Производительность солнечной энергии в сравнении с емкостью аккумулятора

Время чтения 4 минут

Сколько солнечной энергии вам нужно и какой емкости аккумуляторы нужны для удовлетворения ваших потребностей? Этот вопрос возникает у тех, кто просто хочет достичь самообеспечения в своем автодоме или создать автономную систему, чтобы быть независимым от, возможно, несуществующей общественной электросети в отдаленных районах.

Конечно, можно планировать огромную емкость аккумулятора, но пространство в дефиците, особенно в сценарии мобильного применения, а возможная мощность фотоэлектрического модуля ограничена примерно 1 200 ... 1 725 Вт, предполагая 2 ... 3 модуля мощностью 575 Вт. И вес с учетом количества батарей, к сожалению, тоже не мал, если только у вас нет автомобиля полной массой более 7,5 тонны и необходимых водительских прав.

Поэтому важно минимизировать потребление, если вы действительно хотите быть самодостаточным. Но как долго светит солнце в соответствующее время дня и месяца в различных географических точках, и какая урожайность получается при среднестатистической продолжительности солнечного сияния? Можно ли заряжать батареи в любое время?

Высоковольтные и низковольтные технологии

Как правило, известны батареи на 12 В. 24 В устанавливаются в грузовых автомобилях. 48 В можно встретить в домах на колесах, на катерах и яхтах. Это все низковольтные технологии.

Высоковольтные системы работают с напряжением выше 60 В постоянного тока, но обычно между 100 и 200 В постоянного тока(!).

Почему такие различия? Это быстро становится понятным, если рассмотреть протекающие токи: При работе инвертора и номинальной мощности переменного тока 5 000 ВА батареи 12 В будут потреблять колоссальные 400 А, что составляет 62 мм.² толстый и, соответственно, тяжелый кабель, при использовании батарей 48 В и 104 А - всего 4 мм²при 200 В это все равно дает 25 А при сечении кабеля всего 0,25 мм².

Однако сравнительно тонкие кабели не должны приводить к неосторожности при работе с высоким напряжением постоянного тока: все системы с напряжением постоянного тока более 60 В должны - ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО - устанавливаться и обслуживаться квалифицированными специалистами!

Таким образом, данные инвертора, который будет использоваться на входе, определяют конфигурацию батареи. Чем выше входное напряжение, например, 48 В вместо 12 В, тем ниже цена.

Инвертор 24 В постоянного тока мощностью 5 кВА стоит 1 500 евро, версия 48 В - около 700 евро.

В высоковольтной версии трехфазный инвертор мощностью 5 кВт с входным напряжением 150 В постоянного тока стоит около 1 200 евро, а инвертор мощностью 8 кВт с напряжением 180 В постоянного тока - около 1 400 евро.

Поэтому высоковольтная версия, безусловно, более экономична для стационарного использования.

Относительность зарядки при использовании мобильных устройств

Теперь дом на колесах не только паркуется, но и ездит. Это означает, что батареи заряжаются электричеством от генератора через усилитель зарядки. Конечно, это сложно включить в расчеты, поскольку время вождения вряд ли поддается статистическому учету и поэтому не может быть включено в расчет. Но полезно знать, что ...

Также у вас будет возможность время от времени пользоваться береговым питанием для зарядки аккумуляторов.

Вычислимая согласованность в стационарном поле

Рассчитывается, поскольку в настоящее время во всем мире имеется достаточное количество статистических данных, которые с учетом всех соответствующих факторов позволяют получить информацию об ожидаемой урожайности солнечной энергии.

Опыт показывает, что теория и практика расходятся, несмотря на всю статистику, но полезно иметь представление о том, на каком этапе планирования вы находитесь, если у вас есть пространство x и емкость батареи y в месте z.

Именно здесь находится международный онлайн-инструмент PVGIS ( PhotoVoltaic Gэографический Iинформация System), которая была разработана Европейская комиссияОбъединенный исследовательский центр, отдел энергоэффективности и возобновляемых источников энергии, via E. Fermi 2749, TP 450, I-21027 Ispra (VA).

Сайт Документация Онлайн-инструмент, который также интуитивно понятен в использовании, является очень полным и охватывает все вопросы, включая вопросы, связанные с пониманием и номенклатурой.

