Проектирование замкнутой энергосистемы частного дома | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 21 декабря, печатный экземпляр отправим 25 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №37 (223) сентябрь 2018 г.

Дата публикации: 16.09.2018

Статья просмотрена: 183 раза

Библиографическое описание:

Савилов, А. В. Проектирование замкнутой энергосистемы частного дома / А. В. Савилов, А. А. Петрушкин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 37 (223). — С. 30-33. — URL: https://moluch.ru/archive/223/52663/ (дата обращения: 11.12.2024).



Рассматривается задача ознакомления с такими альтернативными источниками энергии, как солнечные электростанции, а также возможностью их применения в частных домах с перспективой создания энергоэффективных помещений. Цель работы: показать, что применение солнечных панелей и модулей в условиях России — это вполне реальная возможность улучшения качества электроснабжения и жизни людей, а также экономии материальных средств. Расчет и проектирование солнечной станции для частного дома.

Ключевые слова: электроэнергетика, альтернативные источники энергии, солнечная энергия, солнечные батареи, жилые дома.

Учитывая тот факт, что стоимость электроэнергии, отпускаемой потребителям муниципальными энергогенерирующими предприятиями, имеет свойство повышаться от года к году, в ряде случаев возникает потребность в сокращении затрат на электроэнергию. А также объекты, подключение которых к общим сетям по каким-то причинам, либо невозможно, либо затруднено, а потребность в электрификации велика, то для таких случаев, пожалуй, адекватным решением является применение альтернативных источников энергии.

Наибольшее распространение среди всех альтернативных источников энергии приобрели различные солнечные панели, за счет которых можно получать электрическую энергию.

Теоретическая часть

Солнечная батарея — это комплекс фотоэлектрических преобразователей, объединенных в систему. Преобразователи превращают энергию Солнца в электричество. Самые новейшие солнечные батареи способны работать с отдачей в 40 %. [1.]

Виды солнечных батарей

Сейчас их классифицируют на 3 категории: тонкоплёночные, монокристаллические, поликристаллические. Тонкопленочные батареи. Этот комплекс батарей сделан из тонких натянутых плёнок. (Рис.1.)

C:\Users\антон\Desktop\плен.JPG

Рис. 1. Тонкоплёночные батареи.

Они без труда монтируются в практически всех доступных местах. Защищены от воздействия песка и пыли и способны функционировать в различных неблагоприятных условиях. При наличии облаков их КПД снижается примерно на двадцать процентов. Стоимость их небольшая, но они требуют наличия значительного пространства для своего размещения.

Монокристаллические батареи

Эти батареи создают множества ячеек, которые потом наполняют силиконом. Из-за хорошей гидроизоляции данные батареи применяются даже на судах. Их можно размещать и на кровлях зданий. Если нет возможности установить их на солнечную сторону кровли, где конечно же отдача от них будет более высокой, то можно устанавливать и на теневой стороне. Нужно учитывать и тот момент, что рассеянный солнечный свет будет менее эффективен. Монокристаллические батареи отличаются малым весом, компактны. Они достаточно гибкие, надёжны при эксплуатации и служат длительное время. [1] Монтаж таких батарей осуществляется на крышах домов и не вызывает затруднений. (Рис.2.)

Рис. 2. Монтаж монокристаллических батарей.

Поликристаллические солнечные батареи. В ячейках этих солнечных батарей расположены кристаллы, направленные в самые разные стороны. Благодаря этому панели могут улавливать рассеянный свет, и намного меньше зависят от прямого солнечного освещения. (Рис.3.) [5]

Рис. 3. Поликристаллические солнечные батареи.

Практическая часть

Для определения мощности солнечной электростанции необходимо составить примерный перечень приёмников электроэнергии. (табл.1.)

Таблица 1

Суточное потребление электроприёмников

Электроприбор

Мощность, Вт

Количество, шт.

Время работы, ч

Суточное потребление кВтч/сут

Светодиодные лампы

7

35

5

1,2

Холодильник (А, А+)

100

1

24

1,2

Телевизор

50

2

5

0,5

Комплект спутникового TV

25

1

5

0,125

Скважинный насос

245

1

4

0,98

Микроволновка

800

1

0,3

0,24

Электроплита

1200

1

3

3,6

Чайник

1500

1

0,2

0,3

Стиральная машинка

1000

1

1

1

Итого:

9,145

Для расчета нагрузки, оказываемой прибором на сеть, мы должны учесть не только мощность, указанную в паспорте изделия, но и принять во внимание величину коэффициента мощности, который позволяет рассчитать полную мощность прибора. [2]

Полная мощность Sизд рассчитывается по формуле:

Sизд = Pном/cosφ, BA (1)

где Sизд полная мощность изделия;

Pном номинальная потребляемая мощность изделия (по паспорту);

сosφ — коэффициент мощности, значения которого принимается в пределах от 0 до 1, т. е. 0< cosφ≤1. Как правило cosφ принимают равным 0,7. [3]

Перед тем как приступить к выбору параметров оборудования для солнечной электростанции необходимо определить состав оборудования. Типичная солнечная электростанция, обеспечивающая электроснабжение частного дома, состоит из следующих элементов:

– фотоэлектрические модули;

– контроллер заряда;

– инвертор;

– аккумуляторные батареи;

– управляющая автоматика.

