (UPS)».

Принцип системы таков: сетевая солнечная электростанция продает электроэнергию государству, а в случае исчезновения электропитания из сети, бесперебойный блок, в сочетании с аккумуляторами, обеспечит резервное питание необходимых электропотребителей. Такая схема исполнения примерно аналогична гибридной СЭС по стоимости, однако не сможет полностью заменить ее в случае затяжного отключения электроэнергии.

В то же время, экономический эффект системы «сетевая СЭС + ИБП» будет ощутимее. Дело в том, что для обеспечения бесперебойного питания могут использоваться не гелевые, а например, agm АКБ, которые имеют меньше циклов заряда / разряда и стоят дешевле. Кроме того, как показывает практика, при использовании бесперебойника, АКБ «проживает» дольше, поскольку аккумулятор находится в буферном режиме с постоянной подзарядкой и неглубоким разрядом, что являются оптимальными условиями для работы АКБ.

Принимать решение о том, стоит ли покупать гибридную солнечную электростанцию нужно, отталкиваясь от требований и особенностей объекта, на котором она будет установлена. В любом случае, все солнечные электростанции любого типа является шагом вперед к экологически чистому будущему и энергетической независимости.

Источник: https://sun-energy.com.ua/

Солнечные батареи — Как заземлить солнечные батареи?

Солнечные батареи как элемент электроснабжения дома, нуждаются в защите, как любое электрооборудование. В этом материале мы расскажем, как заземлить солнечные панели и не только.

Одной из главных причин выхода из строя оборудования, как самих фотоэлектрических станций (далее ФЭС), так и оборудования пользователя, служат замыкание токоведущих частей на землю, импульсные помехи разрядом молний, а также замыкание на корпус электрических приборов.

В результате того, что электроустановки, как правило, функционируют в неблагоприятных условиях —  это воздействие атмосферных осадков, эксплуатация в пыльной, влажной и т.п. среде, что приводит к разрушению изоляции проводки, образованию токопроводящей влажной и пыльной пленки на изоляторах, конденсированию влаги между обмоткой и корпусом электроприбора. Все это ведет к появлению потенциала на корпусах электроустановок. В некоторых случаях подобный потенциал представляет собой повышенную опасность для человека и оборудования.

Часто, установленные в домах и офисах, системы защиты (стабилизаторы напряжения, сетевые фильтры и т.п.) не выполняют своих функций именно из-за отсутствия на объекте качественного заземления.

Заземлением солнечных батареи и других электроустановок называется намеренное электрическое соединение ее корпуса и заземляющего устройства для обеспечения электробезопасности.

Защитное заземление имеет своей целью защиту электрооборудования и человека от касания корпуса электроустановки или др. ее частей, которые оказались под напряжением, причем чем ниже сопротивление заземляющего устройства, тем лучше.

Кроме этого без заземления не будут в полной мере выполнять свою функцию защитные устройства, такие как стабилизатор, УЗО, фильтр высокочастотных помех, грозозащита, молнияотводы и т.п., так как принцип работы всех этих устройств основан на «сбрасывании лишнего электрического импульса»  в землю.

Чтобы обеспечить заземление солнечных батарей для дома, необходимо соединить между собой проводником все солнечные батареи (корпус), установленные на объекте, а также соединить их с конструкцией, на которой они закреплены (в случае если она металлическая) и подключить этот проводник к контуру заземления. 

Контуры заземления могут быть выполнены по разным технологиям, но должны соответствовать требованиям для эксплуатации электроустановок в данном регионе.

В отличие от традиционных технологий, которые потребуют 1-2 дня (требуется выбрать 1-2 м3 грунта, сварить металлические уголки, а затем восстановить нарушенный почвенный покров), готовый комплект модульного заземления позволит Вам своими руками за несколько часов и без земляных работ смонтировать качественное и долговечное заземление, не нарушая существующего ландшафта возле Вашего дома! Подробнее о предлагаемых нами комплектах заземления здесь…

Купить комплект заземления можно также в нашем офисе…

КАРБОН КНС ᐈ заказать качественные солнечные панели для дома

Солнечная панель

«Карбон КНС» не просто поможет купить солнечную батарею для дачи или дома, а предоставит полный перечень услуг «под ключ» в Киеве, Одессе, Херсоне, Николаеве и других городах на всей территории Украины:

• Подберем оптимальные локации для установки солнечных панелей (батарей) на целевом участке.
• Рассчитаем потенциально возможную производительность электроустановки для конкретных условий и максимально адаптируем ее к потребностям вашего домохозяйства.
• Подготовим проект на основе фотоэлектрических модулей и вспомогательного оборудования по вашему выбору — у нас большой опыт работы со всеми ведущими мировыми производителями.
• Закажем и доставим оборудование на объект.
• Произведем монтаж солнечных панелей и других компонентов автономной электросистемы, после чего запустим установку в эксплуатацию.
• При необходимости решим юридические и технические вопросы подключения к электросети общего пользования для продажи излишков электрической мощности по зеленому тарифу.
  На солнечные батареи для дома предоставляется официальная гарантия производителя. В договоре прописываются гарантийные обязательства относительно выполненных компанией «Karbon CNS» работ.

Рассчитать стоимость

Предложим лучшую в Украине стоимость солнечных батарей для дома

Мы напрямую сотрудничаем с производителями фотоэлектрических модулей, поэтому у нас — широкий выбор солнечных панелей:

• из монокристаллического и поликристаллического кремния;
• всех доступных размеров;
• в классическом исполнении и черные солнечные панели с более высокой эффективностью.

Закажите автономное энергообеспечение дома на основе солнечных батарей у профессионалов. Вы перестанете беспокоиться о работоспособности отопления, водоснабжения от скважины и других важных систем при аварийном отключении. В некоторых случаях, например, для дач в удаленных районах, это самый дешевый способ получить электричество, а с ним — желанный комфорт.

Солнечные панели — Eesti Energia

Начинайте вырабатывать электричество сами и экономить на нём!

Разумная инвестиция в более зеленое будущее

Солнечные панели – это лучший способ начать самостоятельно производить на 100% чистую энергию, сэкономить затраты на электроэнергию и повысить ценность недвижимости.

Мы предлагаем бизнес-клиентам и квартирным товариществам три возможности использования солнечной энергии – солнечную энергию по принципу «под ключ», солнечную энергию в рассрочку и солнечную энергию как услугу без самофинансирования.

Читать подробнее

Найдите наиболее подходящее решение

Солнечная энергия

---

Подходит для вашего бизнеса или квартирного товарищества, если
вы хотите самостоятельно инвестировать в солнечную электростанцию и стать производителем электроэнергии

Инвестиция
Общая стоимость солнечной электростанции в соответствии с
ценовым предложением

Ежемесячная плата
Отсутствует

Срок договора
Нет обязывающего договора после завершения строительства
солнечной электростанции

Владелец солнечной электростанции
Клиент

Запросить предложение Подробнее о решении »

Солнечная энергия в рассрочку

---

Подходит для вашего бизнеса, если
вы хотите инвестировать в солнечную электростанцию и стать производителем электроэнергии, но хотите распределить инвестиции в строительство парка на более длительный период времени, оплачивая парк в рассрочку

Инвестиция
Общая стоимость солнечной электростанции в соответствии с ценовым предложением.
Первый взнос от
0 €

Ежемесячная плата
Согласно графику рассрочки
Не добавляется никаких договорных или административных плат

Срок договора
До 10 лет

Владелец солнечной электростанции
Eesti Energia до оплаты последнего взноса

Запросить предложение Подробнее о решении »

Солнечная энергия как услуга

---

Подходит для вашего бизнеса или квартирного товарищества, если вы
не хотите делать собственные инвестиции или заниматься обслуживанием и управлением

Инвестиция
0 €

Ежемесячная плата
Плата в соответствии с ежемесячным объемом производства электроэнергии и согласованной ценой на электроэнергию

Срок договора
5-25 лет

Владелец солнечной электростанции
Eesti Energia

Запросить предложение Подробнее о решении »

Типовые решения

	Плоская крыша	Двускатная крыша	Наземная установка
Годовое потребление	50 000 кВт⋅ч	100 000 кВт⋅ч	0 кВт⋅ч
Необходимая свободная площадь на земле или на крыше	650 м2	600 м2	1 300 м2
Мощность системы (солнечные панели)	64 кВт	120 кВт	250 кВт
Мощность системы (инвертор)	50 кВт	100 кВт	200 кВт
Количество панелей	180	330	700
Годовая выработка	60 000 кВт⋅ч	110 000 кВт⋅ч	230 000 кВт⋅ч
Стоимость без НСО	44 900 евро	79 000 евро	149 000 евро
Ежемесячный платеж для решения в рассрочку без НСО	694,36 € Первый платеж 10 000 € Период 60 месяцев	1 007,42 € Первый платеж 25 000 € Период 120 месяцев	1 991,41 € Первый платеж 60 000 € Период 120 месяцев
Выигрыш в деньгах за 25 лет*	110 000 евро	184 000 евро	315 000 евро
Норма доходности (IRR)*	8,60%	8,20%	6,75%

* Не включает в себя стоимость солнечного парка и плату за подключение к сети.

Запросить предложение

Решение под ключ

Солнечная энергия – это надежная инвестиция с низким риском, которая помогает добиться максимальной экономии существующих расходов на электричество. Наши специалисты окажут помощь при создании решения на каждом шагу – от идеи до реализации.

Мы предлагаем самое качественное оборудование ведущих мировых производителей, которое сами тщательно выбирали. Для клиента путь от проектирования до окончательной настройки панелей и сдачи их в эксплуатацию проблем не составляет. Мы сами позаботимся о нужных разрешениях на строительство и лицензиях, а также о документации относительно подключению к сети.

Четыре шагов к внедрению солнечной энергии

Планируем

Мы вместе ищем самое лучшее решение для внедрения солнечной энергетики и заключаем договор.

Проектируем

Проектируем солнечную электросистему, получаем необходимые разрешения и приобретаем необходимое оборудование.

Устанавливаем

Устанавливаем на здание или на участок солнечную электростанцию и передаем ее предприятию.

Начинайте производить!

Наслаждайтесь более дешевым электричеством и следите за производительностью станции с помощью смартфона.

