Альтернативные источники энергии и энергосбережение - [42]
Более того, тонкопленочные модули обычно теряют от 10 до 40 % мощности в первые 2 года эксплуатации. Поэтому, около 90 % рынка фотоэлектрических модулей в настоящее время составляют кристаллические кремниевые модули.
Другие компоненты системы имеют различные сроки службы: аккумуляторные батареи имеют срок службы от 2 до 15 лет, а силовая электроника — от 5 до 20 лет.
Солнечный модуль может работать при любой комбинации напряжения и тока, расположенным на его вольтамперной характеристике (ВАХ). Однако в реальности модуль работает в одной точке в данное время. Эта точка выбирается не модулем, а электрическими характеристиками цепи, к которой данный модуль (или солнечная батарея) подключен (рис. 3.2).
Рис 3.2.Важные точки вольтамперной характеристики, которые характеризуют солнечный модуль
Напряжение, при котором ток равен 0, называется напряжением холостого хода (V>oc). С другой стороны, ток, при котором напряжение равно 0, называется током короткого замыкания (I>sc). В этих крайних точках ВАХ мощность модуля равна 0. На практике, система работает при комбинации тока и напряжения, когда вырабатывается достаточная мощность.
Лучше сочетание называется точкой максимальной мощности (ТММ, или МРР). Соответствующие напряжение и ток обозначаются как V>p (номинальное напряжение) и I>р (номинальный ток). Именно для этой точки определяются номинальная мощность и КПД солнечного модуля.
Можно найти все эти параметры — (V>oc, I>sc, МРР, V>p, I>p) — на шильдике или прилагаемых к модулю характеристиках (заметьте, что V>p и I>p также называются номинальными значениями.
Однако не рассчитывайте получить номинальную мощность от вашей солнечной батареи — почти невозможно, чтобы собранная система работала все время в точке максимальной мощности. Кроме изменений освещенности, на вырабатываемую мощность влияет температура солнечной батареи: чем выше температура солнечной батареи, тем ниже ее мощность.
Возможно создание системы электроснабжения на солнечных батареях различной сложности. Наиболее простая система имеет на выходе низкое напряжение постоянного тока (обычно 12 или 24 В). Такие системы применяются для обеспечения работы освещения и небольшой нагрузки постоянного тока в доме — радио, телевизор, ноутбук, магнитофон и т. п. Можно использовать различные автомобильные аксессуары, вплоть до холодильников.
При этом необходима прокладка отдельной проводки постоянного тока со специальными розетками и вилками, которые исключают неправильную полярность подключения.
При подключении светильников с лампами постоянного тока необходимо также соблюдать полярность и следить за тем, чтобы при замене ламп они имели такую же полярность подключения, как и те, которые использовались ранее. В противном случае возможен выход из строя ваших потребителей.
Типовая схема такой системы приведена на рис. 3.3. Обычно такие системы применяются, если максимальное расстояние от аккумулятора до самой дальней подключенной нагрузки не превышает 10–15 м, а ее мощность — не более 100 Вт.
Рис. 3.3.Типовая схема простейшей системы
При этом надо следить за тем, чтобы падение напряжения при всех включенных потребителях в самой дальней точке было в пределах допустимого (обычно не более 10 %). Для правильного выбора сечения провода вы можете воспользоваться справочной информацией по выбору сечения провода исходя из допустимого падения напряжения на участке электропроводки.
Если у вас нагрузка превышает указанные рекомендованные максимальные значения, или потребители электроэнергии находятся на значительном расстоянии от аккумулятора, необходимо добавить в систему инвертор.
Инвертор— это преобразователь постоянного тока низкого напряжения от аккумуляторов в 220 В переменного тока.
В этом случае вы сможете питать практически любую бытовую нагрузку суммарной мощностью, не превышающей мощность инвертора.
Система электроснабжения автономного дома с выходом переменного и постоянного тока на базе фотоэлектрической солнечной батареи включает в себя практически те же компоненты, что и схема на рис. 3.3, плюс контроллер заряда аккумуляторной батарея, а именно:
♦ солнечная батарея необходимой мощности;
♦ контроллер заряда аккумуляторной батареи, который предотвращает губительные для батареи глубокий разряд и перезаряд;
♦ батарея аккумуляторов (АБ);
♦ инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный;
♦ энергоэффективные нагрузки переменного тока.
Для обеспечения надежного электроснабжения необходим резервный источник электропитания. В качестве такого источника может быть небольшой (2–6 кВт) бензо- или дизельэлектрогенератор.
Введение такого резервного источника электроэнергии резко сокращает стоимость солнечной батареи из-за отсутствия необходимости рассчитывать ее на худшие возможные условия (несколько дней без солнца, эксплуатация зимой и т. п.)
В этом случае в систему также вводится зарядное устройство для быстрого заряда (в течение нескольких часов) АБ от жидкотопливного электрогенератора. Возможно применение блока бесперебойного питания, в котором возможность заряда АБ уже встроена.
