Система управления автономной фотоэлектрической установкой

Под фотоэлектрической подразумевается система, преобразующая энергию солнечного света в электрическую энергию. Это преобразование происходит в фотоэлектрических модулях (солнечных панелях). Автономная фотоэлектрическая установка представляет собой систему, не подключенную к центральной электросети. Такие системы технически и экономически выгодны в случаях, когда нет возможности подключения к центральной сети, или же, когда подключение является достаточно сложным, и могут использоваться вместо генераторных установок. Применяемые в автономных фотоэлектрических системах панели солнечных батарей обладают достаточной производительностью, чтобы за время светового дня обеспечивать электроэнергией потребителей, а также сохранять избыточную энергию с помощью аккумуляторных батарей, чтобы затем обеспечить энергией потребителей уже при недостаточном или отсутствующем освещении.

Домашние электросети с независимыми автономными фотоэлектрическими установками в первую очередь проектируются как сети постоянного тока, чтобы избежать потерь, возникающих в инверторе, преобразующем постоянное напряжение в переменное. Сети постоянного тока небольших объектов главным образом работают с напряжением 12 или 24 В, поскольку для таких напряжений имеется довольно широкий диапазон потребителей. При необходимости, с помощью инвертора низкое постоянно напряжение может быть преобразовано в сетевое переменное напряжение (220 В), что позволит подключать обычные сетевые потребители.

Автономные фотоэлектрические системы все чаще используются для обеспечения электроэнергией объектов, приборов или устройств, которые не являются жилыми объектами. Сами системы исходя из концепции применения также могут иметь различный вид и размер. Это могут быть, например, высокопроизводительные фотоэлектрические системы обеспечения электроэнергией большого числа потребителей в сельском хозяйстве, садоводстве, в местах общественного отдыха, в автотранспорте и так далее.

В большинстве автономных фотоэлектрических систем выработанная солнечными панелями электроэнергия используется только для зарядки аккумуляторных систем (рис. 1). Накопленная энергия используется как во время генерации, так и при ее недостатке или отсутствии солнечного света в пасмурные дни или ночное время.

Однако, если позволяет необходимый режим работы, зависящий от погодных условий, автономные фотоэлектрические системы могут обеспечивать потребителей электроэнергией непосредственно от солнечных модулей (рис. 2).

Инфраструктура автономной фотоэлектрической системы также включает контроллер заряда аккумуляторов от солнечных панелей, инвертор, а также систему управления, защиты и распределения энергии.

На рисунке 3 представлен общий вид разработанной и созданной мной автономной фотоэлектрической установки. На дисплее оператор может наблюдать параметры системы. На панели управления при помощи соответствующих тумблеров оператор может переключать ручной и автоматический режимы работы системы, а также выполнять подключение/отключение потребителей в ручном режиме. Сама фотоэлектрическая панель установлена на крыше и на фото не показана.

В состав системы входят следующие компоненты:

• солнечная панель SM110-24L 2.3;
• контроллер заряда Steca Solsum 6.6F;
• инвертор напряжения Studer AJ 600-24;
• аккумуляторная батарея EverExceed ST-1240;
• измерительные датчики тока LEM LA 25-NP;
• измерительные датчики напряжения LEM LV25-P.

На момент написания этих строк система еще не завершена. Планируется реализовать алгоритм отслеживания точки максимальной мощности, а также создать на базе привода MICROMASTER 440 автоматическую систему слежения за солнцем.

Тематические материалы выпускников прошлых лет

1. А. А. Прохоренко – Альтернативная энергетика.

2. Л. Н. Юрченко – Солнечная энергетика.

3. Г. Н. Ермоленко – Энергетика будущего.

Список использованной литературы

1. Volker Quaschning Regenerative Energiesysteme. Technologie – Berechnung – Simulation, Hanser Verlag München, 2013, 428 с.

2. Bo Hanus Planungs- und Installationsanleitungen fur Photovoltaikanlagen, Franzis, 2009, 216 с.