Зная примерное суточное потребление электроприёмников из таблицы 1, в летний период — 10квт*ч., в зимний период, так как дом будет отапливаться — 15квт*ч., выберем кремневые поликристаллические солнечные панели мощностью 300 Вт, так как данные панели имеют высокий уровень КПД и просты в монтаже. [2]

Рассчитаем количество энергии, вырабатываемой солнечной батареей мощностью 300 Вт по формуле:

W=k*P*E/1000, Вт*ч (2)

Где W — количество вырабатываемой энергии, Вт*ч;

k — коэффициент потерь мощности панели (k=1.2);

P — мощность модуля, Вт;

E — среднемесячный уровень инсоляции, Вт*ч/кв.м.

Деление на 1000 обусловлено лабораторным значением мощности освещения, при котором тестируются панели. (1000Вт/кв.м) [3]

Далее необходимо подобрать соответствующую требованиям системы и владельца аккумуляторную батарею. Подберём такой тип батарей, которые будут накапливать энергию для пользования ею ночью или в пасмурную погоду. Следует учесть, то в зимнее время солнечные панели не смогут вырабатывать достаточное количество энергии, поэтому подберём такой тип аккумулятора, ёмкости которого хватит для обеспечения зимнего суточного энергопотребления в течение длительного времени. [4]

Зная, что наибольшее энергопотребление соответствует 15кВт*ч, (15000Вт*ч) рассчитаем необходимую ёмкость аккумулятора по формуле:

E=Q/V*k, А*ч, (3)

Где E — необходимая ёмкость аккумуляторной батареи, А*ч;

Q — количество энергии, забираемое из аккумулятора Вт*ч (в нашем случае — 15000 Вт*ч);

V — номинальное напряжение аккумулятора, В (как правило, оно равно 12В);

k — коэффициент потерь мощности (равен 0,7 или 30 % от полной ёмкости аккумулятора). Поскольку аккумулятор может прийти в негодность при частой полной разрядке, то следует всегда оставлять хотя бы 30 % ёмкости для предотвращения выхода его из строя. [3]

Наличие возможности дополнительно питать объект от сети общего электроснабжения обеспечивает заряд АКБ в течение ночи, давая, таким образом, возможность работать электростанции бесперебойно даже в случаях отсутствия или недостаточности солнечного излучения.

Солнечные батареи уже давно и с успехом применяют как корпорации и компании, так и владельцы своих домов. Цены на такую продукцию в России пока еще ниже чем у западных образцов. Стоимость продукции с внедрением новых технологий постепенно снижается, а как известно тарифы на электроэнергию растут из года в год, и солнечные батареи становятся перспективным устройством в энергетике России. Производители солнечных батарей для дома предлагают их покупателям со сроком эксплуатации не менее 25 лет.

Литература:

  1. Матвеев С. Современные солнечные панели [Электронный ресурс] // Новые технологии в солнечных панелях: [сайт] URL: https://qwizz.ru
  2. Сапожников Д. А. Как рассчитать солнечную электростанцию и выбрать оборудование для нее [Электронный ресурс] // Как рассчитать солнечную электростанцию и выбрать оборудование для нее: [сайт] URL: https://oporasolar.ru/
  3. В. И. Виссарионов, Г. В. Дерюгина, В. А. Кузнецова, Н. К. Малинин Солнечная энергетика. Методы расчетов // «Солнечная энергетика». 2008 168–205с./
  4. Мырзакулов Б. Энергосбережение и возобновляемые источники энергии // Наука, новые технологии и инновации. 2013. 18–24с./
  5. Комолова Н. Роль возобновляемых источников энергии в российской и европейской системах энергоснабжения // Энергосбережение. 2007. № 7
Основные термины (генерируются автоматически): батарея, альтернативный источник энергии, аккумуляторная батарея, длительное время, дом, панель, солнечная электростанция.


Похожие статьи

Обзор подключения ветроустановок к системам электроснабжения для их эффективной работы

Предложены схемные решения для эффективного использования ветроустановок при их совместной работе с системами централизованного электроснабжения, чтобы максимально использовать энергию ветра для выработки качественной электроэнергии, экономить её пот...

Применение альтернативных источников энергии в Омском регионе

В статье рассмотрена проблема внедрения альтернативных источников энергии в России. Представлены виды альтернативных источников энергии и предъявляемые к ним требования. Проведен анализ потребления электрической энергии в энергетической системе Омско...

