Расчет систем энергоснабжения


Точные расчеты и инжиниринг систем энергоснабжения от возобновляемых источников энергии являются залогом их продуктивной и безаварийной эксплуатации, существенной экономии ресурсов и минимизации внешнего энергопотребления. Для правильного расчета таких систем энергоснабжения и учета различных параметров, влияющих на их производительность, наши специалисты используют специальные программы, автокалькуляторы и статистические метео данные – солнечную инсоляцию, скорость ветра, температуру и прочие условия. Не существует единого подхода к расчету всех типов систем, поэтому выделим основные и разберемся, что необходимо знать.

Фотоэлектрические сетевые установки.

Расчет и планирование фотоэлектрических установок с оформлением Зеленого тарифа происходит на основании существующего законодательства, технических норм, текущего проекта дома и конечно же пожеланий заказчика. Основным требование для таких солнечных установок является наличие сети и прямого договора с поставщиком электроэнергии. Далее основные данные для расчета сетевой солнечной электростанции:

1) Выделенная мощность для домохозяйства.

Установка солнечных батарей на земле - UTEM SOLAR

Максимальная мощность солнечной электростанции для частного домохозяйства, согласно закона, не может превышать 30 кВт. Но даже если вы планируете установить солнечную электростанцию мощностью, например,  10 или 15 киловатт то выделенная мощность на ваше домохозяйство соответственно должна быть 10 или 15 кВт. Другими словами, мощность домашней солнечной установки для Зеленого тарифа не может превышать выделенную мощность от РЭСа. Увидеть выделенную мощность для вашего домохозяйства вы можете в договоре на поставку электроэнергии между ваши и РЭСом.

2) Проект кровли дома с ориентацией по сторонам света.

На сегодняшний день фотоэлектрические установки могут быть расположены как на крыше,  так и на специальных наземных конструкциях. Оба варианта позволены законодательством и выбор стоит только за собственником солнечной электростанции. Если стоит задача расположить солнечные батареи на крыше дома, то первым делом используются скаты крыши ориентированы на Юг, то есть те, производительность которых по году будет максимальной. Далее уже возможно использовать Юго-восточные и Юго-Западные скаты. Мы же в свою очередь предоставляем заказчику расчет будущей производительности того или инного гелиополя и схематический внешний вид крыши с расположенными солнечными панелями. Все это поможет владельцу дома сопоставить все "за" и "против" и определиться с лучшим местом для установки солнечных батарей.

3) Наличие на участке места для возможной установки наземной конструкции.

Часто бывает, что склоны крыши не подходят для установки солнечных панелей и причины могут быть следующие: неподходящая ориентация ската, малые габаритные размеры, нежелание клиента видоизменять кровлю или в конце-концов страх о том, что это сделает крышу не такой красивой как ранее. Если установка солнечных батарей на крышах домохозяйства недоступна, мы рассматриваем вариант монтажа солнечных батарей на наземных конструкциях. В этом случае как правило мы выезжаем на объект вместе с клиентом и совместно выбираем возможные места расположения, которые удовлетворят пожелания владельца дома и в то же время не сделают производительность солнечной установки минимальной.

Системы бесперебойного/автономного питания.

Системы для резервного питания домов или других объектов необходимы для обеспечения стабильной работы электроприборов при пропадании внешней сети. Поэтому основными показателями, необходимыми для правильного расчета, являются суммарная мощность электроприборов, которые должны работать в моменты отсутствия сети, а так же продолжительность работы данных приборов. Стоит понимать, что увеличение выходной мощности и продолжительности работы пропорционально увеличивает стоимость такой системы, посколько по сути происходит увеличение емкости аккумуляторного массива и мощности автономных инверторов.

1) Суммарная мощность или мощность выделенной группы потребителей.