Запросить предложение

Солнечная энергия в рассрочку

Рассрочка позволяет вашей компании или квартирному товариществу сразу начать потреблять экологически чистую солнечную энергию, без собственной крупной разовой инвестиции. Приобретение солнечного парка в рассрочку продлит срок окупаемости парка мощностью 50 кВт всего на 2-3 года.

Мы предлагаем высококачественное оборудование с долгосрочной гарантией от ведущих мировых производителей, которое прошло тщательный процесс отбора. Путь от проектирования до окончательной настройки и передачи в производство панелей будет проходить не вызывая беспокойства клиента. Мы сами позаботимся о необходимых разрешениях на строительство и лицензиях, а также о документации для подключения к сети. При этом мы поможем вам найти подходящее решение на каждом этапе – от идеи и финансирования до реализации.

Важнейшие условия при ходатайстве о решении с рассрочкой:

Мы следим за кредитным рейтингом

Процент на остаток кредита от. 8%, в среднем 10-11%

Первый взнос от 0 евро

Период до 10 лет

Срок окупаемости для парка мощностью 50 кВт будет больше на 2–3 года.

Четыре шагов к внедрению солнечной энергии

Планируем

Мы вместе ищем самое лучшее решение для внедрения солнечной энергетики и заключаем договор.

Проектируем

Проектируем солнечную электросистему, получаем необходимые разрешения и приобретаем необходимое оборудование.

Устанавливаем

Устанавливаем на здание или на участок солнечную электростанцию и передаем ее предприятию.

Начинайте производить!

Наслаждайтесь более дешевым электричеством и следите за производительностью станции с помощью смартфона.

Запросить предложение

Полная услуга солнечной энергии без собственного финансирования

Мы бесплатно установим индивидуальную солнечную электростанцию на крыше вашего дома или вашем участке и будем продавать производимую там электроэнергию вашей компании или квартирному товариществу. Eesti Energia самостоятельно позаботится об эксплуатации и обслуживании станции.

Вы сразу же начнете экономить на расходах на электроэнергию, потому что вы начнете экономить на сетевой плате и сможете зафиксировать цену на электроэнергию на выгодных условиях на срок до 25 лет.

Пять шагов к внедрению солнечной энергии

Планируем

Мы вместе ищем самое лучшее решение для внедрения солнечной энергетики и заключаем договор.

Проектируем

Проектируем солнечную электросистему, получаем необходимые разрешения и приобретаем необходимое оборудование.

Устанавливаем

Устанавливаем на здание или на участок солнечную электростанцию и передаем ее предприятию.

Начинайте производить!

Наслаждайтесь более дешевым электричеством и следите за производительностью станции с помощью смартфона.

Обслуживаем и управляем

Мы обслуживаем станцию в течение всего договорного периода. Ответы на все вопросы – на расстоянии телефонного звонка.

Запросить предложение

Зачем устанавливать солнечные панели?

Снижаются расходы на электричество
Так можно сэкономить и за счет платы за электроэнергию, и за счет сетевой платы, и за счет государственных налогов, а излишки электричества можно продавать обратно в сеть.

Умная инвестиция
Инвестиция в панели имеет стабильную и надежную доходность, повышает класс энергоэффективности здания и его рыночную цену.

Высокоэкологичная энергия
Самостоятельно вырабатывая солнечную электроэнергию, вы сокращаете экологический след, вносите вклад в охрану окружающей среды и служите примером для других.

Почему нужно выбрать Eesti Energia?

Беспроблемный и гладкий процесс
Наши специалисты по солнечной энергии приложат максимум усилий, чтобы от идеи и до воплощения всё прошло гладко: подготовят лучшие решения, подадут заявления на получение нужных разрешений, помогут при заключении сетевого договора и проконсультируют по схемам государственных субсидий, которые помогают при финансировании решений возобновляемой энергетики. Кроме того, мы выкупим излишки электричества.

Надежное качество
Кроме ценных знаний, мы предлагаем оборудование ведущих мировых производителей, а об установке позаботятся опытные партнеры Eesti Energia. На наше оборудование распространяется 10-летняя гарантия, а на нашу работу — 2-летняя гарантия.

Мы останемся с вами и после
Поскольку речь идет о долгосрочной инвестиции, мы можем гарантировать, что, если возникнут вопросы, то мы поможем и сегодня, и через годы.

Персональный подход
Мы находим решения, соответствующие возможностям и потребностям каждого клиента, которые помогают заложить основу для более бережного отношения к энергии и окружающей среде. Мы также помогаем финансировать решение.

Выполненные работы

На сегодняшний день мы установили более 100 солнечных электростанций по всей Эстонии, общей мощностью более 7 МВт. Мы осуществляем монтаж как на двускатные, так и плоские крыши, а также на землю. Каждая солнечная электростанция – это особое решение и проектируется в соответствии с особенностями здания и потребностями клиента.

Солнечная электростанция молочной фермы Estonia

На крыше расположенной в Ярвамаа молочной фермы Estonia мы установили состоящую из 644 солнечных панелей солнечную электростанцию мощностью 174 кВт. Это решение «Солнечная электроэнергия Плюс», при котором клиенту не нужно инвестировать, а произведенная электроэнергия будет для клиента дешевле покупаемой в сети. Кроме этого, цена на солнечную электроэнергию зафиксирована на весь период действия договора, и, таким образом, чем больше в будущем вырастет цена на электроэнергию, тем больше будет экономия для клиента. Установленная система покрывает около 15% общего годового потребления электроэнергии клиента, в том числе более половины дневного потребления предприятия с апреля по август.

Солнечная электростанция типографии Greif

Рядом с производственным зданием расположенной в Тартумаа типографии Greif мы установили солнечную электростанцию мощностью 216 кВт, состоящую из 800 солнечных панелей. Система покрывает 20% общего годового объема потребления электроэнергии предприятия и занимает почти 3000 м2. Это тоже решение формата «Солнечная электроэнергия Плюс».

Торговый центр Tasku

На плоской крыше одного из крупнейших торговых центров Тарту мы установили 560 солнечных панелей общей мощностью 151 кВт. Предложенная под ключ система покрывает 4% от общего годового потребления электроэнергии торгового центра. Сложности для проекта представляла многоуровневая крыша с вентиляционным оборудованием. Для обеспечения безопасности и несущей способности мы произвели необходимые конструкторские расчеты.

Солнечная электростанция BM Trade

На земельном участке и на крыше работающего под Вильянди предприятия по разведению угря BM Trade мы установили панели общей мощностью 230 кВт, за счет которых компания может компенсировать риски от колебаний рыночной цены на электроэнергию, поскольку выгодная цена на нее зафиксирована договором на 25 лет. Станция в Вийратси спроектирована с учетом энергетических потребностей аквакультуры таким образом, чтобы была покрыта вся потребность хозяйства в электричестве и можно было бы продавать излишки в сеть.

---

Часто задаваемые вопросы

Подавляющая часть солнечных электростанций, которые мы видим на крышах и на фасадах домов или на земле, требуют для своей работы питания от сети. Если тока в розетке нет, отключается и производство электроэнергии. Это значит, что, если речь идет не о гибридном решении с аккумуляторами, то в случае отключения электричества солнечная станция работать не будет.

В целом было бы хорошо, если бы системы солнечной энергетики специалисты проверяли каждые 2–3 года (визуальный контроль, измерения в цепях, обновление программного обеспечения инвертора и т.п.). Зимой не нужно беспокоиться по поводу обилия снега, потому что снег панели не разрушит, а в это время года солнечного света все равно не слишком много. Весной-осенью, когда света больше, панель может очистить себя сама: она начнет получать свет через более тонкий слой снега и вырабатывать электричество, при работе она будет немного нагреваться, что поможет снегу соскользнуть или растаять.

Эстония – подходящее место для выработки солнечной электроэнергии. Летом в Эстонии световой день начинается раньше и заканчивается позже, чем, например, в Центральной Европе. Солнечные панели дают электричество 12 месяцев в году. В Эстонии пиковый сезон для солнечных панелей приходится на апрель-май, когда погода безоблачна, а на улице достаточно прохладно. Панели вырабатывают энергию и в облачную погоду, а осенью и зимой дают 10–20% всего годового объема произведенной электроэнергии.

Было бы хорошо, если бы панели были обращены на юг, но такое решение не всегда возможно. Вопреки распространенному мнению, панели могут быть направлены в любую сторону, в том числе и на север. При этом, конечно, придется смириться с меньшей производительностью: под наклоном в 35 градусов восточное и западное направления дают на 20% меньше, северное – на 50% меньше.

Связанные темы

Договор малого производителя

Продавайте выработанную электроэнергию в сеть!

Малое производство

Солнечная энергетика: мифы и реальность

Развеем наиболее распространенные заблуждения

О мифах

Электромонтажные работы для бизнес-клиентов

Выполняем крупные и мелкие электромонтажные работы

Электромонтажные работы

Выигрыш в деньгах за 25 лет

Финансовая выгода от солнечных панелей состоит из двух частей:

Экономия на покупаемой из сети электроэнергии – потребляя выработанное солнечными панелями электричество, вы экономите на том электричестве, которое в сети, на сетевой плате и налогах

Продажа электроэнергии в сеть – оставшееся не потребленным электричество можно продать в сеть по биржевой цене

При расчете финансовой выгоды мы учли средние цены на электроэнергию и сетевые сборы. Мы корректируем рост цен на электроэнергию в соответствии с долгосрочным средним уровнем инфляции в 2%. Увеличение платы за сеть не было включено в расчет затрат и выгод. Финансовая выгода рассчитана на 25 лет, что также является периодом, на который мы даем гарантию производительности солнечных панелей.

Норма доходности (IRR)

При расчетах использовались следующие исходные данные:

Продолжительность проекта 25 лет

Положительный эффект от инвестиций возникает за счет:
— электроэнергии, которую не пришлось покупать, платы за сетевую услугу, акциза на электричество и на возобновляемую энергетику;
— проданной в сеть электроэнергии.

За базовую цену электроэнергии берется средневзвешенная часовая спотовая цена на бирже Nord Pool за 2019 год в пропорции к предполагаемой выработке солнечных панелей. Годовой рост цены на электроэнергию составляет 2%.

Сетевая услуга стоит 24 €/МВт·ч. Рост цены сетевой услуги не учитывается.

Учтена действующая ставка акциза на электричество в размере 4,47 €/МВт·ч и ставка платы на возобновляемую энергетику в размере 11,30 €/МВт·ч.

