Принцип работы солнечного коллектора

Схема работы солнечного коллектора "летняя система, без давления"

Схема работы солнечного коллектораСостав системы:

  • плоский или вакуумный солнечный коллектор
  • бак (любая чистая бочка)
  • трубопроводы соединительные (шланги садовые)

Горячая вода поднимается вверх по коллектору и в бак, холодная сливается в нижнюю точку коллектора.
Происходит циркуляция и нагрев воды в баке за счет энергии солнца!



Схема работы солнечного коллектора "круглогодичная система под давлением"

Принцип работы солнечного коллектораСостав системы:

  • плоский или вакуумный солнечный коллектор
  • бак аккумулятор с встроенным теплообменником
    или 2-мя теплообменниками (котел + коллектор)
  • блок управления (контролер и 2 датчика t)
  • циркуляционный насос контура коллектора
    (залита не замерзающая жидкость)
  • ТЭН (опция) - по желанию Заказчика
  • расширительный бак
  • воздухоотводчик

Данная система позволяет нагревать воду в бойлере круглогодично, экономя Ваши деньги!

Мини Отель -- 8 солнечных коллекторов

С древнейших времен человек использует энергию Солнца для нагрева воды. В основе многих солнечных энергетических систем лежит применение солнечных батарей. Коллектор поглощает световую энергию Солнца и преобразует ее в тепло, которое передается теплоносителю (жидкости или воздуху) и затем используется для обогрева зданий, нагрева воды, производства электричества, сушки сельскохозяйственной продукции или приготовления пищи. Солнечные коллекторы могут применяться практически во всех процессах, использующих тепло.

Для типичного жилого дома или квартиры в Европе и Северной Америке нагрев воды - это второй по энергоемкости домашний процесс. Для ряда домов он даже является самым энергоемким. Использование энергии Солнца способно снизить стоимость бытового нагрева воды на 70%. Солнечный коллектор предварительно подогревает воду, которая затем подается на традиционную колонку или бойлер, где вода нагревается до нужной температуры. Это приводит к значительной экономии средств. Такую систему легко установить, она почти не требует ухода.

В наши дни солнечные водонагревательные системы используются в частных домах, многоквартирных зданиях, школах, автомойках, больницах, ресторанах, в сельском хозяйстве и промышленности. У всех перечисленных заведений есть нечто общее: в них используется горячая вода. Владельцы домов и руководители предприятий уже смогли убедиться в том, что солнечные панели для нагрева воды являются экономически выгодными и способны удовлетворить потребность в горячей воде в любом регионе мира.

Солнечные коллекторы “КМЗ» 1мх1м – 8 шт. Мини Отель. Средняя полоса России. Горячая вода (ГВС) для ресторана отеля и душевых.

История возникновения солнечных коллекторов

Люди нагревали воду при помощи Солнца с давних времен, до того, как ископаемое топливо заняло лидирующее место в мировой энергетике. Принципы солнечного отопления известны на протяжении тысячелетий. Покрашенная в черный цвет поверхность сильно нагревается на солнце, тогда как светлые поверхности нагреваются меньше, белые же меньше всех остальных. Это свойство используется в солнечных коллекторах - наиболее известных приспособлениях, непосредственно использующих энергию Солнца. Коллекторы были разработаны около двухсот лет назад. Самый известный из них - плоский солнечный коллектор - был изготовлен в 1767 году швейцарским ученым по имени Гораций де Соссюр. Позднее им воспользовался для приготовления пищи сэр Джон Гершель во время своей экспедиции в Южную Африку в 30-х годах ХIX века.

Технология изготовления солнечных коллекторов достигла практически современного уровня в 1908 году, когда Вильям Бейли из американской "Carnegie Steel Company" изобрел коллектор с теплоизолированным корпусом и медными трубками. Этот коллектор весьма походил на современную термосифонную систему (см. ниже). К концу первой мировой войны Бейли продал 4 000 таких коллекторов, а бизнесмен из Флориды, купивший у него патент, к 1941 году продал почти 60 000 коллекторов. Введенное в США во время второй мировой войны нормирование меди привело к резкому падению рынка солнечных обогревателей.

