≡×МЕНЮ

• Ремонт
• Ремонт
• Вътрешен дизайн
• За всичко
• Относно ВиК

Как работи слънчевият концентратор? Концентратори за слънчева енергия Линеен концентратор за слънчева енергия

Според принципа на работа слънчевите концентратори са много различни от. Освен това топлинните слънчеви електроцентрали са много по-ефективни от фотоволтаичните поради редица характеристики.

Целта на соларния концентратор е да фокусира слънчеви лъчивърху контейнер за охлаждаща течност, което може да бъде например масло или вода, които абсорбират добре слънчевата енергия. Методите за концентрация са различни: параболично-цилиндрични концентратори, параболични огледала или хелиоцентрични инсталации тип кула.

При някои концентратори слънчевото лъчение се фокусира по фокалната линия, при други – във фокусната точка, където се намира приемникът. Когато слънчевата радиация се отразява от по-голяма повърхност към по-малка повърхност (повърхността на приемника), се достига висока температура, охлаждащата течност абсорбира топлина, докато се движи през приемника. Системата като цяло съдържа и акумулираща част и система за предаване на енергия.

Ефективността на концентраторите е значително намалена по време на облачни периоди, тъй като се фокусира само пряката слънчева радиация. Поради тази причина такива системи постигат най-висока ефективност в региони, където нивото на слънчева светлина е особено високо: в пустини, близо до екватора. За да се повиши ефективността на използване на слънчевата радиация, концентраторите са оборудвани със специални тракери и системи за проследяване, които осигуряват най-точната ориентация на концентраторите по посока на слънцето.

Тъй като цената на слънчевите концентратори е висока и системите за проследяване изискват периодична поддръжка, използването им е ограничено главно до промишлени системи за производство на електроенергия.

Такива инсталации могат да се използват в хибридни системи в комбинация, например, с въглеводородно гориво, тогава системата за съхранение ще намали цената на генерираната електроенергия. Това ще стане възможно, тъй като генерирането ще се извършва денонощно.

Параболични цилиндрични слънчеви концентраториДълги са до 50 метра и имат вид на издължена огледална парабола. Такъв концентратор се състои от набор от вдлъбнати огледала, всяко от които събира успоредни слънчеви лъчи и ги фокусира в определена точка. По протежение на такава парабола е разположена тръба с охлаждаща течност, така че всички лъчи, отразени от огледалата, да са фокусирани върху нея. За да се намалят топлинните загуби, тръбата е заобиколена от стъклена тръба, която е опъната по фокалната линия на цилиндъра.

Такива концентратори са подредени в редици в посока север-юг и, разбира се, са оборудвани със системи за слънчево проследяване. Лъчението, фокусирано в линия, загрява охлаждащата течност до почти 400 градуса, преминава през топлообменници, произвеждайки пара, която върти турбината на генератора.

За да бъдем честни, заслужава да се отбележи, че на мястото на тръбата може да се постави и фотоклетка. Въпреки факта, че с фотоклетките размерът на концентраторите може да бъде по-малък, това е изпълнено с намаляване на ефективността и проблема с прегряването, което изисква развитие система за качествоохлаждане.

В калифорнийската пустиня през 80-те години са построени 9 електроцентрали на параболично-цилиндрични концентратори с обща мощност 354 MW. След това същата компания (Luz International) построи и хибридна станция SEGS I в Deggette с капацитет от 13,8 MW, която допълнително включваше пещи на природен газ. Като цяло към 1990 г. компанията има изградени хибридни електроцентрали с обща мощност 80 MW.

Развитието на слънчевата генерация в параболични цилиндрични електроцентрали се извършва в Мароко, Мексико, Алжир и други развиващи се страни с финансиране от Световната банка.

Експертите в крайна сметка заключават, че днес параболично-цилиндричните електроцентрали отстъпват както по рентабилност, така и по ефективност на слънчевите електроцентрали с кула и плоча.

- Това са параболични огледала, подобни на сателитни чинии, с които слънчевите лъчи се фокусират върху приемник, разположен във фокуса на всяка такава чиния. В същото време температурата на охлаждащата течност с тази отоплителна технология достига 1000 градуса. Охлаждащата течност незабавно се подава към генератора или двигателя, който е комбиниран с приемника. Тук например се използват двигатели на Стърлинг и Брайтън, които могат значително да увеличат производителността на такива системи, тъй като оптичната ефективност е висока и първоначалните разходи са ниски.