Расчет окупаемости инвестиции не учитывает разовую плату за подключение, которая для парков мощностью менее 50 кВт составляет обычно 1000 €.

Термодинамические электроустановки | Использование энергии солнца

Страница 7 из 9

Электроэнергия является наиболее удобной формой энергоносителя. Преобразование солнечной энергии в электрическую возможно как с помощью электромагнитных генераторов и солнечных тепловых машин, так и с использованием таких явлений, как термоионная эмиссия, термоэлектричество, фотоэлектрический эффект. В настоящее время в стране практически реализовано три вида солнечных электрических установок с использованием двигателя Стирлинга, термодинамического цикла Ренкина, фотоэлектрических преобразователей.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ
В Физико-техническом институте АН УзССР и в НПО «Солнце» разработаны солнечные энергоустановки на основе двигателя Стирлинга, имеющие выходную мощность 0,5— 5 кВт. Они имеют зеркальный параболический концентратор, приемник гелиоэнергии, рассчитанный на высокие температуры. Снабжены специальной двухкоординатной системой слежения за положением Солнца. Отличаются большой массой и сложной кинематической схемой с преобразованием возвратно-поступательного движения во вращательное, обладают существенной инерционностью в начале работы из-за необходимости нагрева рабочего тела до требуемых параметров.

Автономная солнечная энергетическая установка на основе двигателя Стирлинга АСЭУ-0,5.

Разработана Центральным проектно-конструкторским и технологическим бюро научного приборостроения АН УзССР. Предназначена для последовательного преобразования солнечной энергии, концентрируемой в теплоприемнике, в механическую, а затем с помощью электромагнитного генератора в электрическую.

Техническая характеристика установки на основе двигателя Стирлинга
Электрическая мощность, Вт   500—800
Напряжение постоянного тока, В      24—28
Мощность теплового потока, концентрируемого в теплоприемнике, кВт  7,0—8,5
Площадь отражающей поверхности, м²    18
Масса, кг 3200

Солнечная энергетическая установка на основе термодинамического цикла Ренкина.

Разработана НПО «Солнце». Имеет небольшую мощность. Использует лучистую энергию Солнца для привода насоса, перекачивающего воду из источника в баки или оросительные каналы, а также обеспечивает электроэнергией автономных потребителей с установленной мощностью не более 3 кВт. Работает по термодинамическому циклу Ренкина при температуре источника теплоты плюс 65—90° С. Состоит из плоских солнечных коллекторов 1 (рис. 11), теплообменника 2, турбогенератора 3, двух питательных насосов 6, основного электронасоса 5 и системы трубопроводов.
Источником теплоты является нагреваемая Солнцем вода, циркулирующая по замкнутому контуру через ряд неподвижных солнечных коллекторов общей площадью 115 м².
Поднятая насосом вода охлаждает конденсатор 4. Рабочее тело во втором контуре (трифтортрихлорэтан или перхлорэтилен) при контакте с источником теплоты испаряется и создает давление 0,3—0,4 МПа. Пары рабочего тела расширяются в замкнутом турбогенераторе и конденсируются при охлаждении поднятой водой. Затем с помощью питательного насоса конденсат вновь подается в испаритель. Электрогенератор приводится во вращение турбиной и питает электронасосы подач воды и конденсата в коллектор. Контур с рабочим телом герметически замкнут. Для аккумулирования энергии часть теплового потока от источника теплоты отводится к резервуару горячей воды.
Общая производительность установки — 65 м³ воды в сутки.
Подобные сооружения экономически целесообразно строить для объектов, удаленных более 30 км от источников пресной воды и линий электропередачи, в районах, где поступление солнечной энергии в период пастбищного сезона составляет более 5 кВт-ч/м².

Рис. 11. Схема солнечной энергетической установки на основе термодинамического цикла Ренкина для подъема воды и автономного электроснабжения:
1 — солнечный коллектор; 2 — теплообменник; 3 — турбогенератор; 4 — конденсатор; 5 — основной электронасос; 6 — питательные насосы

Планирование домашней солнечной электрической системы

При поиске специалистов по установке не забудьте найти квалифицированных и застрахованных профессионалов с надлежащей сертификацией — стандартная сертификация для солнечной энергетики выдана Североамериканским советом сертифицированных специалистов по энергетике. Вы также можете попросить друзей и членов семьи, которые недавно перешли на солнечную энергию, получить рекомендации и проверить онлайн-ресурсы на предмет отзывов. Прежде чем брать на себя какие-либо обязательства, запросите подтверждение лицензии, прежде чем работать с установщиком.

Существуют также онлайн-инструменты, которые помогут вам легко найти и сравнить установщиков солнечных батарей. Получите не менее трех заявок на установку фотоэлектрической системы и убедитесь, что заявки основаны на одинаковых характеристиках и показателях, чтобы можно было делать покупки для сравнения.

При собеседовании с установщиками подумайте о том, чтобы задать следующие вопросы:

• Знакома ли ваша компания с местными процессами получения разрешений и подключения? Часто получение разрешений на строительство и получение разрешения на межсетевое соединение может быть долгим и утомительным процессом. Убедитесь, что установщик знаком с этими локальными процессами, это гарантирует, что ваша система будет установлена ​​и подключена в кратчайшие сроки.
• Может ли компания предоставить рекомендации от других клиентов в вашем регионе? Поговорите с другими клиентами в этом районе, чтобы узнать о любых проблемах, с которыми они столкнулись, и о том, как компания помогла их решить.
• Имеет ли компания надлежащую лицензию или сертификацию? Фотоэлектрические системы должны быть установлены установщиком, имеющим соответствующую лицензию.Обычно это означает, что либо установщик, либо субподрядчик имеют лицензию электрического подрядчика. Ваш государственный электрический совет может сказать вам, есть ли у подрядчика действующая лицензия электрика. Местные строительные отделы также могут потребовать, чтобы установщик имел лицензию генерального подрядчика. Позвоните в город или округ, в котором вы живете, для получения дополнительной информации о лицензировании. Кроме того, программы Solarize могут потребовать от вас работы с конкретным установщиком, чтобы получить скидку на систему.
• Какая гарантия на эту систему? Кто обеспечивает работу и обслуживание системы? Большая часть солнечного оборудования имеет стандартную отраслевую гарантию (часто 20 лет для солнечных панелей и 10 лет для инверторов). Обеспечение надежной гарантии на систему часто является признаком того, что установщик использует качественное оборудование. Точно так же домовладелец должен установить, кто несет ответственность за надлежащее обслуживание и ремонт системы. Большинство соглашений об аренде и PPA требуют, чтобы установщик обеспечил обслуживание системы, и многие установщики предлагают конкурентоспособные планы O&M для систем, принадлежащих хосту.
• Имеет ли компания ожидающие решения или действующие судебные решения или залоговые права против нее? Как и в случае любого проекта, требующего привлечения подрядчика, рекомендуется комплексная проверка. Электротехнический совет вашего штата может сообщить вам о любых судебных решениях или жалобах на электрика, имеющего государственную лицензию. Потребители должны позвонить в город и округ, где они проживают, для получения информации о том, как оценивать подрядчиков. Better Business Bureau — еще один источник информации.

В тендерных предложениях должна быть четко указана максимальная генерирующая мощность системы, измеряемая в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт).Также запросите оценку количества энергии, которое система будет производить за год или месяц (измеряется в киловатт-часах). Этот показатель наиболее полезен для сравнения с вашими существующими счетами за коммунальные услуги.

Заявки также должны включать общую стоимость запуска и работы фотоэлектрической системы, включая оборудование, установку, подключение к сети, разрешения, налог с продаж и гарантию. Стоимость / ватт и ориентировочная стоимость / кВтч являются наиболее полезными показателями для сравнения цен у разных установщиков, поскольку установщики могут использовать разное оборудование или предлагать расценки для систем разных размеров.

История успеха

EERE — Партнерство Sun Number с Zillow приносит оценку солнечного потенциала миллионам американцев

Миллионы американцев, желающих купить дом, имеют новый ресурс, который поможет им перейти на солнечную энергию. Благодаря партнерству между Sun Number, получившим награду Office Solar Energy Technologies Office (SETO), и компанией Zillow, занимающейся недвижимостью, домовладельцы и потенциальные покупатели по всей стране теперь могут быстро и легко получить доступ к подробной информации о потенциале солнечной энергии в собственности.

Оценка солнечного числа, разработанная в рамках успешной программы инкубатора SETO, мгновенно определяет пригодность дома для использования солнечной энергии, выставляя ему оценку от 1 до 100. Баллы — это простой и интуитивно понятный способ для потребителей понять свой солнечный потенциал — чем выше, тем выше Число солнечных лучей, тем более идеальным является дом для солнечной энергии. Технология Sun Number Score использует подробный анализ крыши, чтобы определить, какая площадь крыши подходит для солнечной энергии, на основе наклона, ориентации и размера каждой плоскости крыши, а также количества солнечного света, которое получает крыша, на основе окружающих препятствий, таких как деревья. или более высокие здания.Другие факторы, влияющие на оценку, включают местные затраты на электроэнергию, местные затраты на солнечную энергию, а также местный климат и погодные условия.

В августе 2016 года компания Zillow перечислила 35 миллионов баллов по солнечным числам и их значение, а также другие важные данные о доме, такие как размер участка, год постройки дома и стоимость квадратного фута. Рядом с числом Солнца есть значок вопросительного знака, чтобы любопытные покупатели могли узнать больше о составляющих оценки дома. Пользователи могут перейти по другой ссылке на сайт, который предлагает образовательную информацию о солнечной энергии и бесплатный предварительный дизайн солнечной системы для дома.

Эта заметная деталь в информационном бюллетене Zillow впервые дает миллионам американцев доступ к информации о солнечной энергии. Это побуждает новых домовладельцев думать о солнечном потенциале в понятной форме и дает им доступ к ресурсам, которые могут помочь им перейти на солнечную энергию. Этот новый уровень осведомленности указывает на возрастающее значение энергоэффективности и выбора потребителем электроэнергии при покупке дома, обеспечивая при этом легкую для понимания оценку солнечного потенциала для потребителей, которые не знакомы с потенциалом солнечной генерации в своем доме.

Оценки Sun Number доступны для 84 миллионов американских домов на Zillow, и более 110 миллионов зданий в Соединенных Штатах были оценены на веб-сайте Sun Number. В 2019 году Sun Number была приобретена Solar Investments Inc. Узнайте больше о программе SETO по выводу на рынок технологий и взаимодействию солнечной энергии и недвижимости.

