Сонячні панелі являються генератором постійного струму і напруги. Тому поняття напруги сонячної електростанції відносить до вибору саме напруги постійного струму, який потім перетворюється в звичний нам змінний струм напругою 220В.

Основні елементи сонячної електростанції

Менша напруга – більший струм –  вищі втрати

Згадаємо трошки фізики: потужність – це напруга помножена на струм P=U*I. Для збільшення потужності достатньо збільшити або напругу, або струм. При збільшенні струму збільшуються втрати, дорожчають контролери заряду, інвертори, потрібно товстіші провідники. Збільшення напруги не несе ніяких втрат в системі, а тільки змінює конфігурацію потрібного обладнання. Все більш потужне обладнання, інвертори, контролери, виготовляється на вищі напруги 24В, 48В, 96(110)В. Наприклад, інвертор потужністю 10 кВт Ви наврядчи знайдете на 12В, так як струм при цьому буде аж 800А!

Порівняємо на прикладі

В цій статі я розраховував вартість СЕС потужністю 4,5кВт та на напругу 110В. Давайте порівняємо дану СЕС при різних напругах:

  1. При 12В струм 375А – при такому струмі потрібно 7 контролерів заряду та кабель січення в 50мм квадратних! 
  2. При 24В струм 187,5А – 4 контролера, 25мм квадратних кабель.
  3. При 48В струм 93,75А – 2 контролера, 16мм квадратних кабель.
  4. При 110В струм 41А – 1 контролер, 6мм квадратних кабель.

Чим більше обладнання і  більший переріз кабелів тим більша вартість і втрати.

Найпопулярніша система – 12В

Не зважаючи на великі втрати та велику вартість обладнання найпопулярнішою напругою в автномних СЕС є 12В. Звучить якось нелогічно, чи не так? Розберемся вчому причина такої популярності даної системи і не популярності інших.

Основна причина“халявні акумулятори”. Саме так, така система дозволяє використовувати відпрацьовані стартерні акумулятори з автомобілів, які можна отримати безкоштовно або майже безкоштовно. Такі акумулятори мають дуже низький ККД, сильно відрізняються по параметрам, Ви ніколи не будете знаєти скільки в ньому реально ємності залишилося та в який момент він помре. Будувати СЕС на таких акумуляторах нерентабельні, ні по ціні (навіть якщо вони безкоштовні), ні по ефективності. Таким АКБ дорога тільки на переробку, а не в систему СЕС, де кожен ватт на вагу золота.

Саме використання відпрацьованих АКБ не дає можливість перейти на 24,48 або 110В. Дані акумулятори розраховані на 12В, мають + і -,  а для того щоб отримати 24В чи 48, потрібно під’єднати їх послідовно, тобто + до -. А оскільки дані акумулятори мають різні параметри, то вони починають погано працювати – слабший акумулятор швидше зарядиться і не дасть зарядитись сильнішому, а при розряді навпаки – слабший швидше розрядиться і не дасть використати повнісю сильніший АКБ. І тут не допоможуть балансувальні пристрої, так як різниця дуже велика. Наприклад, на загальних клемах 24В, на 1-му АКБ 11В, а на другому – 13В.

Ще одна так звана “перевага” 12В системи полягає у використанні уніфікованих приладів на 12В – автомобільних зарядок для телефонів, ноутбуків, вентиляторів, світлодіодних стрічок, насосів, сигналізації. Проте подумайте, скільки таких пристроїв є у Вас? Небагато, правда? Так ось – ці прилади теж треба купляти і витрачати на них додатково гроші! Чи не краще використовувати вже ті зарядки і прилади як в нас є? Та про це трохи далі.

Освітлення на 12В. Багато хто говорить, що можна зробити окрему проводку на освітлення з використанням світодіодних стрічок. Зробити то можна, але чи воно того варте? При такій малій напрузі втрати в проводах дуже великі. І якщо довжина кабелів буде велика, то Ви можете отримати на їх кінцях не 12В, а 9В чи й того менше. Щоб цього уникнути цього прийдеться збільшувати січення провідників. І кабель, який можна використати для живлення духової печі потужністю 4кВт, буде живити декілька світлодіодних стрічок сумарною потужністю 100Вт.

На цьому переваги закінчуються і настає реальність. Ви не зможете зробити ефективну і дешеву СЕС потужністю більше 2кВт. Ефективною вона вже не буде при використанні відпрацьваних АКБ. В системі будуть присутні великі втрати – приблизно 50%, тобто Вам прийдеться купити в два рази більше сонячних панелей! Та й заживити будинок з пральною машиною, духовкою і чи одночасно включеним пилосмоком і праскою буде доволі проблематично.

Чому саме 110(96)В?

Чому саме 110В, а не наприклад 400 чи 1000? Підвищувати напругу раціонально до деяких розумних меж. По-перше, потрібно багато панелей з’єднаних послідовно – тобто необхідно забезпечити їм однакову освітленість. По-друге, максимальна напруга диктується обладнанням, яке є на ринку. Зазвичай обладнання є на такі напруги 12В, 24В, 36В, 48В, 96В, 400В і вище. Все обладнання, яке йде на напруги 400В і вище є професійним або напів професійним. Наприклад, MPPT контролер на 400В знайти доволі важко.

А де взялось 110В? Оскільки обладнання на 96В дає можливість працювати з напругою до 130В та з метою зменшення втрат краще підняти її до 110В. Підняти до 130В не можна тому, що акумулятори працюють в діапазоні напруг і при середній напрузі 110В – діапазон напруг складає 90-126В.

Зменшення втрат та підвищення ефективності

Головна перевага – це використання стандартних, комплектних зарядних пристроїв, блоків живлення та освітлення напряму від 110В постійної напруги, обходячи інвертор і зменшуючи втрати! Так, Вам не почулось, Ваш телефон, ноутбук, телевізор, монітор, світлодіодні лампи, роутер та багато іншого – добре працюють від цієї напруги через стандартні блоки живлення! Тобто, Вам не потрібно додатково купляти якісь адаптери чи перехідники! У Вас уже все є.

Гібридна проводка та освітлення на 110В

Так як можна використовувати комплектні зарядки, блоки живлення та світлодіодні лампи то краще буде організувати гіьридну проводку на – 110В та 220В. Наприклад, розетки біля телевізору (домашнього кінотеатру) можна зробити 3-4 на 110В, так як всі пристрої будуть працювати на такій напрузі.

Такі прилади як холодильник, пральна машина, кухонні комбайни, мікрохвильовка, кондиціонер потрібно заживлювати тільки від 220В змінного струму.  

Світлодіодні лампи прекрасно працюють від 110В, тому освітлення теж переводимо на неї. 

Таким, чином ми можемо добитися підвищення ККД сонячної електростанції до 75%. Проте це ще не межа, цілком можливо довести ККД до 85-95%, але про це у наступних статтях.

Підписуйтесь на розсилку та долучайтесь в соцмережах щоб не пропустити!

Привіт, мене звати Юрій!

Привіт, мене звати Юрій!

Я інженер та блогер. Веду цей блог про альтернативну енергетику, електротранспорт та технології автоматизації.

Останнє з блогу

  Будьмо дружніми!

0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x