Световният рекорд за ефективност на слънчева централа с параболичен диск е 29% ефективност, постигната при преобразуване на топлинна енергия в електрическа енергия в дискова инсталация, комбинирана с двигател на Стърлинг в Rancho Mirage.

Благодарение на своя модулен дизайн, чиновите соларни системи са много обещаващи, те улесняват постигането на необходимите нива на мощност както за хибридни потребители, свързани към електрическата мрежа, така и извън мрежата. Пример е проектът STEP, състоящ се от 114 параболични огледала с диаметър 7 метра, разположен в щата Джорджия.

Системата произвежда пара със средно, ниско и високо налягане. Пара с ниско налягане се подава към климатичната система на плетачната фабрика, пара със средно налягане се подава към самата плетачна продукция, а пара с високо налягане се подава директно за генериране на електричество.

Разбира се, слънчевите концентратори, комбинирани с двигател на Стърлинг, представляват интерес за собствениците на големи енергийни компании. Така че Science Applications International Corporation, в сътрудничество с трио енергийни компании, разработва система, използваща двигател на Стърлинг и параболични огледала, която може да произведе 25 kW електричество.

При слънчеви електроцентрали тип кула с централен приемник слънчевата радиация се фокусира върху приемника, който се намира в горната част на кулата. Около кулата има голям брой хелиостатни рефлектори. Хелиостатите са оборудвани с двуосна система за проследяване на слънцето, благодарение на която винаги се въртят, така че лъчите да са неподвижно концентрирани върху радиатора.

Приемникът абсорбира топлинна енергия, която след това завърта турбината на генератора.

Охлаждащата течност, циркулираща в приемника, прехвърля пара към топлинния акумулатор. Обикновено водната пара работи с температура от 550 градуса, въздухът и други газообразни вещества с температура до 1000 градуса, органичните течности с ниска точка на кипене - под 100 градуса, а течният метал - до 800 градуса.

В зависимост от предназначението на станцията, парата може да върти турбина за генериране на електричество или да се използва директно в някакъв вид производство. Температурата в приемника варира от 538 до 1482 градуса.

Електроцентралата Solar One tower в Южна Калифорния, една от първите централи от този тип, първоначално произвежда електричество чрез система вода-пара, произвеждайки 10 MW. След това претърпя модернизация и подобреният приемник, който сега работи на разтопени соли, и системата за съхранение на топлина станаха много по-ефективни.

Това доведе до термоакумулиращи кулови електроцентрали, които отбелязват пробив в технологията на слънчевите концентратори: електричеството в такава електроцентрала може да се произвежда според нуждите, тъй като системата за термично съхранение може да съхранява топлина до 13 часа.

Технологията за разтопена сол прави възможно съхраняването на слънчева топлина при 550 градуса, а електричеството вече може да се произвежда по всяко време на деня и при всяко време. Кулостанцията Solar Two с мощност 10 MW стана прототип на промишлени електроцентрали от този тип. В бъдеще - изграждане на промишлени станции с мощности от 30 до 200 MW за големи промишлени предприятия.

Перспективите са колосални, но развитието е възпрепятствано от необходимостта от големи площи и значителните разходи за изграждане на кулостанции в индустриален мащаб. Например, за да се разположи кула с мощност 100 мегавата, са необходими 200 хектара, докато атомна електроцентрала, способна да произвежда 1000 мегавата електроенергия, изисква само 50 хектара. Параболично-цилиндричните станции (модулен тип) с малък капацитет от своя страна са по-рентабилни от куловите.

Така куловите и параболичните концентратори са подходящи за електроцентрали с мощност от 30 MW до 200 MW, които са свързани към мрежата. Модулните тарелкови концентратори са подходящи за автономно захранване на мрежи, които изискват само няколко мегавата. Както кулата, така и дисковата система са скъпи за производство, но осигуряват много висока ефективност.

Както виждаме, параболичните концентратори заемат оптимална позиция като най-обещаващата технология за слънчеви концентратори за следващите години.