Проектирование электроустановок с интеграцией солнечного производства

Интеграция фотоэлектрического (PV) производства в электрические распределительные системы зданий и использование его для питания нагрузок здания становится все более распространенным явлением как для новых, так и для существующих зданий.

Однако использование солнечной энергии для собственного потребления все еще вызывает вопросы. Вы можете получить ответы на некоторые из наиболее распространенных ниже и ознакомиться с рекомендуемыми правилами дизайна на страницах этого раздела.

Что означает собственное потребление солнечной энергии?

Самопотребление солнечной энергии — это экономическая модель, в которой здание использует электричество, производимое солнечными панелями, для собственных электрических нужд, выступая, таким образом, как производитель и потребитель, или как потребитель.В этой модели энергия, генерируемая PV, потребляется мгновенно по мере ее производства.

Самопотребление солнечной энергии становится предпочтительной экономической моделью по нескольким причинам:

• Самопотребление предлагает или вскоре предложит большие экономические выгоды и лучший контроль счетов за электроэнергию
• Самопотребление позволяет зданиям потреблять собственную солнечную энергию
• Самопотребление обещает большую независимость от сети и будущие изменения тарифов на электроэнергию.

Почему самостоятельное потребление солнечной энергии влияет на электрическую установку здания? И почему решение «экспорт в сеть» на это не влияет?

Рис.P26 — Фотоэлектрическая система может быть подключена непосредственно к электрической распределительной сети (слева) или подключена к электроустановке здания и использована для собственного потребления (справа).

• Солнечная продукция экспортируется в сеть

• Производство солнечной энергии для собственного потребления

ПРИ ЭКСПОРТЕ В СЕТЬ ВАША ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И УСТАНОВКА В ЗДАНИИ ЯВЛЯЮТСЯ ОТДЕЛЬНЫМИ И НЕЗАВИСИМЫМИ

Когда фотоэлектрическая продукция полностью экспортируется в сеть, фотоэлектрическая установка подключается к электрической распределительной сети без какого-либо подключения к электрической системе здания. Хотя фотоэлектрическая система и строительная установка являются частью одной и той же физической инфраструктуры, они представляют собой два независимых и автономных электрических блока. Энергия PV, подаваемая в сеть, и энергия, потребляемая зданием, измеряются двумя независимыми устройствами измерения мощности. Для фотоэлектрической установки требуется минимум функций управления, обычно выполняемых фотоэлектрическими инверторами, и она не влияет на управление зданием.

ПРИ САМОПОТРЕБЛЕНИИ ВАША фотоэлектрическая УСТАНОВКА ЯВЛЯЕТСЯ ЧАСТЬЮ УСТАНОВКИ ВАШЕГО ЗДАНИЯ

Во втором случае подключение фотоэлектрической установки к электроустановке здания осуществляется вниз от счетчика коммунальных услуг.Фотоэлектрическая установка является частью строительной установки, поэтому ее размеры, система заземления и защитное оборудование зависят от электрической установки здания. Интеграция фотоэлектрической установки может также потребовать изменений в других частях электроустановки здания.

Что меняется при интеграции солнечного производства для собственного потребления?

При выборе самостоятельного потребления фотоэлектрической энергии происходят три фундаментальных изменения:

• Электроустановка больше не питается от одного источника, а от двух или более источников, работающих параллельно с сетью
• Каждый местный источник будет производить энергию (или нет, в зависимости от условий), что означает, что установка имеет несколько режимов работы в соответствии с комбинациями источников энергии
• Фотоэлектрические панели производят выход постоянного тока и используют инверторы мощности для преобразования этого выхода постоянного тока в переменный ток

Рис.P27 — Установка, интегрирующая фотоэлектрические (возобновляемые) источники энергии для собственного потребления

Следовательно, собственное энергопотребление фотоэлектрических систем вызывает ряд важных технических соображений при проектировании электроустановок здания, таких как:

• Куда подключить фотоэлектрическое производство?
• Как рассчитать системные параметры установки?
• Как определить размер здания с использованием солнечной энергии?
• Как защитить электрическую систему здания с помощью солнечной энергии?
• Как управлять фотоэлектрической системой и нагрузкой на здание?

Ответы на разных страницах этого раздела.

Все технические видео, включенные в этот раздел

Стандарты и требования для солнечных систем

Если вы подумываете об установке солнечной системы (самостоятельно или в солнечной компании), необходимо соблюдать несколько норм и правил. К ним относятся Национальный электротехнический кодекс (NEC), местные разрешения, строительные нормы, правила пожарной безопасности и системы заземления. Кроме того, каждый компонент солнечной фотоэлектрической системы должен иметь список UL.В этой публикации кратко рассматриваются эти стандарты и требования, чтобы вы могли задать правильные вопросы своему подрядчику или провести дальнейшее исследование этих стандартов в Интернете.

Национальный электротехнический кодекс

Национальный электротехнический кодекс (NEC) содержит требования к установке фотоэлектрических систем и большинства других электрических установок. Целью кодекса является «практическая защита людей и имущества от опасностей, связанных с использованием электричества.«NEC принят во всех 50 штатах США и на территориях США и публикуется каждые три года Национальной ассоциацией противопожарной защиты (NFPA).

NEC состоит из девяти глав, а главы 1–4 являются общими правилами для всех электрических установок, а главы 5–7 относятся к особым условиям или оборудованию. В главе 8 рассматриваются системы связи, а в главе 9 представлены таблицы, на которые есть ссылки в предыдущих главах. Артикул 690 был первым солнечным изделием и был представлен NEC в 1984 году.

В 1984 г. в NEC впервые была введена статья 690 «Солнечные фотоэлектрические системы». Существенные изменения и дополнения к Статье 690 были внесены в последующие редакции. NEC 2014 состоит из нескольких основных частей, таких как требования к схемам, методы подключения, средства отключения, заземление, маркировка, соединения, аккумуляторные батареи и системы с напряжением более 1000 вольт. Существуют также другие применимые статьи, и когда требования статьи 690 отличаются от других статей, применяются требования статьи 690.Другие применимые статьи:

• 110: Требования к электроустановкам
• 230: услуги
• 240: Максимальная токовая защита
• 250: Заземление и соединение
• 300: Способы подключения
• 310: Проводники для общей проводки
• 450: Трансформаторы
• 480: аккумуляторы
• 705: Объединенные источники производства электроэнергии

Разрешение и проверка

Разрешение обычно требуется до установки фотоэлектрической системы, и часто требуется проверка системы для обеспечения соответствия нормам.Соблюдение кодексов осуществляется органом, имеющим юрисдикцию (AHJ), которым является федеральный, государственный или местный департамент или физическое лицо, например, начальник пожарной охраны; пожарный маршал; строительный чиновник; электротехнический инспектор; или другие лица, имеющие законные полномочия обеспечивать соблюдение требований Кодекса. AHJ рассматривает планы, выдает разрешения и оценивает установки в процессе полевой инспекции. AHJ интерпретирует правила, принимает решения по утверждениям и выдает специальные разрешения, разрешенные NEC.

Вывески и маркировка

NEC требует, чтобы электрическое оборудование было идентифицировано, маркировано или оценено на предмет безопасности.AHJ проверит соответствие нормам, проверив фотоэлектрическую установку на предмет безопасности. Один из самых простых способов выполнить электрическую установку в соответствии с правилами — это придерживаться инструкций по установке продукта и использования инструкций, прилагаемых к продуктам.

Лаборатория Underwriter’s (UL) разрабатывает стандарты безопасности, признанные национально признанными испытательными лабораториями (NRTL), и позволяет производителям размещать маркировку UL на своих продуктах, которые были протестированы в соответствии с соответствующими стандартами. Для каждого компонента солнечной фотоэлектрической системы существует стандарт UL. Некоторые из них включают:

• UL 1703: фотоэлектрические модули
• UL 1741: преобразователи, контроллеры заряда и блоки сумматора
• UL 2703: стеллажные системы
• UL 4703: Фотоэлектрический (PV) провод
• UL 2579: Фотоэлектрические системы

Этикетки со списком также содержат информацию о безопасности и технические характеристики оборудования для определения размеров оборудования и систем электропроводки для конкретного приложения.Существуют также другие испытательные лаборатории, такие как TUV, CSA и Intertek, которые оценивают электрическое оборудование в соответствии со стандартами UL.

Строительные нормы и правила

Строительные нормы и правила устанавливают стандарты для конструкций по защите здоровья, безопасности и благополучия. Нормы применяются к фотоэлектрическим установкам с точки зрения установки, материалов, ветроустойчивости и пожарной классификации. Фотоэлектрические системы должны пройти процесс получения разрешений и проверки перед установкой и эксплуатацией системы.Строительные нормы и правила помогают добиться единообразия в процессе проверки. Большинство строительных норм и правил основаны на модельных строительных и жилых кодексах Международного совета кодексов. Международный жилищный кодекс применяется к отдельно стоящим домам на одну и две семьи, а также таунхаусам не более трех этажей. Международный жилищный кодекс и Международный строительный кодекс требуют, чтобы фотоэлектрические системы на крыше устанавливались в стойку в соответствии с инструкциями производителя, Национальным электротехническим кодексом и стандартами безопасности продукции UnderWriter’s Laboratories.Международный жилищный код требует:

• Крыша должна быть конструктивно способной выдерживать нагрузку модулей и стеллажа
• Модули и стеллажи негорючие
• Проемы в крыше или стенах должны быть загерметизированы для предотвращения проникновения воды, грызунов или насекомых.

Международный строительный кодекс также:

• Требует, чтобы солнечные системы на крыше имели ту же пожарную классификацию, что и сборка крыши
. • Устанавливает критерии для расчета минимальных расчетных нагрузок для солнечных фотоэлектрических систем на крыше

Коды обновляются каждые три года, хотя штаты различаются в зависимости от того, когда и будут ли они приняты обновленные коды.

Коды пожарной безопасности

Правила пожарной безопасности разработаны для сведения к минимуму риска возникновения пожара, обеспечения безопасности и защиты пожарных и других аварийно-спасательных служб. В фотоэлектрических системах есть особые требования к правилам пожарной безопасности, такие как отключение, обрушение конструкции, распространение огня, поражение электрическим током и опасности, связанные с системами хранения батарей. Международный кодекс пожарной безопасности (IFC) и Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) создают коды, которые были приняты AHJ в Соединенных Штатах.

