Подбор и установка системы энергоснабжения на базе солнечных батарей

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Российский государственный университет туризма и сервиса»

ФГБОУ ВО «РГУТИС»

Институт дистанционного обучения

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

НА ТЕМУ: «подбор и установка системы энергоснабжения на базе солнечных батарей»

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Основы энергосбережения и энергоэффективности»

       Выполнил:

Студент группы: 02.ТМЗБп-18-1д1 курса:1

направление подготовки: 15.03.02 Технологические машины и оборудование

Фамилия: Гусев

Имя: Виктор

Отчество: Олегович

    Проверил:  

1.      Исходные данные. Прежде всего, необходимо определиться, какие задачи должна выполнять будущая система электроснабжения на базе солнечных батарей. Например, электроснабжение ненадежное и существует проблема частого отключения электричества. Или перерывы в электроснабжении продолжительные и требуется реализовать резервный источник электроснабжения, питающий все необходимые электроприборы, которые ежедневно эксплуатируются. Наконец вообще не имеется подключений к электрическим сетям и возможность подключения по той или иной причине отсутствует. В данном случае система будет выступать в роли основного источника электроснабжения.
2.      Подсчет суммарной нагрузки потребления. Первый этап расчета. Начинается он с составления перечня всех приборов и устройств, которые будут использоваться. Следующим шагом будет выяснение потребляемой мощности каждого из приборов. Завершающая стадия – подсчет суточного потребления электроэнергии.
3.      Выбор величины напряжения постоянного тока системы. Выбор величины напряжения системы необходим, во-первых, для выбора приборов системы с точки зрения их согласованности по напряжению, инвертора, контроллера заряда батарей, во-вторых, от величины этого напряжения будут зависеть схемы соединения солнечных модулей и аккумуляторных батарей, ну и, в-третьих, для дальнейших расчетов солнечных батарей. Обычно выбирается либо 12 В, либо 24 В. Если, конечно, система электроснабжения не слишком мощная и эта, её мощность, не вынуждает прибегать к напряжению 36 В или 48 В, чтобы снизить токи в цепях, а значит, иметь возможность использовать провод меньшего сечения, т. е. более дешевый.
4.      Определение требуемого количества энергии в сутки. Для определения требуемого количества энергии в сутки необходимо значение суточного потребления разделить на выбранное напряжение системы. Таким образом вычисляется суточная величина энергии необходимой для обеспечения электроснабжения потребителей.
5.      Напряжение солнечных панелей. От выбора величины напряжения будет зависеть выбор контроллера заряда батарей, выбор напряжения аккумуляторов и, соответственно, схема их соединения. Можно выбирать любое напряжение, самое главное, чтобы оно было стандартизированным. Это, как правило, 12 Вольт, 24 Вольта, 48 Вольт.
6.      Мощность и ток. Общую мощность необходимо набрать из тех модулей, напряжение которых соответствует выбранному ранее для системы. Путем соединения их либо параллельно, если напряжение каждого из них равно выбранному, либо последовательно, в случае, когда напряжение каждого из них меньше выбранного. Ну и последовательно-параллельно, чтобы обеспечить суммарную мощность при обеспечении выбранного напряжения системы.
7.      Габариты и вес. Каждое дополнительное электрическое соединение в системе повышает вероятность отказа (поломки), единый модуль соответствующий требуемым мощности и напряжению, был бы идеальным вариантом, но это не нужно, потому что в этом случае мы лишаем нашу систему гибкости, ремонтопригодность тоже пострадает, а также большой вес, который будет играть не последнюю роль при монтаже. Гораздо сложнее будет нарастить систему, изменить напряжение системы, если такое вдруг понадобиться. Отремонтировать модуль. С другой стороны, слишком мельчить с габаритами – дороже обойдется.
8.      Конструктивное исполнение. Конструктивное исполнение играет немаловажную роль как в плане эксплуатационных характеристик, так и с финансовой точки зрения. Бескаркасные модули, к примеру, будут стоить дешевле, но использовать именно их можно и нужно лишь в том случае, если есть возможность выполнить монтаж таким образом, чтобы обеспечить их нормальную эксплуатацию без каркасов. Следует учесть и вопрос герметизации модуля, поскольку при попадании воздуха и влаги происходит окисление контактов. Это значительно сокращает срок их службы.
9.      Расположение солнечной батареи. Влияет на качество приема светового потока, определяется углом наклона ее поверхности относительно оси световых лучей. На практике она может быть ориентирована разными способами. Первый метод подразумевает размещение модулей параллельно плоскости водяного зеркала данной местности. Второй – это ориентация под оптимальным углом. Заключается в стационарном закреплении солнечной батареи в усредненном, наиболее благоприятном положении для приема солнечной энергии. Третий вариант заключается в организации системы слежения за положением Солнца на небосклоне и автоматического поддержания перпендикулярного к нему направления плоскости модулей.
10.      Способ крепления. Для монтажа солнечных батарей изготавливается каркас с профильными алюминиевыми или стальными рамками. Можно использовать дерево, но оно, как ни защищай, подвержено усыханию, гниению, не так долговечно. Крепление батареи к рамке выполняется обычными локерными саморезами или винтовыми соединениями в наиболее удобном месте.
11.      Влияние температуры и снега. Фотоэлектрический преобразователь отрицательно реагирует на повышение температуры: снижает выходную мощность. А модули, подвергаясь облучению Солнца, нагреваются. Они, закрепленные наглухо на темных поверхностях, например, черном рубероиде, могут работать в режиме «сковородки» с температурой более +80оС. Поэтому, при монтаже на любых строительных конструкциях необходимо предусматривать свободное пространство со всех сторон фотоэлектрического преобразователя для естественной циркуляции воздуха и отвода тепла. Особенно актуально это для плоских поверхностей: бетонные плиты, листы жести. Волны шифера, ондулина обеспечивают подход воздуха, но в зимнее время их заносит снегом.
12.      Отраженный свет. Солнечная батарея принимает световой поток со всех сторон, включая тыльную поверхность (отраженным светом). Эксперименты в снежном поле показали, что за счет преобразования отраженного света задней стороной солнечной батареи можно с нее получить увеличение мощности до 30-50% и, в отдельных случаях, превысить заявленные характеристики производителя. Ничего не мешает устанавливать солнечные модули в незатененных местах, направлять на них дополнительно световой поток от светлых соседних строительных конструкций, окрашивать световозвращающими красками объекты, расположенные с обратной стороны.