До всемирного нефтяного кризиса 1973 года эти устройства пребывали в забвении. Однако кризис пробудил новый интерес к альтернативным источникам энергии. В результате возрос спрос и на солнечную энергию. Многие страны живо интересуются развитием этой области. Эффективность систем солнечного отопления с 1970-х постоянно возрастает благодаря использованию для покрытия коллекторов закаленного стекла с пониженным содержанием железа (оно пропускает больше солнечной энергии, чем обычное стекло), улучшенной теплоизоляции и прочному селективному покрытию.

 


Контроллеры заряда используются в солнечных электрических системах, их предназначение - управление процессом заряда и разряда АКБ.

Простейшие контроллеры заряда просто производят отключение солнечной панели, когда напряжение на АКБ достигает примерно 14,4 В (для АКБ с номинальным напряжением 12 В). Снижение напряжения до 12,5-13 В ведет к подключению солнечной батареи и возобновлению заряда АКБ.

Контроллеры нового поколения, алгоритм работы которых основан на поиске точки максимальной мощности  - называются контроллерами заряда MPPT (Maximal Power Point Tracking). Энергия, при этом, вырабатывается максимально эффективно.

В отличие от ШИМ (PWM) контроллера, контроллер с технологией MPPT дает возможность повысить эффективность системы до 25%, благодаря вышеупомянутому алгоритму слежения за точкой максимальной мощности фотоэлектрической панели.

Под MPPT понимается метод, обеспечивающий получение максимума мощности от фотоэлектрического устройства (как правило, от солнечной панели).

Замена обычного контроллера на MPPT-контроллер позволит значительно увеличить генерацию энергии имеющимися у Вас солнечными панелями, если нет возможности установки дополнительных панелей.

В системах с обычным контроллером солнечные панели подключаются непосредственно к АКБ, благодаря этому их напряжение уравнивается. На самом же деле оптимальное напряжение АКБ и солнечной батареи различно. Например, для полного заряда АКБ 12 В требуется поддержание напряжения 14,4 В на продолжении 2-4 часов. Данная стадия носит название абсорбции (или насыщения).

Контроллеры с технологией MPPT появились в конце 80-х годов прошлого века По прошествии времени они становились все более популярными, и не исключено, что вскоре все контроллеры будут изготавливаться по данной технологии.

На стандартной  вольт-амперной характеристике солнечной панели заметно увеличение выработки энергии, если контроллер осуществляет слежение за точкой максимальной мощности панели. Вычислить точку максимальной мощности можно несколькими способами. Наиболее простой вариант - последовательное снижение напряжения от точки холостого хода до напряжения на аккумуляторных батареях. Точка максимальной мощности будет располагаться между этими двумя значениями. Контроллер по технологии МРРТ осуществляет перманентное отслеживание напряжения и тока на солнечной панели, соотносит эти значения и определяет такую пару напряжение-ток, которая обеспечит максимальную мощность солнечной панели. Процессор, который встроен в контроллер, также отслеживает стадии заряда АКБ (насыщение, наполнение, выравнивание и т.п.) и определяет ток, подаваемый в АКБ.

Параметры, определяющие точку максимальной мощности:

-  освещенность солнечной панели

-  температура

-  разнородности используемых панелей

В случае увеличения мощности  при незначительных отклонениях от точки максимальной мощности, контроллер переключается на работу в данной точке.

Невозможно однозначно определить дополнительное количество энергии, получаемое при применении МPPT- контроллера. Наибольшее количество энергии вырабатывается при низких температурах солнечной панели и разряженных АКБ, следовательно, температура и степень заряда аккумуляторных батарей - основные факторы, влияющие на дополнительную генерацию. Чем более высокая температура солнечной батареи, тем меньше напряжение на ней, а значит, и генерация энергии. Если же точка максимальной мощности ниже чем напряжение на АКБ, никакого выигрыша в выработке энергии по сравнению с PWM- контроллером МРРТ-контроллер не даст. То же самое можно сказать про ситуацию с частичным затенением солнечной панели.