Пути и промежутки

При установке фотоэлектрических систем установщик должен создать достаточно рабочего места для установки и обслуживания системы [NEC 110.26]. Как правило, зазоры перед оборудованием, которое может нуждаться в обслуживании под напряжением, должны быть не менее 3 футов. Точное количество ножек зависит от напряжения и от того, находятся ли токоведущие части с одной или обеих сторон рабочего пространства. Ширина рабочего пространства должна равняться ширине оборудования или 30 дюймов, в зависимости от того, что больше.Меньшее рабочее пространство может быть приемлемым, если напряжение ниже 60 В с разрешения AHJ.

Снижение опасности поражения электрическим током

Опасность поражения электрическим током может привести к травмам или возгоранию. Электрические аварии вызваны небезопасной установкой, небезопасным оборудованием, небезопасной окружающей средой или небезопасными методами работы. Следующее может предотвратить опасность поражения электрическим током на работе:

• Использование правильно заземленных инструментов
• Работа в цепях в обесточенном состоянии
• Избегайте линий электропередач и подземных проводов
• Используйте защиту ног со степенью защиты от поражения электрическим током (EH)
. • Носите непроводящую каску класса E
. • Поддержание порядка на рабочем месте

При установке или обслуживании оборудования следует использовать соответствующее защитное снаряжение, а также использовать блокировку и маркировку.Удлинители, которые используются во время установки или обслуживания, должны быть трехжильными (с заземлением) и рассчитаны на тяжелую или сверхтяжелую работу.

Установка систем заземления

Заземление фотоэлектрических систем снижает риск поражения электрическим током, а также воздействия молнии и скачков напряжения на оборудование. Есть два типа заземления: системное и оборудование. Системное заземление соединяет токоведущий провод с землей. Заземление оборудования соединяет нетоковедущие металлические части с землей.Склеивание — это электрическое соединение металлических частей друг с другом, так что они остаются под одинаковым напряжением. Все фотоэлектрические системы требуют заземления оборудования, а некоторые требуют заземления системы.

Заземление системы выполняется у источника питания, такого как трансформатор, или у основных средств отключения. Незаземленные системы должны соответствовать 690.35, а двухпроводные и биполярные системы должны быть заземлены или заземлены по сопротивлению. Согласно NEC 690.42, заземление системы постоянного тока должно быть выполнено в одной точке выходной цепи фотоэлектрических модулей.Согласно NEC 690.35, фотоэлектрическим массивам разрешается иметь незаземленные источники и выходные цепи только при соблюдении следующих условий:

• Положительные и отрицательные незаземленные проводники должны иметь метод отключения и защиту от перегрузки по току (NEC 690. 9)
• Должна быть предусмотрена защита от круглого замыкания для всех проводников
• Для проводников источника и выходной цепи следует использовать многожильные кабели с оболочкой, перечисленные и маркированные фотоэлектрические провода, проложенные прямо под землей кабели и прокладывать их в кабельных каналах.

Инверторы или контроллеры заряда, используемые с незаземленными массивами, должны быть перечислены и идентифицированы для использования с незаземленными массивами. Каждая распределительная коробка, разъединитель или другое устройство, подлежащее обслуживанию, имеет следующую этикетку:

Предупреждение — опасность поражения электрическим током

Проводники постоянного тока этой фотоэлектрической энергосистемы не заземлены, но могут находиться под напряжением относительно земли из-за путей утечки и / или замыканий на землю.

Заземление оборудования — это соединение нетоковедущих металлических частей с землей.Это требует электрического соединения распределительных коробок, трубопроводов, стоек, корпусов и других металлических компонентов. Это гарантирует, что металлические компоненты будут иметь одинаковый уровень напряжения, что снижает риск поражения электрическим током. Согласно NEC 250, 690.43, установка заземляющего проводника оборудования (EGC) требуется для всех систем фотоэлектрических модулей с металлическим каркасом, которые имеют открытые проводники, контактирующие с металлическими опорными конструкциями, независимо от напряжения в системе. ЭПРА должны быть установлены в той же дорожке, что и проводники фотоэлектрической цепи, и могут быть проводником, сборной шиной, металлической дорожкой качения или конструктивным элементом.

Производители фотоэлектрических модулей теперь должны указывать подробные сведения о заземлении оборудования в своих инструкциях по установке в соответствии со стандартом UL 1703. Хотя в электротехнической промышленности существует множество методов заземления внутри помещений, не так много продуктов, предназначенных для использования на открытом воздухе. Кроме того, большая часть промышленности использует нержавеющую сталь для методов электропроводки и опорных конструкций по сравнению с алюминием в фотоэлектрической промышленности. Заземление и соединение стали проще, чем у алюминия, поскольку соединения выполняются болтовым соединением и сваркой.Крепление алюминия болтами не создает эффективного сцепления из-за естественного окислительного слоя, который образуется на алюминии, или анодированного слоя, нанесенного на алюминий для предотвращения коррозии. Чтобы болтовое соединение было эффективным, необходимо удалить непроводящий слой на алюминии.

Аккумуляторные системы считаются заземленными, если фотоэлектрический источник питания заземлен. NEC 690.71 позволяет не заземлять аккумуляторные системы с напряжением более 48 В, но у них есть несколько требований:

• Согласно NEC 690.35, фотоэлектрические источники и выходные цепи должны иметь заземленный токоведущий провод или соответствовать требованиям для незаземленных массивов.
• Цепи нагрузки постоянного и переменного тока должны быть заземлены.
• Положительный и отрицательный незаземленные проводники аккумуляторной цепи должны иметь отключаемые средства отключения и защиту от перегрузки по току.
• Индикатор-детектор замыкания на землю также необходим для незаземленных аккумуляторных систем с напряжением более 48 В.

Заключение

В этом посте был представлен обзор стандартов и правил установки солнечной системы.Для получения дополнительной информации, energy.gov — отличный ресурс (https://www.energy.gov/energysaver/planning-home-solar-electric-system) наряду с Национальным электрическим кодексом (NEC) для солнечных установок. У Solar Energy International также есть несколько хороших учебников по этому предмету. Надеюсь, этот пост поможет вам продолжить исследования солнечной энергии !

Автор Д-р Коллин Шпигель

Доктор Коллин Шпигель — консультант по математическому моделированию и техническому письму (президент SEMSCIO) и профессор, имеющий докторскую степень. D. и степень магистра технических наук. Она имеет семнадцатилетний опыт работы в области инженерии, статистики, обработки данных, исследований и технического письма для многих компаний в качестве консультанта, сотрудника и независимого владельца бизнеса. Она является автором книг « Designing and Building Fuel Cells » (McGraw-Hill, 2007) и «PEM Fuel Cell Modeling and Simulation using MATLAB» (Elsevier Science, 2008). Ранее она владела Clean Fuel Cell Energy, LLC, организацией по топливным элементам, которая обслуживала ученых, инженеров и профессоров по всему миру.

Руководство по пониманию установки систем питания солнечных батарей ~ Изучение электротехники

В процессе выработки электроэнергии с помощью солнечных панелей несколько важных компонентов подключаются для производства электроэнергии. Какие компоненты требуются, зависит от того, подключена ли система к электросети или спроектирована как автономная система.

Цель здесь — описать общие компоненты, используемые для автономных систем, обычно используемых в жилых зданиях.

Компоненты установки энергосистемы на солнечных батареях

Следующие компоненты обычно составляют солнечную электрическую систему для жилой системы. Эти компоненты также могут быть установлены в крупных коммерческих энергетических установках:

1. Монтажная конструкция

2. Панели солнечных батарей

3. Система накопления энергии

4. Контроллеры заряда

5. Инверторы

6. Генераторы (необязательно, но необходимы для мест с плохим электроснабжением)

7.Кабели.

Монтажная конструкция

Монтажная конструкция используется для крепления солнечных панелей и направления их на солнце. Правильное расположение солнечных панелей гарантирует, что максимальное количество солнечной радиации улавливается в данном месте, и гарантирует, что солнечная энергетическая система работает должным образом. Существуют фиксированные монтажные конструкции, а также конструкции, предназначенные для отслеживания максимального излучения солнца. Большинство жилых систем солнечной энергии монтируются на неподвижной конструкции на земле или, как правило, на крышах зданий.

Солнечные панели

Основными строительными блоками солнечной энергетической системы являются солнечные батареи. Это устройства, которые улавливают солнечное излучение и преобразуют его в электричество. Это электричество затем используется для питания электрических нагрузок, а также накапливается в батареях для автономных систем. Солнечные панели обычно устанавливаются на конструкции или на крышах зданий для большинства солнечных фотоэлектрических установок в жилых домах.

Системы накопления энергии

Накопление энергии является жизненно важной частью автономных систем, потому что оно гарантирует, что система может поставлять электроэнергию в ночное время и в периоды плохой погоды.Обычно в качестве накопителей энергии используются батареи. Днем, когда солнечная радиация очень высока, солнечная фотоэлектрическая система обеспечивает электроэнергией, а также заряжает батареи в плохую погоду или в ночное время. Для этой цели обычно применяются аккумуляторы глубокого разряда — аккумуляторы, выдерживающие многократные циклы зарядки и разрядки.

Контроллеры заряда

Контроллеры заряда — это преобразователи постоянного тока в постоянный, которые используются в автономных солнечных энергетических системах для преобразования переменного электрического выходного напряжения солнечных панелей в постоянное выходное напряжение, которое можно использовать для зарядки аккумулятора или использовать в качестве входа для инвертора в сети. подключенная система.Как правило, выходное напряжение солнечной панели изменяется в зависимости от времени суток и погодных условий, что также делает переменным выходной ток. Как переменный ток, так и напряжение не подходят для хорошей работы батареи, поэтому необходим контроллер заряда. Контроллер заряда также помогает отключать солнечные панели от батарей, когда они полностью заряжены. Это помогает предотвратить перезарядку, которая влияет на производительность и срок службы аккумулятора.

Все контроллеры заряда используют Maximum Power Point Tracking (MPPT).Из-за изменений в выходном токе и напряжении от солнечной панели или установки массива из-за изменений солнечного излучения (технически называемого энергетическим излучением) и температуры, существует точка максимальной мощности (MPP) на ВАХ установки, где самая высокая мощность генерируется для данной освещенности и температуры. Напряжение и ток, соответствующие MPP, равны Vmpp и Impp.