Интересът към алтернативната енергия непрекъснато нараства. Има много причини за това и то доста обективни. Най-мощният и стабилен източникекологично чиста енергия - Слънцето. Въпреки че цената на рециклираната слънчева енергия все още е по-ниска от тази, произведена в индустриален мащаб, неговите преобразуватели в топлина или електричество - слънчеви панели - се купуват или правят от много хора със собствените си ръце. Къща със слънчеви панели и топлинни генератори - слънчеви колектори - осигуряващи електричество на покрива, не е необичайно в наши дни на места с доста суров климат, вижте фиг. Освен това предимството на слънчевата радиация, като пълната независимост от техногенната среда и природните бедствия, все още не може да бъде заменено с нищо.

Не без причина изображението, използвано за илюстрация, е „зима“: съвременните модели слънчеви колектори са в състояние да доставят на отоплителната система охлаждаща течност с температура от +85 градуса по Целзий в облачен ден със слана от -20 навън. Такива слънчеви инсталации са доста достъпни като цена, но изискват развита производствена база за производство. Ако задачата е да се осигури захранване с топла вода в дача или в селска къща през топлия сезон, когато отоплителна системаизключен, тогава е напълно възможно да направите слънчев колектор, подходящ за това със собствените си ръце. И ако имате уменията на домашен майстор на средно ниво, можете да инсталирате инсталация, която ще помогне на отоплителния котел да спести значително количество гориво дори през зимата, а собствениците ще спестят пари за това. Възможни са и други приложения за домашни слънчеви колектори; най-малко - затопляне на водата в басейна. Цените на маркови образци от този тип са очевидно абсурдни в сравнение с техните възможности и там няма нищо, което да не можете да направите сами.

С автономното слънчево захранване въпросът е по-сложен. Нека си го кажем: слънчеви електроцентрали обща употреба, които във всички отношения превъзхождат традиционните топлоелектрически централи, водноелектрически централи и атомни електроцентрали, днес не съществува. И докато генерирането на електричество от Слънцето не се пренесе в космоса и не се използва целият му спектър за това, едва ли е възможно. В Евразия най-северните точки, където срокът на изплащане на големи слънчеви електроцентрали се оказва поне малко по-малък от експлоатационния им живот, са островите в Егейско море и Туркменистан.

Индивидуално закупената слънчева електроцентрала обаче може да бъде печеливша в средно високи географски ширини, при внимателни технически и икономически изчисления и избор на подходящ модел; Стабилността на захранването в дадена област играе важна роля за това. И концепцията слънчева батериясъс собствените си ръце може да има много определено и положително икономическо значение за собственика, ако са изпълнени някои лесни и безплатни условия за неговото производство и експлоатация, в следните случаи:

Как можете сами да закупите или направите тези полезни устройства, така че да не съжалявате, че сте похарчили пари по-късно? На това е посветена тази статия. С малка добавка за слънчеви концентратори, или слънчеви концентратори. Тези устройства събират слънчевата радиация в плътен лъч, преди да я предадат за преобразуване. В някои случаи постигнете необходимото технически показателиинсталирането не е възможно по друг начин.

Като цяло материалът е организиран в 5 раздела с подраздели:

1. Важни характеристики на употреба слънчева енергия.
2. Слънчеви колектори (СК), закупени и самоделни.
3. Слънчеви концентратори.
4. Слънчеви панели (SB), в същия ред.
5. Правилен монтаж и настройка на СК и СБ.
6. Заключение в заключение.

Една дума на Кулибините

Любителите правят слънчеви батерии от различни налични материали: полупроводникови диоди, транзистори, разглобени допотопни селенови и купроксови токоизправители, независимо оксидирани медни пластини на електрическа печка и др. Максимумът, който може да се захранва от тях, е приемник или плейър с консумация ток до 50-70 mA при среден обем. Повече е фундаментално невъзможно; защо - виж раздел. относно SB.

Въпреки това би било напълно глупаво да се обвиняват любителите на техническите експерименти. Томас Алва Едисън веднъж каза: „Всеки знае, че това не може да се направи. Има невежа, който не знае това. Той е този, който прави изобретението. Така или иначе докосването до тънкостите на високите технологии и дълбините на материята (а СБ е видим пример и за двете) дава знания и умение за прилагането им, т.е. интелигентност. А те са капитал, който никога не се обезценява и чиято доходност е по-висока от всички ценни книжа.