Чтобы избежать этого,  солнечные батареи должны коммутироваться на более высокое напряжение.  Отслеживание точки максимальной мощности в широком диапазоне, которое могут осуществлять большинство контроллеров, также позволяет увеличить генерацию энергии солнечными панелями в условиях низкой освещенности.

Таким образом, применение МРРТ-контроллера весьма целесообразно при нестандартном напряжении солнечных модулей, либо их мощности выше 200 Вт. Это позволит повысить генерацию энергии, не добавляя  дополнительные фотоэлектрические модули.

Посмотреть характеристики MPPT-контроллера или

Купить MPPT-контроллер в Интернет-магазине...

 

 

 

Тяговые (панцирные) АКБ представляют собой обслуживаемые либо необслуживаемые аккумуляторы, имеющие весьма широкую сферу применения, используемые, в том числе, и для резервного электроснабжения.

Эти аккумуляторы отличаются длительным сроком хранения (около 15 лет), большой емкостью (от 200 а/ч на ячейку и до 1500 А/ч). Могут использоваться как в буферном, так и в циклическом режиме. Различают следующие типы тяговых (панцирных) батарей:

- PzS - открытые АКБ с жидким электролитом, например производство "Тюменского завода акуумуляторов", которые предлагает наша компания.

- PzV - открытые АКБ с электролитом в виде геля (электролит, загущенный обычно двуокисью кремния SiO2);

- ОPzS и ОPzV - необслуживаемые (закрытого типа) АКБ с жидким и гелеобразным электролитом соответственно.

Тяговые АКБ чаще всего изготавливаются по технологии свинцово-кислотных с рекомбинацией газа, с применением положительных панцирных пластин. Заполняющий их электролит имеет гелевую структуру.

 

Несомненными плюсами этих АКБ, помимо большого срока службы и повышенной емкости,  являются следующие их характеристики:

- большое количество циклов "заряд-разряд";

- устойчивость к глубокому разряду;

- корректная работа при разряде большим током;

- пожаро- и взрывобезопасность;

- экологическая безопасность;

 

Данные АКБ применяются  в различных промышленных областях: горнодобывающей, нефтегазовой, в системах безопасности и связи, телекоммуникационном оборудовании и оборонной промышленности.

 

Кроме того, одной из областей, в которой они могут успешно применяться, является область альтернативной энергетики, то есть в системах на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ)- ветрогенераторов, солнечных панелей.

Вообще вопрос применения различных типов АКБ является в данной сфере немаловажным, так как крайне редко есть возможность использовать генерируемую энергию напрямую, и необходимо ее где-то сохранить для последующего использования, чему и служат аккумуляторные батареи. В то же самое время АКБ, используемые в таких системах, должны отвечать определенным требованиям. К примеру, использование АКБ стартерного типа, хотя и является возможным, но крайне нежелательно, так как стартерные батареи рассчитаны на выдачу больших токов в течение очень короткого времени, и совсем непригодны для работы в условиях глубокого разряда, что характерно для электросистем на основе ВИЭ.

Хочется отметить, что применение тяговых (панцирных) аккумуляторов является особенно оправданным в автономных системах солнечного электроснабжения, благодаря таким свойствам, как увеличенная емкость и длительный срок службы.

Специализированные АКБ (к которым относятся и тяговые аккумуляторы) зачастую состоят из соединенных вместе отдельных аккумуляторов напряжением 2, 6 либо 12В. Наиболее часто используются свинцово-кислотные АКБ, с жидким электролитом либо герметичные.

Свинцово-кислотные АКБ для использования в системах автономного электроснабжения отличаются повышенным сроком службы (от 1500 до 5000 циклов) в случае, если имеет место разряд не более чем на 20% емкости. В системах на базе ВИЭ АКБ могут разряжаться гораздо сильнее. Таким образом, для обеспечения длительного срока службы, глубокий разряд аккумуляторной батареи не должен превышать 80% емкости.

Купить тяговые аккумуляторы в Интернет-магазине...

 

 

 

 

Подкатегории