Учитывая, что MPP зависит от условий окружающей среды, любые изменения освещенности и температуры будут сдвигать положение MPP на I-V (характеристиках тока / напряжения) солнечной панели / установки.Следовательно, изменения ВАХ необходимо постоянно отслеживать с регулировкой в ​​рабочей точке, чтобы соответствовать MPP после изменений условий окружающей среды. Этот процесс называется отслеживанием точки максимальной мощности или MPPT . Устройства, выполняющие этот процесс, называются трекерами MPP, и они встроены в современные контроллеры заряда, используемые в солнечных панелях / электростанциях.

Инверторы

Инверторы — это преобразователи постоянного тока в переменный, которые используются для преобразования постоянного напряжения, вырабатываемого солнечными панелями, в переменное напряжение для питания нагрузок переменного тока.Приборы и нагрузки, используемые в жилых квартирах, обычно используют переменный ток, поэтому необходим инвертор. Кроме того, для солнечных энергетических систем, подключенных к сети, необходимо преобразовать напряжение постоянного тока от солнечных панелей перед передачей в электрическую сеть. Для приложений с низким энергопотреблением, которые обычно используются в небольших фотоэлектрических системах в жилых домах, используются однофазные инверторы. Они подключены к одной фазе сети. Для более высоких мощностей используются трехфазные инверторы, которые подключаются ко всем фазам сети.

Кабели электрические

Общая производительность солнечных систем электроснабжения также сильно зависит от правильного выбора кабелей. Выбор неправильного размера кабеля может существенно повлиять на производительность солнечной фотоэлектрической системы электроснабжения.

Кабели следует выбирать таким образом, чтобы потери резистивной мощности были минимальными. Мощность, рассеиваемая по кабелю, пропорциональна квадрату тока, протекающего по кабелю. Следовательно, при удвоении тока в кабелях будет рассеиваться в четыре раза больше тепла.Поэтому современные солнечные батареи соединили все ячейки последовательно.

Цветовые обозначения кабелей

Солнечные панели Фотоэлектрические системы обычно содержат части постоянного и переменного тока. Для правильной установки системы солнечных батарей важно знать цветовые обозначения проводки.

Для кабелей постоянного тока:

Красный используется для соединения положительных (+) контактов различных компонентов системы друг с другом.

Черный используется для соединения отрицательных (-) контактов

Для проводки переменного тока во всем мире используются разные цветовые обозначения .

Европейский Союз ,

Синий используется для нейтраль ,

Зеленый — желтый используется для защитного заземления

Коричневый (или другой цвет) используется для фазы .

США и Канада ,

Silver используется для нейтральный ,

Зеленый — желтый , Зеленый или неизолированный провод для защитного заземления

Черный (или другой цвет) используется для фазы .

В Индии и Пакистане ,

Черный используется для Нейтраль ,

Зеленый используется для защитного заземления

Синий , Красный или Желтый используется для фазы.

Основы электромонтажа солнечных панелей

: введение в натягивание солнечных панелей

Содержание

Основные электрические термины, которые необходимо понять (напряжение, ток и мощность)

Основные концепции подключения солнечных панелей

Серия

vs.Параллельная нить

Информация о панелях и инверторах

Основные правила крепления солнечных панелей

1. Убедитесь, что минимальное и максимальное напряжение находятся в диапазоне инвертора

2. Обеспечьте одинаковые условия строк или подключите строки с разными условиями к разным портам MPPT

3. Дополнительные рекомендации по оптимизации вашего дизайна

Электропроводка солнечных панелей (также известная как натяжка) и способы соединения солнечных панелей вместе — фундаментальная тема для любого установщика солнечных батарей.Важно понимать, как различные конфигурации струн влияют на напряжение, ток и мощность солнечной батареи, чтобы вы могли выбрать подходящий инвертор для массива и убедиться, что система будет работать эффективно.

Ставки высоки. Если напряжение вашего массива превышает максимальное значение инвертора, производство будет ограничено тем, что инвертор может выводить (и срок службы инвертора может сократиться). Если напряжение массива слишком низкое для выбранного вами инвертора, система также будет недостаточно производительной, потому что инвертор не будет работать, пока не будет достигнуто его «пусковое напряжение».Это также может произойти, если вы не учтете, как тень повлияет на напряжение системы в течение дня.

К счастью, современное программное обеспечение для солнечной энергетики может справиться с этой сложностью за вас. Например, Aurora автоматически сообщит вам, является ли длина вашей струны приемлемой, и даже может натянуть систему за вас. Тем не менее, как профессионалу в солнечной энергетике, по-прежнему важно понимать правила, которыми руководствуются при выборе размера струны.

В этой статье мы рассмотрим основные принципы натяжения в системах с инвертором струн и как определить, сколько солнечных панелей должно быть в струне.Мы также рассматриваем различные варианты натяжения, такие как последовательное соединение солнечных панелей и параллельное соединение солнечных панелей.

Основные электрические термины, которые необходимо понять при подключении солнечных панелей

Чтобы понять правила подключения солнечных панелей, необходимо понимать несколько ключевых электрических терминов — в частности, напряжение, ток и мощность — и то, как они соотносятся друг с другом.

Чтобы понять эти концепции, можно провести аналогию с электричеством, как с водой в резервуаре.Чтобы расширить аналогию, более высокий уровень воды подобен более высокому напряжению — существует большая вероятность того, что что-то произойдет (ток или поток воды), как показано ниже.

Что такое напряжение?

Напряжение, сокращенно В и измеряемое в вольтах, определяется как разница в электрическом заряде между двумя точками в цепи. Именно эта разница в заряде заставляет течь электричество. Напряжение — это мера потенциальной энергии или потенциальное количество энергии, которое может быть высвобождено.

В солнечной батарее на напряжение влияет ряд факторов:

• Во-первых, количество солнечного света (освещенность) на массиве. Как вы можете предположить, чем больше освещенность панелей, тем выше будет напряжение.
• Второй — это температура. По мере повышения температуры уменьшается количество энергии, производимой панелью (более подробное обсуждение этого вопроса см. В нашем обсуждении температурных коэффициентов). В холодный солнечный день напряжение солнечной батареи может быть намного выше обычного, в то время как в очень жаркий день напряжение может значительно снизиться.

Что такое электрический ток?

Электрический ток (обозначенный буквой «I» в уравнениях) определяется как скорость, с которой протекает заряд.

В нашем примере выше, вода, текущая по трубе из бака, сравнима с током в электрической цепи. Электрический ток измеряется в амперах (сокращенно от ампера).

Что такое электроэнергия?

Мощность (P) — это скорость передачи энергии. Это эквивалентно напряжению, умноженному на ток (V * I = P), и измеряется в ваттах (Вт).В солнечных фотоэлектрических системах важная функция инвертора — помимо преобразования мощности постоянного тока от солнечной батареи в мощность переменного тока для использования в доме и в сети — заключается в максимальном увеличении выходной мощности массива путем изменения тока и напряжения. .

Для более подробного технического объяснения того, как ток, напряжение и мощность взаимодействуют в контексте солнечной фотоэлектрической системы, ознакомьтесь с нашей статьей о отслеживании точки максимальной мощности (MPPT).

В нем мы обсуждаем кривые вольт-амперные характеристики (IV) (диаграммы, которые показывают, как выходной ток панели изменяется в зависимости от выходного напряжения панели) и кривые зависимости мощности от напряжения (которые показывают, как выходная мощность панели изменяется в зависимости от выходного напряжения панели).Эти кривые дают представление о комбинациях напряжения и тока, при которых выходная мощность максимальна.

Основные концепции проводки солнечных панелей (также известные как натягивание)

Чтобы иметь функциональную солнечную фотоэлектрическую систему, вам необходимо соединить панели вместе, чтобы создать электрическую цепь, по которой будет течь ток. Вам также необходимо подключить панели к инвертору, который будет преобразовывать мощность постоянного тока, производимую панелями, в мощность переменного тока, которую можно использовать в вашем доме и отправлять в сеть. В солнечной индустрии это обычно называют «натяжкой», и каждая серия соединенных вместе панелей называется цепочкой.

В этой статье мы сосредоточимся на струнных инверторах (в отличие от микроинверторов). У каждого струнного инвертора есть диапазон напряжений, в которых он может работать.

Серия

в сравнении с параллельной нитью

Есть несколько способов подойти к разводке солнечных панелей. Одно из ключевых различий, которое необходимо понять, — это соединение солнечных панелей последовательно, а не параллельное. Эти разные конфигурации струн по-разному влияют на электрический ток и напряжение в цепи.

Как последовательно соединить солнечные панели

Последовательное соединение солнечных панелей включает подключение каждой панели к следующей в линию (как показано на схеме выше).

Как и у обычной батареи, с которой вы, возможно, знакомы, солнечные панели имеют положительные и отрицательные клеммы.

При последовательном соединении провод от положительной клеммы одной солнечной панели подключается к отрицательной клемме следующей панели и так далее.

При последовательном соединении панелей каждая панель дополнительно добавляет к общему напряжению (В) цепи, но ток (I) в цепи остается прежним.Таким образом, при рассмотрении выходной мощности — которая, опять же, составляет I * V — сложение напряжений означает, что мощность может быстро увеличиваться в идеальных условиях.

Одним из недостатков последовательного соединения является то, что затемненная панель может уменьшить ток через всю цепочку. Поскольку ток остается неизменным по всей цепочке, ток снижается до уровня панели с наименьшим током.

Как подключить солнечные панели параллельно

Параллельное соединение солнечных панелей (показано на схеме выше) немного сложнее.

Вместо того, чтобы подключать положительный вывод одной панели к отрицательному выводу другой, при параллельном соединении положительные выводы всех панелей в связке подключаются к одному проводу, а все отрицательные выводы подключаются к другому проводу.

При параллельном соединении панелей каждая дополнительная панель увеличивает ток (силу тока) в цепи, однако напряжение в цепи остается прежним и эквивалентно напряжению каждой панели. Другими словами, напряжение не является аддитивным, и, возвращаясь к нашему уравнению мощности (P = I * V), наш множитель напряжения не увеличивается с каждой панелью.

Из-за этого преимущество параллельной нанизывания состоит в том, что если одна панель сильно затемнена, остальные панели могут работать нормально, и ток всей нити не будет уменьшен.

