Система электроснабжения автономного дома, на базе фотоэлектрической солнечной батареи состоит из следующих компонентов:
· Солнечной батареи необходимой мощности.
· Контроллера заряда аккумуляторной батарея, который предотвращает губительные для батареи глубокий разряд и перезаряд.
· Батареи аккумуляторов (АБ).
· Инвертора, преобразующего постоянный ток в переменный.
· Энергоэффективной нагрузки постоянного и переменного тока.
Для обеспечения надёжного электроснабжения, необходим резервный источник электропитания (на рисунке не показан).
В качестве такого источника может использоваться небольшой (2-6 кВт) бензо- или дизельэлектрогенератор.
Введение такого резервного источника электроэнергии резко сокращает стоимость солнечной батареи из-за отсутствия необходимости рассчитывать её на худшие возможные условия (несколько дней без солнца, эксплуатация зимой, и т.п.)
В этом случае, в систему также вводится зарядное устройство для быстрого заряда (в течение нескольких часов) АБ от жидкотопливного электрогенератора (ЖТЭГ).
Возможно применение блока бесперебойного питания, в котором возможность заряда АБ уже встроена.
Ниже приведён вариант такой системы для электроснабжения удалённого жилого дома.
Принимаются следующие исходные данные:
ü Суточное потребление энергии — 3 кВтч (среднестатистические данные по России).
ü Приход солнечной радиации — 4 кВтч/м2 в день (средний приход солнечной радиации для европейской части России летом).
ü Максимальная пиковая мощность нагрузки — 3 кВт (можно одновременно включить стиральную машину и холодильник).
ü Для освещения используются только компактные люминесцентные лампы переменного тока.
ü В пиковые часы (часы максимальной нагрузки, например, когда включены стиральная машина, электрокипятильник, утюг и т.п.), для предотвращения быстрого разряда АБ, включается ЖТЭГ.
ü ЖТЭГ также будет включаться, при пасмурной погоде, если АБ разряжается до нижнего допустимого напряжения.
Если необходимо минимизировать время работы жидкотопливного электрогенератора, с целью сохранения топлива, солнечная фотоэлектрическая система электроснабжения будет состоять из элементов со следующими параметрами:
ü пиковая мощность солнечной батареи равна 1000 Вт;
ü минимальная номинальная мощность инвертора (ИБП) — 2 кВт, с возможностью кратковременной нагрузки до 3 кВт, входное напряжение 24 или 48 В;
ü аккумуляторная батарея общей ёмкостью 1000 Ач (при напряжении 12 В);
ü контроллер заряда на ток до 40-50 А (при напряжении 24 В);
ü бензогенератор мощностью 3-4 кВт;
ü зарядное устройство для заряда АБ от бензогенератора на ток до 150 А;
ü кабели и коммутационная аппаратура (выключатели, автоматы, разъёмы, электрощиты и т.п.).
Стоимость такой системы, при существующих ценах на комплектующие, будет около 7800 USD.
Если допустимо увеличение времени работы ЖТЭГ, стоимость системы можно снизить, за счёт его более частого включения.
В этом случае, энергия от солнечной батареи будет использоваться для электроснабжения минимальной нагрузки — освещение, радио, телевизор — а ЖТЭГ, будет включаться несколько раз в день (от 2 и более, в зависимости от выбранной ёмкости АБ).
При этом, начальная стоимость системы снижается, как за счёт уменьшения пиковой мощности солнечной батареи, так и за счёт снижения емкости АБ.
Такая оптимальная система для электроснабжения жилого дома может состоять из следующих компонентов:
ü солнечной батареи с пиковой мощностью 300-320 Вт;
ü инвертора (ИБП) мощностью 2 кВт, с возможностью кратковременной нагрузки до 3 кВт, входное напряжение 24 или 48 В;
ü аккумуляторной батареи, общей ёмкостью 400 Ач (при напряжении 12 В);
ü контроллера заряда на ток до 40-50 А (при напряжении 24 В);
ü дизель генератора, мощностью 4-6 кВт;
ü зарядного устройства, для заряда АБ от бензогенератора, на ток до 150 А;
ü кабелей и коммутационной аппаратуры (выключатели, автоматы, разъемы, электрощиты и т.п.).
Стоимость такой системы, при существующих ценах на комплектующие, будет около 5500-6000 USD.
При этом, необходимо учитывать, что возрастут эксплуатационные расходы, за счёт большего расхода топлива.