Расчет оборудования для электроснабжения
Для выбора оборудования очень важно знать потребность в электрической энергии, которую можно рассчитать, основываясь на данных установленного счетчика электрической энергии (на действующем объекте).
Пример расчета:
Среднее электропотребление населения (жилой дом или 2-3-х комнатная квартира) составляет 400 кВтч в месяц, т.е. в течении 30 дней.
Рассчитываем суточное потребление 400/30=13,3 кВтч в сутки, т.е. в течении 24 часов.
К рассчитанному количеству потребляемой энергии добавим 8% - на работу инвертора и потери в аккумуляторной батарее.
13,3*1,08=14 кВтч в сутки
Добавим в условие, что мы рассчитываем систему при входном напряжении 24 В постоянного тока.
Выбор генератора энергии:
1 Вариант: СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МОДУЛИ (ФЭМ)
Солнце светит только днем, следовательно и генерация электрической энергии будет производиться в течении 10 часов (максимум в летний период).
Рассчитываем необходимую часовую выработку электрической энергии
14/10 = 1,4 кВт
Номинальную мощность солнечные фотоэлектрические модули вырабатывают в яркий солнечный день, когда солнце падает на плоскость модуля под углом 90 градусов (идеальные условия). Для достижения номинальной мощности требуется установить систему слежения за солнцем - трекеры. В большинстве случаев это не делается, модули устанавливаются стационарно и в расчет вводится коэффициент снижения мощности. Для условий Сибирского региона примем его равным 2.
1,6*2=2,8 кВт
Следовательно, для выработки 14кВтч в сутки нам необходимо установить 2,8 кВт солнечных фотоэлектрических модулей.
Если солнечный модуль имеет номинальную мощность 90 Вт, то потребуется 3200/90= 32 шт.
Если солнечный модуль имеет номинальную мощность 300 Вт, то потребуется 3200/300=10 шт.
Для контроля зарядки АКб требуется контроллер. Его рассчитываем исходя из максимальной выработки энергии солнечными модулями
2800/24=116 А
В этом случае можно установить контроллер 60А – 2 шт.
Следует помнить, что в зимний период выработка электрической энергии солнечными модулям из-за может снижаться в 5-15 раз.
Выбор аккумуляторных батарей (АКБ):
ФЭМ и ветрогенератор вырабатывают постоянный ток с разной интенсивностью в течении суток, а мы пользуемся переменным током преимущественно в вечернее время и рано утром, поэтому энергию необходимо накапливать в аккумуляторных батареях.
Расчет аккумуляторных батарей (запас энергии на 24 часа) при напряжении 12В
14000/12=1166 А/час
Выбирая емкость аккумуляторной батареи 200 А/час мы получим необходимое кол-во АКБ.
1333/200= 6 шт.
Выбор инвертора:
Основная масса населения в дневное время находится вне дома, поэтому пик потребления приходится на вечернее время, примерно с 18.00 до 24.00 и в утренние часы, примерно с 6.00 до 8.00, т.е. 6 – 8 (в среднем 7) часов в сутки.
Рассчитываем часовую потребность в электрической энергии 14/7=2 кВт в час.
Мы определили, что средняя потребность жилого дома (квартиры) в электрической энергии составляет 2 кВт в час.
Эта цифра важна для выбора инвертора, т.к. его номинальная мощность должна быть больше пиковой потребляемой мощности с небольшим запасом.
На данном объекте можно установить инвертор мощностью 2,5-3,0 кВт.
Сводная таблица рассчитанного оборудования:
№ п/п |
Наименование оборудования |
Кол-во, шт. |
Стоимость, руб. |
|
единицы |
всего |
|||
1. |
ФЭМ 90 Вт/12 В |
32 |
6 800 |
217 600 |
2. |
60 А/12-24В |
2 |
16 300 |
32 600 |
3. |
АКБ 200 А/час |
6 |
43 000 |
258 000 |
4. |
Инвертор 3,0кВт/24В |
1 |
25 100 |
25 100 |
|
Итого: |
|
|
533 300
|
2 Вариант: ВЕТРОСОЛНЕЧНАЯ СТАНЦИЯ
Выбор двух источников генерации позволит обеспечить выработку энергии круглосуточно. В данном случае объединяем два ранее рассчитанных варианта с коэффициентом 0,7.
Ветрогенератор 0,4 кВт – 1 шт. и ФЭМ 90 Вт – 26 шт.
Сводная таблица рассчитанного оборудования:
№ п/п |
Наименование оборудования |
Кол-во, шт. |
Стоимость, руб. |
|
единицы |
всего |
|||
1. |
ФЭМ 90 Вт/12 В |
22 |
6 800 |
149 600 |
2. |
Ветрогенератор 0,4 вКт |
1 |
53 300 |
53 300 |
2. |
60 А/12-24В |
2 |
16 300 |
32 600 |
3. |
АКБ 200 А/час |
6 |
43 000 |
258 000 |
4. |
Инвертор 3,0кВт/24В |
1 |
25 100 |
25 100 |
|
Итого: |
|
|
518 600
|
3 Вариант: ВЕТРОГЕНЕРАТОР
Ветрогенератор при оптимальных условиях (скорость ветра 8-9 м/с) может работать круглосуточно.
Поэтому при выборе этого источника генерации энергии следует учитывать наличие ветров в месте установки.
Рассчитываем мощность ветрогенератора
16 / 24 = 0,7 кВт
Сводная таблица рассчитанного оборудования:
№ п/п |
Наименование оборудования |
Кол-во, шт. |
Стоимость, руб. |
|
единицы |
всего |
|||
1. |
Ветрогенератор 0,7 кВт |
1 |
под заказ |
под заказ |
2. |
60 А/12-24В |
2 |
16 300 |
32 600 |
3. |
АКБ 200 А/час |
6 |
43 000 |
258 000 |
4. |
Инвертор 3,0кВт/24В |
1 |
25 100 |
25 100 |
|
Итого: |
|
|
315 700 (без ветрогенератора)
|
Дополнительное оборудование и материалы:
Стойки для АКБ, крепеж для ФЭМ, перемычки для АКБ, соединительный кабель, мачта с комплектом растяжек и бетонный фундамент с закладными деталями для установки ветрогенератора.
Срок окупаемости оборудования можно посчитать исключив из рассчитанной стоимости разовые затраты на подключение объекта к сетям централизованного электроснабжения и выполнение дополнительных технических условий (прокладка кабеля, установка столбов и т.д.) выставленных энергоснабжающей организацией. Оставшуюся стоимость следует разделить на ежегодное потребление, умноженное на действующий тариф, на электрическую энергию взятый с учетом ежегодного повышения в среднем на 15%.