Солнечная электроэнергетика в энергосистеме Узбекистана

В настоящей статье рассматривается электроэнергетика на основе солнечной радиации с позиции перспектив применения данной технологии как части реализации концепции малой энергетики в Узбекистане. Описывается, какие положительные стороны могут быть дос...

Локальное альтернативное энергообеспечение жилых домов

В представленной научно-исследовательской работе рассмотрены основные технологии альтернативного энергообеспечения зданий. Были проанализированы стимулы и ограничения в развитии альтернативной энергетики на локальном уровне в отечественной и зарубежн...

Оценка экономической эффективности использования различных схем СЭС для питания жилого дома в г. Алматы

В статье рассматриваются вопросы, связанные с оценкой экономической эффективности различных схем СЭС для электроснабжения жилого дома в г. Алматы

Солнечная энергия как источник электрической энергии в Республике Таджикистан

Статья посвящена проблеме использования солнечной энергии как основного источника электроэнергии. Автор рассматривает валовой, технический и экономический потенциалы солнечной энергии в Республике Таджикистан, законы, постановления, приказы, принятые...

Информационные технологии в оценке эффективности использования альтернативного топлива

В данной статье представлены прикладные аспекты информационных технологий при решении проблемы убывания невозобновляемых ресурсов. Разработана автоматизированная информационная система для расчета перевода котельной малой мощности на альтернативное т...

Разработка трекера для солнечных модулей

В представленной статье рассмотрены устройство и принцип работы солнечного трекера (датчика положения Солнца) для использования совместно с солнечными модулями с концентраторами. Также в статье описаны протоколы взаимодействия и совместимость данных ...

Тенденции развития альтернативной энергетики

Сегодня наиболее перспективным является использование маломощных солнечных гелиоустановок для нужд жилищно-коммунального сектора, небольших промышленных предприятий, объектов социальной сферы и здравоохранения, рекреационных зон, удаленных объектов и...

О возможности использования солнечных коллекторов для получения тепловой энергии в климатических условиях Таджикистана

Статья посвящена возможности использования солнечной энергии как источника получения тепла в климатических условиях Таджикистана. Приводятся сведения о валовом, техническом и экономическом потенциале тепловой энергии солнца в Республике Таджикистан, ...

Похожие статьи

Обзор подключения ветроустановок к системам электроснабжения для их эффективной работы

Предложены схемные решения для эффективного использования ветроустановок при их совместной работе с системами централизованного электроснабжения, чтобы максимально использовать энергию ветра для выработки качественной электроэнергии, экономить её пот...

Применение альтернативных источников энергии в Омском регионе

В статье рассмотрена проблема внедрения альтернативных источников энергии в России. Представлены виды альтернативных источников энергии и предъявляемые к ним требования. Проведен анализ потребления электрической энергии в энергетической системе Омско...

Солнечная электроэнергетика в энергосистеме Узбекистана

В настоящей статье рассматривается электроэнергетика на основе солнечной радиации с позиции перспектив применения данной технологии как части реализации концепции малой энергетики в Узбекистане. Описывается, какие положительные стороны могут быть дос...

Локальное альтернативное энергообеспечение жилых домов

В представленной научно-исследовательской работе рассмотрены основные технологии альтернативного энергообеспечения зданий. Были проанализированы стимулы и ограничения в развитии альтернативной энергетики на локальном уровне в отечественной и зарубежн...

Оценка экономической эффективности использования различных схем СЭС для питания жилого дома в г. Алматы

В статье рассматриваются вопросы, связанные с оценкой экономической эффективности различных схем СЭС для электроснабжения жилого дома в г. Алматы

Солнечная энергия как источник электрической энергии в Республике Таджикистан

Статья посвящена проблеме использования солнечной энергии как основного источника электроэнергии. Автор рассматривает валовой, технический и экономический потенциалы солнечной энергии в Республике Таджикистан, законы, постановления, приказы, принятые...

Информационные технологии в оценке эффективности использования альтернативного топлива

В данной статье представлены прикладные аспекты информационных технологий при решении проблемы убывания невозобновляемых ресурсов. Разработана автоматизированная информационная система для расчета перевода котельной малой мощности на альтернативное т...

Разработка трекера для солнечных модулей

В представленной статье рассмотрены устройство и принцип работы солнечного трекера (датчика положения Солнца) для использования совместно с солнечными модулями с концентраторами. Также в статье описаны протоколы взаимодействия и совместимость данных ...

Тенденции развития альтернативной энергетики

Сегодня наиболее перспективным является использование маломощных солнечных гелиоустановок для нужд жилищно-коммунального сектора, небольших промышленных предприятий, объектов социальной сферы и здравоохранения, рекреационных зон, удаленных объектов и...

О возможности использования солнечных коллекторов для получения тепловой энергии в климатических условиях Таджикистана

Статья посвящена возможности использования солнечной энергии как источника получения тепла в климатических условиях Таджикистана. Приводятся сведения о валовом, техническом и экономическом потенциале тепловой энергии солнца в Республике Таджикистан, ...

Задать вопрос