Предположения производителя

Производители аккумуляторов или аккумуляторных систем хотят выгодно представить свои системы, поэтому предоставляют потенциальным клиентам приблизительные сравнительные данные, чтобы дать им представление о емкости аккумуляторов. Например, утверждение: "Наш накопительный модуль мощностью 10 кВт подходит для семьи из четырех человек, включая работу теплового насоса и электромобиля".

Утверждение как таковое даже глубоко ошибочно, поскольку годовое потребление такого домохозяйства поставщики электроэнергии указывают в среднем около 5... 7 кВт в год.

Только тот факт, что накопленную и доступную энергию необходимо пополнять, может поставить крест на этом позитивном предположении: зимой солнце, естественно, светит лишь часть летнего времени, что означает, что урожайность не приближается к уровню потребления.

Экспериментирование с различными параметрами в вышеупомянутом инструменте PVGIS, который в качестве примера показывает влияние изменения различных параметров для предполагаемого места, дает немного больше ясности.

Примеры конфигураций и их результаты

Геолокацией для всех следующих примеров является Дюссельдорф-Вольмерсверт с координатами (WGS84) 51.188 (N), 6.749 (E).

Использование мобильных устройств

Из-за ограниченного пространства, доступного для фотоэлектрических модулей, предполагается использование двух модулей мощностью 575 Вт. Емкость батареи служит переменной величиной, которая позволяет увеличить периоды низкого солнечного излучения с увеличением размера, но также требует более длительных периодов солнечного света для завершения полного цикла зарядки.

Постоянное минимально возможное потребление рассматривается как постоянное значение, которое должно быть задано. Исходные данные: все потребители, которые ДОЛЖНЫ быть всегда надежно обеспечены достаточной мощностью (например, медицинское оборудование, такое как перфузоры, вентиляция и т. д.), а также освещение, маршрутизаторы и другие потребители складываются вместе, и результат определяется как минимальное значение, которое надежно доступно в любое время и при любых условиях.

Стационарное использование

Здесь и площадь модуля, и емкость батареи считаются переменными, только потребление рассматривается как статическое.

Примерным ориентиром может служить минимально-максимальное суточное потребление, определяемое по ежедневным показаниям счетчика в зимние месяцы. В минимальном сценарии следует гарантировать работу приборов, которые используются постоянно или чаще всего в течение дня, а особо энергоемкие приборы эксплуатировать с осторожностью. Это позволит сэкономить финансовые ресурсы при проектировании хранилища.

Максимальный сценарий предусматривает эксплуатацию всех устройств в обычном объеме, без каких-либо ограничений. Это можно рассматривать как факультативную цель, хотя и с привлечением большего капитала.

Что, если...?

Моделирование - использование мобильных устройств

При условии плоской установки фотоэлектрических модулей (угол наклона 0°) получаются следующие данные:

500 Втч гарантируют выход в зимние месяцы при мощности 1 150 Втч и емкости аккумулятора 1 120 Ач, что соответствует 14 336 Втч при максимальном разряде 85 %.

При ежедневном потреблении более 500 Вт-ч существует риск полной разрядки батарей, так как ежедневного солнечного излучения уже недостаточно для покрытия заряда.

Увеличение до 850 Вт-ч возможно только при четырехкратном(!) увеличении емкости батареи, при этом разрядка достигает 71 процента.

Моделирование - стационарное использование

В стационарном положении угол наклона оптимизирован в направлении на юг: это позволяет увеличить урожайность до 50 %. Стандартный угол наклона составляет 35°. Поскольку зимой солнце находится ниже, более крутой угол в 39° обеспечивает более высокую урожайность в зимние месяцы. Более крутые углы, напротив, приводят к снижению урожайности.

При угле наклона 39° возможно ежедневное потребление 750 Втч при идентичных данных.

Для сравнения Österby - Gotlands län, Швеция (51 188, 6 749) - здесь только угол наклона 69° приводит к возможному суточному сбросу 500 Вт-ч при 85-процентном сбросе.
Уменьшение угла наклона до 39°, напротив, приводит к снижению выхода всего на 10 %.
В районах с большим количеством снега более крутое положение имеет смысл просто потому, что оно уменьшает скопление снега на модулях.