Розрахунок систем енергопостачання

Точні розрахунки та інжиніринг систем енергопостачання від відновлювальних джерел енергії є запорукою їх продуктивної та безаварійної експлуатації, істотної економії ресурсів і мінімізації зовнішнього енергоспоживання. Для правильного розрахунку таких систем енергопостачання і обліку різних параметрів, що впливають на їх продуктивність, наші фахівці використовують спеціальні програми, автокалькулятори і статистичні метео дані — сонячну інсоляцію, швидкість вітру, температуру та інші умови. Не існує єдиного підходу до розрахунку всіх типів систем, тому виділимо основні і розберемося, що необхідно знати.

Фотоелектричні мережеві установки.

Розрахунок і планування фотоелектричних установок з оформленням Зеленого тарифу відбувається на підставі існуючого законодавства, технічних норм, поточного проекту будинку і, звісно ж, побажань замовника. Основним вимогами до таких сонячних установок є наявність мережі і прямого договору з постачальником електроенергії. Далі основні дані для розрахунку мережевої сонячної електростанції.

1) Виділена потужність для домогосподарства

Максимальна потужність сонячної електростанції для приватного домогосподарства, згідно закону, не може перевищувати 30 кВт. Але навіть якщо ви плануєте встановити сонячну електростанцію потужністю, наприклад, 10 або 15 кіловат то виділена потужність на ваше домогосподарство відповідно повинна бути 10 або 15 кВт. Іншими словами, потужність домашньої сонячної установки для Зеленого тарифу не може перевищувати виділену потужність від РЕМу. Побачити виділену потужність для вашого домогосподарства ви можете в договорі на постачання електроенергії між ваші і РЕМом.

2) Проект покрівлі будинку з орієнтацією за сторонами світу

На сьогоднішній день фотоелектричні установки можуть бути розташовані як на даху, так і на спеціальних наземних конструкціях. Обидва варіанти дозволені законодавством і вибір залишається тільки за власником сонячної електростанції. Якщо стоїть завдання розташувати сонячні батареї на даху будинку, то в першу чергу використовуються скати даху орієнтовані на Південь, тобто ті, продуктивність яких на поточний рік буде максимальною. Далі вже можливо використовувати Південно-Східні і Південно-Західні скати. Ми ж в свою чергу надаємо замовнику розрахунок майбутньої продуктивності того чи іншого геліополя і схематичний зовнішній вигляд даху з розташованими сонячними панелями. Все це допоможе власникові будинку проаналізувати всі "за" і "проти" і визначитися з найкращим місцем для встановлення сонячних батарей.

 3) Наявність на ділянці місця для можливого встановлення наземної конструкції

Часто трапляється, що схили даху не підходять для установки сонячних панелей і причини можуть бути наступні: невідповідна орієнтація ската, малі габаритні розміри, небажання клієнта видозмінювати покрівлю або в решті-решт страх про те, що це зробить дах не таким гарним як раніше. Якщо установка сонячних батарей на дахах домогосподарства недоступна, ми розглядаємо варіант монтажу сонячних батарей на наземних конструкціях. У цьому випадку, як правило, ми виїжджаємо на об'єкт разом з клієнтом і спільно вибираємо можливі місця розташування, які задовольнять побажання власника будинку і в той же час не зроблять продуктивність сонячної установки мінімальною.

Системи безперебійного/автономного живлення

Системи для резервного живлення будинків або інших об'єктів необхідні для забезпечення стабільної роботи електроприладів при пропажі зовнішньої мережі. Тому основними показниками, необхідними для правильного розрахунку, є сумарна потужність електроприладів, які повинні працювати в моменти відсутності мережі, а також тривалість роботи даних приладів. Варто розуміти, що збільшення вихідної потужності і тривалості роботи пропорційно збільшує вартість такої системи, оскільки відбувається збільшення ємності акумуляторного масиву і потужності автономних інверторів.