Информация, необходимая для определения способа крепления солнечных панелей

Есть несколько важных сведений о вашем инверторе и солнечных панелях, которые вам понадобятся, прежде чем вы сможете определить, как натянуть вашу солнечную батарею.

Информация об инверторе

Вам необходимо знать следующие технические характеристики инвертора ( их можно найти в техническом описании производителя продукта):

• Максимальное входное напряжение постоянного тока (Vinput, макс.): Максимальное напряжение, которое может получить инвертор
• Минимальное или «пусковое» напряжение (Vinput, мин): уровень напряжения, необходимый для работы инвертора.
• Максимальный входной ток: сколько энергии может выдержать инвертор до выхода из строя
• Сколько у него трекеров максимальной мощности (MPPT)?

Что такое MPPT?

Как отмечалось выше, функция инверторов заключается в максимальном увеличении выходной мощности при изменении условий окружающей среды на панелях.Они делают это с помощью трекеров максимальной мощности (MPPT), которые определяют ток и напряжение, при которых мощность максимальна.

Однако для данного MPPT условия на панелях должны быть относительно постоянными, иначе эффективность будет снижена (например, различия в уровнях оттенка или ориентации панелей).

Также важно отметить, что если инвертор имеет несколько MPPT, то к отдельному MPPT можно подключить несколько панелей с разными условиями.

Информация о солнечных батареях

В дополнение к указанной выше информации о выбранном инверторе вам также понадобятся следующие данные на выбранных вами панелях:

• Напряжение холостого хода (Voc): максимальное напряжение, которое панель может выдавать в состоянии холостого хода
• Ток короткого замыкания (Isc): ток, протекающий через элемент, когда напряжение равно нулю (хотя мы не будем углубляться в расчеты тока в этой статье).

Важно понимать, что эти значения основаны на производительности модуля в так называемых стандартных условиях тестирования (STC).

STC включает мощность излучения 1000 Вт на квадратный метр и температуру 25 градусов Цельсия (~ 77 градусов по Фаренгейту). Эти особые лабораторные условия обеспечивают последовательность в тестировании, но реальные условия, в которых работает фотоэлектрическая система, могут сильно отличаться.

В результате фактические ток и напряжение панелей могут значительно отличаться от этих значений.

Вам нужно будет скорректировать свои расчеты на основе ожидаемых минимальных и максимальных температур в местах установки панелей, чтобы убедиться, что длина вашей струны соответствует условиям, в которых будет работать фотоэлектрическая система, как мы обсудим ниже.

Основные правила крепления солнечных панелей

1. Убедитесь, что минимальное и максимальное напряжение находятся в пределах диапазона инвертора.

Не позволяйте цепям, которые вы подключаете к инвертору, превышать максимальное входное напряжение инвертора или максимальный ток, или , опускаться ниже минимального / пускового напряжения.

Убедитесь, что максимальное напряжение соответствует требованиям норм в области, где вы проектируете.

В США Национальный электротехнический кодекс ограничивает максимально допустимое напряжение на уровне 600 В для большинства жилых систем.В Европе разрешены более высокие напряжения.

Совет для профессионалов: не используйте только значения STC для определения диапазона напряжения

Мы знаем, что напряжение аддитивно в последовательных цепочках, а ток аддитивно в параллельных цепочках. Таким образом, вы можете интуитивно предположить, что вы можете определить напряжение предлагаемой нами конструкции фотоэлектрической системы и находится ли оно в рекомендуемом диапазоне для инвертора, умножив напряжение панелей на число в последовательной строке. Вы также можете предположить, что можете определить ток системы, добавив ток каждой параллельной строки (который будет равен току панелей, умноженному на число в параллельной строке).

Однако, как мы обсуждали выше, поскольку значения STC отражают производительность модулей в очень специфических условиях, фактическое напряжение панелей в реальных условиях может сильно отличаться.

Таким образом, упрощенные расчеты, сделанные на основе значений STC, дают вам лишь приблизительную первоначальную оценку; вы должны учитывать, как напряжение в системе будет изменяться в зависимости от температуры, которую она может испытывать в районе, где она установлена.При более низких температурах напряжение системы может быть намного выше; при более высоких температурах он может быть намного ниже.

Чтобы гарантировать, что напряжение цепи с регулируемой температурой находится в пределах окна входного напряжения инвертора , потребуется более сложная формула, подобная приведенным ниже :

Если эти уравнения выглядят немного бессмысленно, не беспокойтесь, программа для проектирования солнечных батарей Aurora автоматически выполняет эти расчеты и предупреждает вас во время проектирования, если длина вашей струны слишком велика или слишком коротка с учетом ожидаемых температур на объекте.(Дополнительную информацию о натяжке в Aurora см. В этой статье справочного центра.)

Aurora также выполняет ряд других проверок, чтобы гарантировать, что система будет работать должным образом и не нарушать нормы или спецификации оборудования — это может предотвратить дорогостоящие проблемы с производительностью. (Подробный обзор этих проверок см. На этой странице в нашем справочном центре.)

Пример неэффективных фотоэлектрических систем

Реальный пример того, почему так важно точно учитывать, как условия окружающей среды повлияют на напряжение вашей фотоэлектрической системы, можно найти в нашем анализе неэффективной системы в Кафедральном городе, Калифорния. В этом случае неспособность проектировщика солнечных батарей учесть наличие тени приводила к тому, что система часто падала ниже пускового напряжения инвертора и, следовательно, вырабатывала значительно меньше энергии, чем прогнозировалось.

2. Убедитесь, что строки имеют одинаковые условия — или подключите строки с разными условиями к разным портам MPPT

После того, как вы определили, что длина ваших цепочек является приемлемой для спецификаций инвертора, еще одним ключевым соображением является то, что строки имеют одинаковые условия (например.грамм. одинаковый азимут / ориентация, одинаковый наклон, одинаковая освещенность), если они подключены к одному и тому же инвертору MPPT .

Несоответствие условий на струнах снизит эффективность и выходную мощность вашей солнечной конструкции. Для обсуждения того, почему несоответствие в затенении, ориентации или азимуте приводит к потере выходной мощности, см. Четвертую статью из нашей серии о потерях в фотоэлектрической системе: наклон и ориентация, модификатор угла падения, условия окружающей среды и потери и ограничения инвертора.

Если вы проектируете площадку, где необходимо иметь панели на разных сторонах крыши, или некоторые области массива будут иметь больше тени, чем другие, вы можете убедиться, что панели с разными условиями разделены на свои собственные строки, а затем подключите эти цепочки к разным MPPT инвертора (при условии, что выбранный вами инвертор имеет более одного MPPT).

Это позволит инвертору гарантировать, что каждая струна работает в точке, где она производит максимальную мощность.

3. Дополнительные соображения по оптимизации вашего дизайна

Приведенные выше правила гарантируют, что ваша конфигурация струн будет соответствовать спецификациям вашего инвертора и что несоответствие условий на панелях отрицательно повлияет на выработку энергии системой.

Однако существуют дополнительные факторы, которые проектировщик солнечных батарей может учитывать, чтобы прийти к оптимальному дизайну (то есть, дизайн, который максимизирует производство энергии при минимизации затрат). Эти факторы включают ограничение инвертора, использование силовой электроники на уровне модуля (MLPE) — устройств, которые включают в себя микроинверторы и оптимизаторы постоянного тока, а также эффективность конструкции, обеспечиваемую программными инструментами.

Инверторный зажим

Иногда имеет смысл увеличить размер солнечной батареи, которую вы подключаете к инвертору, что приведет к теоретическому максимальному напряжению, немного превышающему максимальное значение инвертора. Это может позволить вашей системе производить больше энергии (поскольку имеется больше панелей), когда оно ниже максимального напряжения, в обмен на уменьшенное («ограниченное») производство в то время, когда напряжение постоянного тока массива превышает максимум инвертора.

Если прирост производства превышает потери производства из-за ограничения инвертора, то вы можете производить больше энергии, не платя за дополнительный инвертор или инвертор с более высоким номинальным напряжением.

Конечно, это решение должно быть принято с осторожностью и четким пониманием того, какой объем производства будет сокращен по сравнению с тем, сколько дополнительного производства будет получено в другое время.

На диаграмме потерь системы Aurora указывает, сколько энергии будет потеряно из-за ограничения, чтобы вы могли принять обоснованное решение о том, имеет ли это смысл.Подробное объяснение инверторного ограничения и когда имеет смысл использовать систему с инверторным ограничением, см. Статью в нашем блоге на эту тему.

Микроинверторы

Инверторы серии

— не единственный вариант инвертора. Микроинверторы, которые представляют собой инверторы, прикрепленные к каждой отдельной панели (или паре), позволяют каждой панели работать с максимальной мощностью независимо от условий на других панелях. При таком расположении не нужно беспокоиться о том, чтобы панели на одной и той же струне имели одинаковые условия.Микроинверторы также могут упростить добавление дополнительных панелей в будущем.

Изучите несколько различных вариантов, чтобы найти лучший

Как видите, существует множество соображений, когда дело доходит до натягивания панелей и поиска инвертора и конфигурации натяжения, которые лучше всего подходят для клиента.

Возможно, вы не придете к оптимальному дизайну с первого раза, поэтому будет полезно оценить несколько различных вариантов. Однако для того, чтобы это было эффективно, вам понадобится процесс, в котором вы сможете быстро оценить несколько проектов.Вот где солнечное программное обеспечение, такое как Aurora, может быть особенно ценным.

Пусть Solar Software сделает всю работу за вас

Наконец, новые технологические разработки, такие как Аврора с функцией автоматической натяжки , действительно могут сделать натяжку за вас! Он учтет обсуждаемые здесь соображения и предоставит вам идеальную конфигурацию струн.

Обзор ключевых моментов

:

• Вы можете подключить солнечные панели последовательно или параллельно — что лучше, зависит от конкретной ситуации.В общем, когда есть потенциальные проблемы с затенением, лучшим вариантом будет параллелизм.
• Не забудьте важную информацию, которая вам понадобится:
  • Максимальное входное напряжение постоянного тока
  • Пусковое напряжение
  • Максимальный входной ток
  • Количество МППЦ
  • Напряжение холостого хода
  • Ток короткого замыкания
• Мы не рекомендуем использовать базовые STC для расчета идеального диапазона инверторов, так как это может привести к снижению производительности систем.
• Убедитесь, что строки с одинаковыми условиями подключены к одним и тем же портам MPPT (или поддерживайте одинаковые условия для всех строк).
• Рассмотрите возможность ограничения инвертора и микроинверторы в качестве альтернативных вариантов.