Независимо от това, дори най-общите теоретични основи на целия по-нататъшен материал са такива, че „малкото на пръстите“ не води до статии, а до книги. Затова по-нататък ще се ограничим до тези мостри за различни поводи, които можете да направите сами у дома, без напълно да забравяте това, което сте учили в училище (между другото, има доста от тях); това е първото нещо. Второ, ще се ограничим до устройства, които действително произвеждат топлина или ток, подходящи за битови и икономически нужди. След това ще трябва да приемете някои от твърденията на автора на вяра или да се обърнете към фундаментални източници.

Какво можете да очаквате?

Ето пример за телефонен разговор с мениджър продажби на компания, продаваща слънчева енергия: „При какви условия вашата батерия развива декларираната мощност?“ - "По всяко!" - „А в Мурманск (отвъд Арктическия кръг) и през зимата?“ - тишина, изгасени светлини.

Сега нека да разгледаме горната карта на фиг. По-долу. Има зониране на Руската федерация, основано на слънчева светлина, специално за нуждите на слънчевата енергия. Не за фермерите, растенията в продължение на милиарди години еволюция на живота са се научили да използват слънчевата светлина по-икономично. Да приемем, че живеем на място, където потокът на слънчева енергия е 4 kW/h на 1 кв. м на ден. В средните географски ширини, от пролетното до есенното равноденствие и като се вземе предвид промяната на надморската височина на Слънцето през деня и по сезони, продължителността на дневните часове ще бъде около 14 часа. По-точно за конкретно географско местоположение можете да го изчислите с помощта на онлайн калкулатори, има такива.

Тогава потокът от слънчева енергия достига кръг от 4/14 = 0,286 kW/sq. м или 286 W/кв. м. С ефективност на слънчевата инсталация от 25% (и това е добър показател), ще бъде възможно да се извлекат 71,5 W мощност, топлинна или електрическа, от квадрат. Ако средно-дългосрочната консумация на енергия (виж по-долу) изисква 2 kW (това е типичен случай), тогава панелът на преобразувателя се нуждае от площ от 2000/71,5 = 27,97 или 28 кв. m; това е 7х4 м. КПД 25% - не е ли подценено? Да, можете да изстискате повече от панелите. Значителна част от по-нататъшния материал е посветена на това как точно.

Забележка: за справка – слънчевата константа, т.е. Плътността на потока на слънчевата енергия в целия спектър на радиация от свръхдълги радиовълни до ултратвърда гама радиация в космоса в околоземната орбита е 1365,7 W/sq. м. На екватора по обяд в дните на равноденствието (Слънцето в зенита) - около 1 kW/кв. м. Търговците често не знаят това, но го имайте предвид.

Добре, но какво да кажем за обещанията на производителите тогава? Таблото е да речем 1х1,5 м, а мощността за него е посочена 1 kW. Изглежда, че не е против физиката и астрономията, но изглежда очевидно нереалистично в средните ширини под козината на атмосферата. Правилно казват, не лъжат. Само мощността беше измерена на техния стенд под специални лампи. Ако искат да са съвсем честни с мен нека дойдат да ми ги осветят на таблото и за това могат да вземат ток навсякъде.

Картата под първата е необходима за по-нататъшно определяне на ценовата категория или избора на дизайн за предложената инсталация. SB и особено SC, способни да работят при облачно време, са по-сложни и по-скъпи от тези, които работят само при пряка светлина. Има 365x24 = 8760 часа в годината. Като се има предвид фактът, че във високите географски ширини през лятото продължителността на дневните часове е по-дълга, SK или SB могат да се изплатят в рамките на очаквания експлоатационен живот в Якутск или Анадир, но не и в Московска област или Рязан. Тези. Имайте предвид също, че слънчевата енергия като полезно допълнение към конвенционалната енергия е възможна не само в Сахара или пустинята Мохаве.

Междинна сума

От този раздел следва важен извод за всичко, което следва: когато търсите панел за закупуване или повторение, интересувайте се преди всичко от площта на повърхността, която ефективно възприема (или абсорбира) светлината, и след това изчислете всичко останало от то. Освен това може да се окаже, че според маркетинговите и потребителските идеи панелът, който изглежда по-лош в този конкретен случай, ще бъде по-печеливш от „готиния“.