 1) Сумарна потужність або потужність виділеної групи споживачів

Існує два варіанти розрахунку системи безперебійного/автономного живлення. Перший — це коли ми розраховуємо суму потужностей всіх пристроїв в будинку і таким чином визначаємо необхідну сумарну потужність автономних інверторів. Як правило, це 3-х фазна резервна система з трьома автономними інверторами. Акумуляторні батареї варто розраховувати починаючи з тривалості роботи 1-1,5 години, а далі — за бажанням, можливостям або доцільністю. Вартість таких систем виходить високою через їх універсальність, тому що в момент відключення власник будинку може не думати про кількість використовуваних електроприладів. Такі системи необхідні людям, які не хочуть себе обмежувати в комфорті.

Також існують системи безперебійного живлення, де за основу береться виділена група споживачів і підбір обладнання відбувається з урахуванням безперебійної роботи тільки певного набору обладнання. Як правило, в таких системах насамперед обирають найбільш потребуючих споживачів електроенергії: газові котли, автоматика системи опалення, насоси, освітлення в найбільш прохідних кімнатах, холодильники. Далі, порівнюючи рівень комфорту і витрачених коштів, додають телевізори, комп'ютери, домашні кінотеатри та інше.

 2) Розрахунок необхідної ємності акумуляторних батарей

Ємність акумуляторних батарей розраховується, відштовхуючись від вимоги забезпечувати об'єкт електроенергією певний час без її поповнення, а також мати залишковий запас для запобігання повного розряду. Наприклад, при відсутності мережі вам необхідно щоб протягом 6 годин стабільно працювали холодильник, телевізор і освітлення у вітальні. Ви зупинилися на тривалості 6 годин через те, що за 10 років вашого проживання в цьому будинку більш тривалих відключень ви не пригадуєте. Варто розуміти, що цей показник абсолютно різний для іншої вулиці, селища, міста — суто індивідуальний. Середня потужність холодильника — 300 Вт, телевізора — 100 Вт, освітлення у вітальні — 4 енергозберігаючі лампи по 20Вт. Будемо вважати, що протягом усіх 6 годин усі потрібні електроприлади будуть в роботі. Ми пам'ятаємо, що холодильник живить свою потужність 15 хвилин на годину.

В підсумку нам потрібен запас в електроенергії:

300Вт х 1.5год + 100Вт х 6год + 80Вт х 6год = 1530Вт

Необхідна ємність акумуляторів: 

1530Вт х 1.2 / 12В = 153А/год 

(20% ємності — залишковий запас для запобігання повного розряду і в наслідку зменшення періоду експлуатації)

 3) Джерело дозаряда акумуляторних батарей

Система безперебійного живлення переходить в категорію систем автономного живлення, якщо в ній передбачені альтернативні джерела отримання енергії: сонце, вітер, вода або біомаса. У більшості випадків для досягнення автономності ми використовуємо сонячні батареї, кількість яких також важливо правильно розрахувати, для отримання необхідної кількості електроенергії при більш тривалих відключеннях. Середньорічний показник сонячної інсоляції у Києві та Київській області — 3,1 кВт*год/м²/день. Показник сонячної інсоляції за грудень — місяць, з найменшою кількістю сонця, становить 0,81 кВт*год/м²/день. З огляду на площу модуля — 1,6 м² і його ефективність — 15,5% можемо легко порахувати середню денну продуктивність однієї сонячної батареї LDK 255PA потужністю 255 Вт за рік і за грудень:

0.81кВт*год/м²/день х 1,6м² х 0.155 = 0.201кВт (знадобиться 7 сонячних модулів LDK 255PA) 

3.1кВт*год/м²/день х 1.6м² х 0.155 = 0.769кВт (знадобиться 2 сонячних модуля LDK 255PA)

Якщо ви керуєтеся першою цифрою, у вас завжди буде як мінімум достатньо енергії для задоволення ваших потреб, крім, хіба що, надзвичайно тривалих періодів несприятливої погоди. За допомогою другого значення фотоелектричну систему можна розрахувати відповідно до середньорічної сонячної радіації, тобто в деякі місяці буде більше енергії, ніж потрібно, а в інші — менше.