Существует два варианта расчета системы бесперебойного/автономного питания. Первый, это когда мы рассчитываем сумму мощностей всего обрудования в доме и таким образом определяем необходимую суммарную мощность автономных инверторов. Как правило это 3-х фазная резервная система с тремя автономными инверторами. Аккумуляторные батареи стоит рассчитывать начиная с продолжительности работы 1 - 1,5 часа, а далее - по желанию, возможностям или целесообразности. Стоимость таких систем получается высокой из-за их универсальности, так как в момент отключения владелец дома может не задумываться о количестве используемых электроприборов. Такие системы необходимы людям, которые не хотят себя ограничивать в комфорте. 

Также существуют системы бесперебойного питания где за основу берется выделенная группа потребителей и подбор оборудования происходит с учетом бесперебойной работы только определенного набора оборудования. Как правило, в таких системах первым делом выбирают самых востребованых потребителей электроэнергии: газовые котлы, автоматика системы отопления, насосы, освещение в самых проходимых комнатах, холодильники. Далее, соизмеряя уровень комфорта и потраченных средств добавляют телевизоры, компьютеры, домашние кинотеатры и прочее. 

2) Расчет необходимой емкости аккумуляторных батарей.

Система бесперебойного питания

Емкость аккумуляторных батарей рассчитывается, исходя из требования обеспечивать объект электроэнергией определенное время без её пополнения, плюс иметь остаточный запас для предотвращения полного разряда. Например, при отсутствия сети вам необходимо чтобы на протяжении 6 часов стабильно работали холодильник, телевизор и освещение в гостинной. Вы остановились на продолжительности в 6 часов из-за того, что за 10 лет вашего проживания в этом доме более длительных отключений вы не примоминаете. Стоит понимать, что этот показатель абсолютно разный для другой улицы, поселка, города - сугубо индивидуальный. Средняя мощность холодильника - 300 Вт, телевизора - 100 Вт, освещение в гостинной - 4 энергосберегающие лампы по 20Вт. Будем считать что на протяжении всех 6 часов все нужные электроприборы будут в работе. Мы помним, что холодильник питает свою мощность 15 минут в час.

Итого нам нужен запас в электроэнергии:

300 Вт х 1,5 часа + 100 Вт х 6 часов + 80 Вт х 6 часов = 1530 Вт

Необходимая емкость аккумуляторов:

1530 Вт х 1,2 / 12 В = 153 А/ч  (20% емкости - остаточный запас для предотвращения полного разряда и в следствии уменьшения периода эксплуатации)

3) Источник дозаряда аккумуляторных батарей.

Система бесперебойного питания переходит в разряд системы автономного питания если в ней предусмотрены альтернативные источники получения энергии: солнце, ветер, вода или биомасса. В большинстве случаев для достижения автономности мы используем солнечные батареи, количество которых точно также важно правильно расчитать, для получения необходимого количества электроэнергии при более длительных отключениях. Среднегодовой показатель солнечной инсоляции по Киеву и Киевской области - 3,1 кВт*час/м²/день. Показатель солнечной инсоляции за декабрь - худший по солнцу месяц, составляет 0,81 кВт*час/м²/день. Учитывая площадь модуля 1,6 м² и его эффективность 15,5% можем легко посчитать дневную производительность одной солнечной батареи LDK 255PA мощностью 255 Вт в среднем по году и за декабрь:

0,81 кВт*час/м²/день х 1,6м² х 0,155 = 0,201 кВт (потребуется 7 солнечных батарей LDK 255PA)

3,1 кВт*час/м²/день х 1,6м² х 0,155 = 0,769 кВт (потребуется 2 солнечные батареи LDK 255PA)

Если вы руководствуетесь первой цифрой, у вас всегда будет как минимум достаточно энергии для удовлетворения ваших потребностей, кроме разве что чрезвычайно продолжительных периодов плохой погоды. С помощью второго значения фотоэлектрическую систему можно рассчитать в соответствии со среднегодовой солнечной радиацией, то есть в некоторые месяцы будет больше энергии, чем требуется, а в другие - меньше.