Колекционери

Принцип на действие

Работата на всеки SC се основава на парниковия ефект. Същността му е добре известна: нека вземем камера, отворена от едната страна със светлопоглъщаща повърхност. Нека го затворим с капак, който е прозрачен за видимата светлина (за предпочитане също ултравиолетова, UV), но добре отразяващ топлинното (инфрачервено, IR) лъчение. Тези условия до голяма степен се удовлетворяват от силикатно стъкло и плексиглас; почти изцяло - кварцово стъкло и други минерални стъкла на основата на стопен кварц.

Забележка: Всъщност е неправилно UV-пропускащото стъкло да се нарича минерално стъкло, тъй като... силикатното стъкло също е минерално. Би било по-добре да запазим досегашното наименование „кварцово стъкло“, т.к. По-голямата част от заряда за топене на UV-прозрачни стъкла е натрошен кварц. Има и турмалинови чаши, но не за ежедневието - в тях се топят кристали от скъпоценни камъни.

Слънчевата светлина, влизаща в камерата, ще бъде абсорбирана от нея и камерата ще се нагрее. За да избегнем топлинни загуби, ще му осигурим топлоизолация. Тогава топлинната енергия ще се превърне в IR, но няма да излезе през капака и няма да може да се разсее. Сега IR няма друг избор освен да загрява топлообменника с охлаждаща течност, поставена вътре, или с въздуха, издухан през камерата. Ако ги няма, температурата вътре ще се покачва, докато температурната разлика между вътре и вън „избута“ излишната топлина през топлоизолацията и се установи термодинамично равновесие.

Какво е черна дупка

За да разберете по-добре, трябва да знаете как работи пирамидалният или игловидният модел на черното тяло (BLM); тъй като няма да имаме нужда от други, освен това, ако говорим за модела на черното тяло, ще пропуснем навсякъде "пирамидална игла". В RuNet и в Интернет като цяло не можете да намерите нищо за него, но в лабораторната практика и технологията такива неща се използват успешно. Как работи става ясно от фиг. на дясно. И в в такъв случай– поглъщането на светлината в SC ще бъде толкова по-добро, колкото по-близо е неговото покритие или конфигурацията на ефективно абсорбиращата повърхност (EAS) по свойства до модела на черното тяло.

Забележка: Черното тяло се нарича тяло, което абсорбира електромагнитно излъчваневсяка честота. Дървесни сажди, напр. – не е черно тяло; когато се снима през инфрачервен филтър, изглежда светло сиво. Пирамидално-игленият модел на черното тяло е способен да абсорбира всякакви, не само електромагнитни, вибрации. Така в акустиката пирамидите от порест каучук се използват за покриване на вътрешните повърхности на звукоизмервателните камери.

Закупени застрахователни компании

Ако решите да закупите слънчев колектор, ще трябва да се сблъскате с ценови диапазон за 1 кв. m абсорбираща площ 2000-80 000 rub. И имайте предвид, че се показва само крайната цена, а дори и да е записана площта EPP, тя е с дребен шрифт. Също така, когато избирате модел, определено трябва да попитате дали е оборудван с резервоар за съхранение и тръбопроводни елементи; вижте повече за тях по-долу. Нека се опитаме да разберем какво обяснява това несъответствие и дали винаги е оправдано.

Забележка: теоретично експлоатационният живот на SC е неограничен. Практически - в повече или по-малко прилични модели с правилна работае най-малко 15 години. Следователно, при разумен избор, няма проблеми с изплащането, стига климатът да позволява използването им.

Видове и предназначение

В ежедневието най-често използваните са 3 вида СК: дизайн, вижте фиг. Отляво е плосък SC, в центъра е вакуумен, отдясно е компактен. Всички те могат да бъдат изпълнени със свободен поток, с термосифонна циркулация или под налягане. Първите са 1,5-5 пъти по-евтини от аналозите под налягане, т.к По-лесно е да се осигури здравина и плътност в тях. SK без налягане загряват охлаждащата течност сравнително бавно, поради което са по-подходящи за захранване с топла вода през топлия сезон. Сбруята е проста и евтина; понякога се комбинира с панел в една конструкция.

При тези под налягане охлаждащата течност се изпомпва или през циркулационна помпа (което ги прави енергозависими), или чешмяна вода се подава към топлообменника. Това, разбира се, изисква по-здрава и надеждна структура, плюс сложно енергозависимо окабеляване и контролер, който го управлява. Цената съответно се вдига. Но само SK под налягане са подходящи за използване през студения сезон, защото... загряват бързо. Повечето модели са всесезонни; продавани в Руската федерация, като се вземат предвид климатичните условия, най-често са проектирани да работят заедно с отоплителен котел, т.е. са спомагателни устройства.