---

Понимание принципов электромонтажа солнечных панелей позволит вам обеспечить оптимальные решения для ваших потребителей солнечных батарей. Чтобы узнать больше о том, как работает солнечная энергия, как определить размер солнечной системы, как уменьшить потери затенения и многое другое, ознакомьтесь с PV Education 101: A Guide for Solar Installation Professionals.

Хотите быть в курсе наших последних статей? Нажмите здесь, чтобы подписаться на наш блог!

Установка солнечных панелей

Вы читали новости — вы заметили рост счетов за электроэнергию в вашем доме — и вы знаете, какой ущерб мы наносим окружающей среде.Но вы также читали о способах сохранения. Вы слышали о солнечных панелях, их преимуществах, стоимости и рентабельности инвестиций. Теперь вы заинтересованы в том, чтобы, возможно, установить солнечную электрическую систему в вашем собственном доме. Что входит в процесс установки? Прочтите ниже, чтобы узнать.

Сколько и какой тип солнечных панелей вам понадобится?

Это зависит от множества факторов, включая пространство, которое у вас есть, где вы живете, и сколько денег вы должны потратить на солнечные батареи.Некоторые солнечные панели намного эффективнее, но намного дороже. Некоторые менее эффективные типы солнечных панелей более доступны, но потребуют от вас покупки большего количества солнечных панелей, чтобы компенсировать их отставание в эффективности. Возможно, вы живете в районе, где мало солнечного света (например, Сиэтл, Чикаго). Возможно, вы живете в районе, где много солнца (например, в Калифорнии, Аризоне). Это все факторы, которые вам необходимо учитывать при выборе правильных солнечных панелей и определении того, какой тип системы подходит для ваших жилых нужд.

Существует три основных типа солнечных панелей: солнечные панели из монокристаллического кремния, солнечные панели из поликристаллического кремния и тонкопленочные солнечные элементы. Они перечислены в порядке убывания эффективности панелей и стоимости. Солнечные панели из монокристаллического кремния — ваши самые эффективные панели, но они имеют более высокую цену, чем тонкопленочные солнечные элементы. Тонкопленочные солнечные элементы отлично подходят, если у вас много места, потому что они дешевле, но вам нужно будет установить их больше, чтобы получить те же преимущества и вернуть энергию.Но у большинства домовладельцев нет места, необходимого для этих типов солнечных батарей. Все дело в компромиссе, и вы будете впереди всех, исследуя плюсы и минусы каждого типа, прежде чем вызывать установщика, чтобы выяснить, какая система лучше всего подходит для ваших нужд.

Начало процесса установки

Давайте посмотрим вперед и предположим, что вы провели исследование, связались с авторитетным установщиком солнечных батарей и готовы к установке. Что замешано? И как скоро вы начнете замечать окупаемость инвестиций?

Давайте начнем с разговора о том, что на самом деле происходит, когда вы устанавливаете солнечные панели в своем доме, и как они преобразуют солнечный свет в энергию.Во-первых, солнечные панели преобразуют солнечный свет в постоянный ток. Инвертор (часть вашей солнечной энергетической системы, которая преобразует накопленную энергию в напряжение, необходимое для работы стандартного электрического оборудования) преобразует это электричество постоянного тока в переменный ток. Ваш дом потребляет энергию, в которой он нуждается, в зависимости от количества электрических единиц, требующих энергии. Если ваша бытовая солнечная система также подключена к сети, любое лишнее неиспользованное электричество возвращается в сеть (или в батарею, если у вас есть резервная батарея). В подобных случаях вы обычно имеете право на то, что называется чистым измерением.По сути, это кредит, который зачисляется на ваш счет энергии от коммунальной компании. Когда вы потребляете энергию из сети (потому что у вас больше не хватает солнечной энергии для потребления), чистые измерения компенсируют количество энергии, которое вы передали в сеть. По сути, можно выйти с нулевым балансом, потому что то, что вы вкладываете в сеть (от ваших солнечных панелей), примерно равно сумме, которую вы взяли из сети (например, в ночное время).

В некоторых очень сельских районах с ограниченной доступностью сети или ее отсутствием вы можете установить домашние солнечные системы, которые не подключены к сети.Ваше преобразование солнечного света такое же; однако у вас не будет возможности подключиться к сети, когда у вас закончится солнечная энергия. Этот тип солнечной электрической системы требует значительного контроля за использованием энергии, чтобы убедиться, что у вас достаточно энергии, чтобы вы могли прожить весь день.

Прежде чем что-либо будет установлено, инженер по солнечной энергии придет к вам домой и оценит ваш дом на предмет правильности установки — спросит вас и проконсультирует по следующим вопросам:

* Сколько у вас будет солнца
* Где будет система быть размещенным (на крыше, на земле)
* Насколько большой должна быть система, чтобы удовлетворить ваши потребности в энергии
* Будете ли вы подключены к сети или нет
* Как вы можете оптимизировать безопасность и функциональность системы после установки

После того, как вы изучите эти вещи и инженер по солнечной энергии порекомендует лучшую солнечную систему для ваших жилых нужд, можно начинать процесс установки панели солнечных батарей.

Установка солнечных панелей

Когда дело доходит до установки солнечных батарей, найм профессионала — лучший способ. Эти люди хорошо разбираются в солнечной энергии, знают все тонкости установки, могут максимизировать окупаемость инвестиций, правильно установив и расположив панели, и могут осмотреть систему, чтобы убедиться, что все безопасно для использования.

Перед тем, как выбрать установщика солнечной энергии, необходимо учесть некоторые моменты.Вот наиболее важные моменты, которые следует учитывать:

* Каков опыт установки солнечных панелей у установщика?
* Вы имеете дело с лицензированным и авторитетным установщиком солнечных батарей?
* Связывались ли вы с вашим государственным советом по электричеству, чтобы определить, есть ли у солнечной компании, с которой вы имеете дело, какие-либо ожидающие или действующие судебные решения или залоговые права против нее?
* Вы получили несколько заявок на проект?

После того, как вы выполнили всю домашнюю работу, выполнили комплексную проверку и выбрали подрядчика, пора начинать!

Весь процесс установки занимает в среднем около двух дней. Но это не значит, что после того, как вы решите, какой тип системы вы хотите установить, они будут готовы к работе к концу недели. Процесс установки может быть долгим и растянутым из-за количества задействованных контрактов. После того, как вы выбрали свою систему, и если вы будете подключаться к сети (как это делают подавляющее большинство домовладельцев, имеющих жилые солнечные системы), вам нужно будет подписать контракт по контракту. Один с установщиком. Другой — с электрической компанией. Но это еще не все.Как только вы подпишете контракт с электрической компанией, они должны будут его утвердить, потому что вы будете подключены к их электросети. Электроэнергетическая компания будет иметь ряд проблем, через которые должна будет пройти ваша система, включая эффективность системы и безопасность соединений. Поскольку мы имеем дело с электричеством, любая неисправность или проблема безопасности может стать серьезным испытанием для коммунальной компании и ее оборудования.

Какие еще типы консультаций вам понадобятся? Если вы устанавливаете солнечные панели на крыше, подрядчику необходимо будет выйти, чтобы определить, выдержит ли ваша крыша вес солнечных панелей.Утверждение таких «зависаний» с подрядчиками может занять несколько недель. Затем вам нужно будет самостоятельно составить график установки солнечных установщиков. Итак, то, что кажется простым двухдневным процессом, на самом деле может занять пару месяцев, когда все будет сказано и сделано. Какая окупаемость? Деньги, которые вы сэкономите на своем первом счете за электроэнергию. И финансовые стимулы, которыми вы можете воспользоваться, если станете экологически чистыми и сократите свой углеродный след!

Техническое обслуживание, ремонт и стоимость

Как и любой тип системы, вам необходимо поддерживать ее, а иногда и ремонтировать.Этот ремонт может быть вызван неисправными деталями или просто изношенными и нуждающимися в замене. Как и в случае с вашим автомобилем, если вы будете смазывать его маслом и настраивать каждые несколько тысяч миль, вы будете в течение многих лет экономить на энергии за счет установленной солнечной энергетической системы.

Как долго вы можете рассчитывать на то, что ваша солнечная система прослужит? Срок службы большинства систем солнечных панелей в жилых домах составляет более 25 лет. Итак, когда вы думаете о высокой цене этих систем, попробуйте подумать об экономии энергии за такой долгий период времени.В Соединенных Штатах большинство домов потребляют около 1 кВт электроэнергии в час, при этом средний счет за коммунальные услуги по стране составляет в среднем 0,10 доллара США за кВтч электроэнергии. Говоря консервативно, вы можете генерировать около 10 ватт солнечной энергии на квадратный фут. Говоря электрически, вам потребуется около 100 кв. Футов солнечных панелей на каждый выработанный вами кВт. Средняя общенациональная стоимость солнечных панелей составляет от 7 до 9 долларов за ватт. Для дома среднего размера, в штате со средним солнечным светом, установленная система солнечных панелей мощностью 5 кВт будет стоить от 25000 до 35000 долларов.Я знаю, что это много. Но вы хотите знать хорошие новости. Цены на солнечные панели значительно снижаются из года в год. Фактически, в следующем году или около того вы сможете приобрести систему по цене от 1 до 2 долларов за ватт (солнечные компании начинают очень агрессивно снижать цены, чтобы увеличить количество людей, покупающих их системы). . Если мы откажемся от этого сценария, система мощностью 5 кВт обойдется вам всего в 10 000 долларов с окупаемостью за 10 лет. А учитывая, что срок службы системы составляет более 25 лет, вы получите огромную прибыль от вложений.

В заключение

Об этом нужно много думать, много исследовать, и это большие деньги. Но это также огромная выгода для вашего кошелька и огромная выгода для окружающей среды. Учитывая темпы роста использования солнечной энергии, это большой успех. Как только вы получите аванс и пройдете период окупаемости, вы получите чистую прибыль от установленной солнечной системы. В долгосрочной перспективе, что представляет собой несколько месяцев головной боли при работе с подрядчиками по коммунальным, солнечным и кровельным работам, если учесть преимущества, которые ждут вас в ближайшие 25 с лишним лет.