Системы с фотобатареями.

В этом случае принцип работы систем для обогрева помещения несколько иной. Солнечные батареи производят электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторных батареях (нередко солнечную электроэнергию предварительно пропускают через дополнительный инвертор). Для защиты аккумуляторов от выходов из строя и для регулирования распределения энергии используют так называемые контроллеры заряда.

С клемм аккумуляторов электроток поступает в инвертор, где и преобразуется из постоянного в переменный. Полученный переменный ток полностью соответствует стандартам современных бытовых электросетей и подается на нагревательные элементы теплового бака или котла. Разогретая ими до нужной температуры вода и используется для отопления. Уровень нагрева регулируется автоматически, при помощи термостатов. Они сразу же срабатывают, если температура воды опускается ниже заданной величины.

Таким образом, происходит не прямой нагрев рабочей жидкости солнечной энергией, а как бы косвенный, поскольку вначале вырабатывается электричество, которое и используется для прогрева. Подобная система, в отличие от коллекторной, более стабильна. Она позволяет не только запасать необходимую энергию для обогрева дома, но и использовать ее более равномерно.
Преимущества и особенности установки.

Выгоды этого подхода очевидны:

· независимость от погодных условий, поскольку современные фотобатареи высокоэффективны даже при сильных морозах;

· простота эксплуатации, солнечные обогреватели нуждаются только в периодической очистке рабочей поверхности от снега;

· возможность аккумулирования электроэнергии для планомерного расходования;

· полная автоматизация отопительных контуров, при понижении температуры срабатывают термостаты и система сам увеличивает интенсивность обогрева;

· значительная экономия «классических» источников тепла (газа, электроэнергии и т.д.).

Для обеспечения наибольшей производительности всей системы устанавливать батареи надо параллельными рядами, на кровле дома, обязательно с учетом географического (а также сезонного) положения солнца. Это необходимо, поскольку на поверхности гелиопанелей должно попадать как можно больше солнечных лучей. Количество же таких батарей определяется исходя из энергопотребления конкретного здания. Причем размещать ряды нужно таким образом, чтобы они не затеняли друг друга[4 http://solarb.ru/sistem-obogreva-doma-solnechnoi-energiei].
Расчет количества солнечных батарей,помещенных на крыши помещений для содержания КРС:

1. Определение количества фотоэлектрических модулей (ФЭМ) в системе. Для этого необходимо знать энергоемкость дома, номинальную мощность модуля и коэффициент инсоляции для определенной местности.

Лучшим показателем, определяющим энергоемкость дома, является среднесуточное потребление электроэнергии в кВт ч. Такие показатели, как установленная мощность объекта или номинальная мощность электрооборудования, не подходят, поскольку не отражают специфику объекта с точки зрения степени его эксплуатации, и при расчете на их основе можно серьезно ошибиться.

Коэффициент инсоляции характеризует эффективность работы модуля за определенный период времени. Он рассчитывается на основании статистических наблюдений и учитывает влияние солнечных и пасмурных дней, сезонную продолжительность светового дня, снижение эффективности работы ФЭМ на закате и рассвете. Величину коэффициента инсоляции для каждой местности можно найти по карте солнечной инсоляции, публикуемой в специальных изданиях или на сайтах

2. Расчет мощности ФЭС с учетом прогнозируемых потребностей.

Среднесуточная потребляемая мощность объекта – 5 кВт ч, номинальная мощность фотоэлектрического модуля (ФЭМ) – 160 Вт, период эксплуатации объекта – с мая по октябрь, коэффициент солнечной инсоляции за май-октябрь – 5.

Расчет:

1) Для начала рассчитываем среднесуточную выработку энергии одним ФЭМ:

170 Вт 5 = 850 Вт ч.

2)Далее считаем необходимое количество солнечных модулей:

5000 Вт ч / 850 Вт ч = 5,9-6 модулей

3) При условии, когда объект будет эксплуатироваться круглогодично, количество ФЭМ определяется исходя из худших погодных условий, т. е. периода времени с наименьшим сезонным коэффициентом инсоляции.

Например, коэффициент солнечной инсоляции за период ноябрь-май равен 4.

Тогда среднесуточная выработка энергии одним модулем составит:

170 Вт 4 = 680 Вт ч,

а необходимое количество ФЭМ равно:

5000 Вт ч / 680 Вт ч = 7,4~8 модулей.

3. Определение количества аккумуляторных батарей (АБ).

В автономных солнечных системах применяются особые батареи – гелиевые, закрытого типа, герметичные, необслуживаемые, со сроком эксплуатации 10-15 лет. Для расчета общей емкости или количества аккумуляторных батарей в автономной солнечной системе необходимо руководствоваться тем, что глубина разряда не должна превышать 50 %. Для нашего примера общая емкость составит:

1) 5000 Вт ч + 50 % = 7500 Вт ч;

2) 7500 Вт ч / 12 В = 625 А ч.

Общая емкость аккумуляторных батарей с напряжением питания 12 В составит 625 А ч. Если мы остановим свой выбор на батареях емкостью 200 А ч, то их необходимое количество составит 625 А ч / 200 А ч = 3,1-4 шт. Причем даже значительное округление в бóльшую сторону не будет лишним, поскольку дополнительная емкость снизит глубину разряда на каждом из аккумуляторов, а значит, увеличит срок их службы.

Еще один элемент солнечной системы – контроллер заряда (КЗ). Несмотря на то, что его стоимость составляет менее 1 % от общей стоимости системы, он играет ключевую роль в эффективной работе ФЭС. Он предохраняет аккумуляторную батарею от перезаряда и глубокого разряда, тем самым продлевая срок службы батареи[5 http://www.ekopower.ru/?p=305].

Выводы: В ходе данной работы было рассчитано потребное количество энергии для животноводческого комплекса, которое составило 3,8 кВт∙ч. Для того, чтобы не происходило интенсивного загрязнения окружающей среды при сжигании природного газа, было предложено использование возобновляемых источников энергии. В качестве топлива для получения энергии был предложен биогаз, получаемый из навоза при помощи метантенков. Потенциальный запас энергии биогаза, вырабатываемого в течение суток равен МДж, соответственно 8,7∙10¹² Дж за год. Также в качестве источника получения энергии была рассчитана гирляндная ГЭС, которая за период май-ноябрь может выработать кВт∙ч.

В результате проведенных расчетов, можно сделать вывод о том, что ВИЭ лишь частично могут заменить НВИЭ.

Литература

1) Интернет-ресурс http://www.webkursovik.ru/kartgotrab;

2) http://pronedra.ru/alternative/2012/07/10/biogaz/$

3) Учебное пособие ЮУрГУ «Возобновляемые источники энергии», И.М. Кирпичникова, С.В. Соломин.

Дата добавления: 2015-08-09