Альтернативные источники энергии и энергосбережение - [43]
Рассмотрим пример комплектации фотоэлектрической системы электроснабжения. На рис. 3.4 приведен вариант системы для электроснабжения удаленного жилого дома.
Рис 3.4.Система электроснабжения жилого дома
Принимаются следующие исходные данные:
♦ суточное потребление энергии 3 кВт∙ч (среднестатистические данные по России);
♦ приход солнечной радиации — 4 кВт∙ч/м>2 в день (средний приход солнечной радиации для европейской части России летом);
♦ максимальная пиковая мощность нагрузки — 3 кВт (можно одновременно включить стиральную машину и холодильник);
♦ для освещения используются только компактные люминесцентные лампы переменного тока;
♦ в пиковые часы (максимальная нагрузка, например, когда включены стиральная машина, электрокипятильник, утюг и т. п.) для предотвращения быстрого разряда АБ включается бензиновый или дизельный электрогенератор.
Генератор также будет включаться при пасмурной погоде, если АБ разряжается до нижнего допустимого напряжения.
Возможно включение генератора как в ручном режиме, так и полностью в автоматическом. В последнем случае система также должна включать модуль автоматического запуска и останова генератора, а сам генератор должен быть немного доработан для возможности подключения системы автоматики.
Бели необходимо минимизировать время работы жидкотопливного электрогенератора с целью сохранения топлива, солнечная фотоэлектрическая система электроснабжения будет состоять из элементов со следующими параметрами:
♦ пиковая мощность солнечной батареи равна 1000 Вт (выработка до 5 кВт∙ч сутки);
♦ минимальная номинальная мощность инвертора — 2 кВт с возможностью кратковременной нагрузки до 4 кВт, входное напряжение 24 или 48 В;
♦ аккумуляторная батарея общей емкостью 800 А∙ч (при напряжении 12 В), что позволяет запасать до 4,5 кВт∙ч электроэнергии при 50 % разряде АБ);
♦ контроллер заряда на ток до 40–50 А (при напряжении 24 В);
♦ дизель или бензогенератор мощностью 3–5 кВт;
♦ зарядное устройство для заряда АБ от бензогенератора на ток до 150 А (может быть встроено в инвертор;
♦ кабели и коммутационная аппаратура (выключатели, автоматы, разъемы, электрощиты и т. п.)
Стоимость такой системы при существующих ценах на комплектующие будет около от 400 до 700 тысяч рублей.
Если допустимо увеличение времени работы дизель-генератора, стоимость системы можно снизить за счет его более частого включения. В этом случае:
♦ энергия от солнечной батареи будет использоваться для электроснабжения минимальной нагрузки — освещение, радио, телевизор;
♦ генератор будет включаться несколько раз в день, в зависимости от выбранной емкости АБ.
При этом начальная стоимость системы снижается как за счет уменьшения пиковой мощности солнечной батареи, так и за счет снижения емкости АБ.
Такая оптимальная система для электроснабжения жилого дома может состоять из следующих компонентов:
♦ солнечной батареи с пиковой мощностью 300–400 Вт;
♦ инвертора мощностью 2–4 кВт, входное напряжение 24 или 48 В;
♦ аккумуляторная батарея общей емкостью 400–600 А∙ч (при напряжении 12 В);
♦ контроллер заряда на ток до 40–50 А (при напряжении 24 В);
♦ дизельгенератор мощностью 4–6 кВт;
♦ зарядное устройство для заряда АБ от бензогенератора на ток до 150 А;
♦ кабели и коммутационная аппаратура (выключатели, автоматы, разъемы, электрощиты).
Стоимость такой системы при существующих ценах на комплектующие будет около 300–500 тысяч рублей.
При этом необходимо учитывать, что возрастут эксплуатационные расходы за счет большего расхода топлива.
3.2. Самостоятельное изготовление простейших солнечных элементов
Эта конструкция рассматривается в познавательных целях, т. к. она не очень эффективна при высокой цене. Цена одного КД202 составляет 50 руб. Итого на 4 блока по 5 шт. понадобиться 20 диодов.
Это примерно 1000 руб., не считая универсальных разъемов для подключения разных устройств. При этом устройство генерирует напряжение до 2,1 В при токе до 0,8 мА.
Разумеется, это изобретение морально устарело. Проще купить кремниевую, панель за 1100 руб. Но кому интересен процесс, то можете попробовать.
В хозяйстве радиолюбителя всегда найдутся старые диоды и транзисторы от ставших ненужными радиоприемников и телевизоров. В умелых руках это — богатство, которому можно найти дельное применение. Например, сделать полупроводниковую солнечную батарею для питания в походных условиях транзисторного радиоприемника.
Как известно, при освещении полупроводник становится источником электрического тока — фотоэлементом. Этим свойством мы и воспользуемся (http://electro-shema.ru/zll.htm).
Сила тока и электродвижущая сила такого фотоэлемента зависят:
♦ от материала полупроводника;
♦ от величины его поверхности;
♦ от освещенности.
Но чтобы превратить диод или транзистор в фотоэлемент, нужно добраться до полупроводникового кристалла, а, говоря точнее, его нужно вскрыть.
Последовательность работ представлена на рис. 3.5.
Рис. 3.5.Последовательность работ по созданию солнечной батареи
Энергия, вырабатываемая одним фотоэлементом, очень мала, поэтому их объединяют в батареи. Чтобы увеличить ток, отдаваемый во внешнюю цепь, одинаковые фотоэлементы соединяют параллельно, а для увеличения напряжения — последовательно.
