Автономная ФЭС

Автономные фотоэлектрические системы (АФС) используются для электроснабжения отдельных домов, там, где нет сетей централизованного электроснабжения или в случаях, когда стоимость 1 киловатта технологического подключения к общественной электросети выше или равна стоимости фотоэлектрической электростанции той же мощности. Также фотоэлектрические системы можно применять на турбазах, расположенных в природоохранных зонах, где применение источников электроэнергии, работающих на углеводородном топливе нежелательно.


В состав автономной фотоэлектрической системы входит следующее основное оборудование:
1. Фотоэлектрические модули.
2. Контроллер заряда аккумуляторных батарей.
3 Аккумуляторные батареи.
4. Инвертор.

Основным элементом фотоэлектрической станции является фотоэлектрический модуль, который преобразует энергию солнечного света непосредственно в постоянный электрический ток. Солнечные модули можно устанавливать на крыши и стены домов, на навесы для автомобилей, а также просто на землю, используя специальные конструкции для их крепления. При размещении солнечных модулей важно учитывать, чтобы они не затенялись в течение дня деревьями, строениями и так далее. Модули должны быть направлены на юг. Угол их установки по отношению к горизонту зависит от географической широты местности их расположения и времени года. Летом оптимальным считается угол установки модулей меньше на 13 градусов, чем географическая широта места. Зимой же, наоборот, для вычисления оптимального угла установки нужно прибавить 13 градусов к географической широте.
Мощность, генерируемая фотоэлектрическими модулями, меняется в зависимости от времени суток (утро, день, вечер) и погодных условий (ясно, пасмурно). Поэтому их нельзя использовать для питания потребителей напрямую, без использования аккумуляторных батарей. Аккумуляторы стабилизируют мощность автономной фотоэлектрической системы при изменении мощности, генерируемой солнечными модулями, или в случае, когда мощность нагрузки, подключаемой к системе, превышает мощность, вырабатываемую в этот момент модулями. Для небольшой дачи необходимо использовать аккумуляторы суммарной емкостью от 150 А*ч 24 В. Общая емкость и соответственно количество аккумуляторных батарей зависит от мощности фотоэлектрической системы и от того как долго и какой мощности нагрузку вы хотите питать при отсутствии солнца.Когда аккумуляторных батарей как резервного источника энергии не хватает, то необходимо установить, исходя из климатических условий, дополнительный резервный источник энергии — дизель-бензогенератор или ветрогенератор (см. рисунок).

Для продления срока службы аккумуляторов (одного из самых дорогих компонентов системы) необходим качественный контроллер заряда. Современные контроллеры имеют несколько фаз заряда батарей. Первая фаза это фаза активного заряда. В этой фазе весь ток от солнечных модулей идет на заряд батарей и напряжение аккумулятора повышается. При достижении на аккумуляторе определенного напряжения наступает вторая фаза. Эта фаза называется фазой поглощения (абсорбции).Контроллер постепенно снижает ток зарядки, чтобы напряжение более не повышалось и не шел процесс активного газообразования. После фазы абсорбции напряжение понижается до определенного значения и наступает завершающая фаза — фаза поддерживающего заряда малым током.Наиболее продвинутые контроллеры (в частности StecaTarom) определяют состояние заряда аккумуляторных батарей не только по напряжению, а вычисляют степень заряда, подсчитывая ток, идущий от (при разряде) и в (при заряде) аккумулятор.

Солнечные модули вырабатывают постоянный ток. Для питания бытовых электрических приборов и освещения требуется переменный ток 220 В 50 Гц. Для преобразования постоянного тока в переменный в состав системы включен инвертор. Мощность инвертора подбирается по суммарной максимальной потребляемой мощности всех приборов, которые могут быть подключены одновременно. Если используются приборы с электродвигателями, необходимо учитывать пусковые токи при выборе мощности инвертора.

При выборе инвертора может также возникнуть вопрос, зачем, например, нужен инвертор мощностью 3 кВт, если общая мощность солнечных панелей составляет всего лишь 800 Вт. Дело в том, что энергия, вырабатываемая солнечными модулями, накапливается в аккумуляторах и может быть получена с них большой мощностью за короткое время. Летом солнечные модули общей мощностью 800 Вт выдадут за день примерно 4,5 кВт. Соответственно с аккумуляторов, обладающих достаточной емкостью, можно получить такое же количество электроэнергии. Учтем потери при преобразовании постоянного тока в переменный. Останется примерно 3,8 кВт. В течение какого времени будет истрачена эта электроэнергия зависит от мощности подключаемой нагрузки. Можно питать ей нагрузку 160 Вт в течение суток или подключить нагрузку 1 кВт на 4 часа. Можно подключить нагрузку мощностью 3 кВт, равную максимальной мощности инвертора. В этом случае энергии хватит примерно на 1,3 часа. Из вышеизложенного понятно, что к системе с суммарной мощностью солнечных модулей 800 Вт можно подключать на короткое время нагрузку с большей потребляемой мощностью, величина которой зависит от мощности инвертора.


Примеры автономных ФЭС с дополнительным генератором:



Aвтономная фотоэлектрическая система 1 кВт*ч

  Состав оборудования системы:

1. Солнечный модуль KV 195W/24M – 2 шт. 

2. Контроллер заряда Steca Solarix PRS 1515 – 1 шт. 

3. Аккумуляторная батарея 12В, 150А*ч — 2 шт. 

4. Синусоидальный инвертор Steca PI 1100 – 1шт.

  Общие характеристики:

Напряжение постоянного тока — 24В.

Напряжение переменного тока — 230В/50Гц.

Номинальная выходная мощность  (мощность инвертора) — 1 кВт.

Резервный запас электроэнергии для работы системы в условиях отсутствия солнца 1,8 кВт*ч  (глубина разряда аккумулятора — 50%).

Температура эксплуатации оборудования от -20 °С до + 50 °С.

Срок службы фотоэлектрических модулей — 25 лет.

Срок службы аккумуляторных батарей — 10-12 лет.

 Система позволяет обеспечить бесперебойное энергоснабжение дачи с ежедневным потреблением 1 кВт*ч и обеспечивает работу следующего оборудования:

1. Энергосберегающая лампы 11 Вт в количестве 4 шт. — 4 часа в день.

2. Ноутбук 40 Вт — 4 часа в день.

3. Телевизор 50 Вт — 3 часа в день.

4. Спутниковая антенна 20 Вт — 3 часа в день.

5. DVD плеер 20 Вт — 2 часа в день.

Использование системы не требует никаких специальных навыков, так как она работает автоматически.



Автономная фотоэлектрическая система 3 кВт*ч

  Состав оборудования системы:

1. Солнечный модуль KV 195W/24M – 4 шт. 

2. Контроллер заряда Steca PR 3030 – 1 шт. 

3. Аккумуляторная батарея 12В, 150А*ч — 4 шт. 

4. Синусоидальный инвертор Steca PI 1100 – 2шт.  

5. Коммутационный блок Steca PA*4 – 1 шт.  

  Общие характеристики:

Напряжение постоянного тока — 24В.

Напряжение переменного тока — 230В/50Гц.

Номинальная выходная мощность  (мощность инвертора) — 2 кВт.

Резервный запас электроэнергии для работы системы в условиях отсутствия солнца 3.6 кВт*ч  (глубина разряда аккумулятора — 50%).

Температура эксплуатации оборудования от -20 °С до + 50 °С.

Срок службы фотоэлектрических модулей — 25 лет.

Срок службы аккумуляторных батарей — 10-12 лет.

 Система позволяет обеспечить бесперебойное энергоснабжение дачи с ежедневным потреблением 3 кВт*ч и обеспечивает работу следующего оборудования:

1. Энергосберегающие лампы 15Вт в количестве 10 шт. — 4 часа в день.

2. Ноутбук 40 Вт — 4 часа в день.

3. Телевизор 50Вт — 4 часа в день.

4. Спутниковая антенна 20Вт — 4 часа в день.

5. DVD плеер 20Вт — 2 часа вдень.

6. Холодильник 100Вт — 24 часа в день.

7. Стиральная машина 900 Вт — 40 минут в день.

Использование системы не требует никаких специальных навыков, так как она работает автоматически.