СК под налягане се предлагат с директно и непряко нагряване. В първия случай SC е свързан директно към веригата CO (отоплителна система). Във втората, първата верига SC, която получава слънчева енергия, се пълни с антифриз, а вторичната охлаждаща течност се нагрява в топлообменника на 2-ра верига.

Последните естествено са по-скъпи, защото... способен да работи в студено време при всякакъв климат. Първите се използват предимно за отопление през пролетта и есента. Въпреки това, това е налягането SCs директно отопление(едноконтурен) най-вероятно ще се окаже от полза за отделните CO: в извън сезона, при много ниска мощност, Ефективността на котела за твърдо гориво пада значително. Но точно по това време топлинната мощност на отоплителната система е достатъчна за къщата, едноконтурните са сравнително евтини. Необходимо е само да се предвидят съответните спирателни и разпределителни кранове в системата и да се изключи и изпразни системата през есента преди истинските студове.

Апартамент

Диаграмата на плосък SC е показана на фиг. на дясно; Принципът на действие напълно съответства на описания по-горе. По правило те са ефективни само през топлия сезон. Ефективността, в зависимост от конструкцията, варира от 8-60% Водата се подава при температури до 45-50 градуса. Тези под налягане се произвеждат изключително рядко, сложността на дизайна ги прави неконкурентни с вакуумните. Уплътненията на топлообменника са проектирани да се пълнят само с вода, тъй като... През лятото няма нужда от антифриз. Цената (подчертаваме - за 1 кв.м EPP; трябва да я преизчислявате сами всеки път според спецификационните данни) се влияе основно от следните фактори:

• Покритие (прозрачна изолация) на стъкло.
• Самият вид стъкло.
• Дизайн и качество на абсорбиращия панел.

Стъкленото покритие играе ролята предимно на антирефлексен филм в оптичните устройства: намалява пречупването на светлината на границата и загубата на светлина поради странично отражение. При правилно инсталирани летни SC (вижте в края, преди заключението) тези загуби са малки или в южните райони напълно незабележими. Освен това покритието се изтрива от разнасяния от вятъра прах и най-често не се покрива от гаранцията. Следователно покритието е първото нещо, от което можете да спестите. Ако има забележима разлика в цената поради покритието за модели с подобни технически данни, вземете „голия“, най-вероятно няма да останете разочаровани.

Самото стъкло е най-важният елемент и когато избирате, трябва да се съсредоточите предимно върху него:

1. Минерална – пропуска UV, което значително засилва парниковия ефект.
2. Текстуриран (структуриран) - има специален микрорелеф на повърхността, осигуряващ почти еднаква ефективност при пряка и дифузна светлина, т.е. при ясно и облачно време.
3. Минерална структура - съчетава и двете от тези качества и в допълнение практически не дава странично отражение в доста широк диапазон от ъгли на падане без антирефлекс.
4. Силикат с добавки - структуриран или не, не пропуска UV, не отразява добре IR и дава значително странично отражение без изсветляване. При него не трябва да разчитате на ефективност над 20%.
5. Органичен - при каквито и да е подобрения, след 5-7 години максимумът ще стане мътен от прах, но някои негови видове могат да осигурят максимални стойности на ефективност.

Въз основа на това, за постоянна употреба, изборът трябва да бъде направен в полза на минерално структурирано стъкло. Позволява ви да работите с по-малка площ от оборудването и често в крайна сметка да се възползвате от цената на цялата инсталация. В дача през уикенда скоростта на нагряване на водата и първоначалната цена на колектора също са важни, така че там е по-подходящ бойлер с плексиглас. Монтажът, освен че ще бъде евтин, ще бъде по-компактен и по-лесен; през делничните дни и през зимата може да се покрие с капак или дори да се вземе в къщата, така че устойчивостта на износване в този случай не е определящ фактор.

Под добро стъкло ефективността на SC зависи малко от дизайна на абсорбиращия панел (абсорбер). Не е така - абсорбиращо покритие (почерняване) от EPP. Свойствата на различни слънчеви абсорбиращи покрития са показани на фиг. на дясно. Правилото, както винаги, е колкото по-ефективно, толкова по-скъпо. Тук отново е необходимо да се калкулират различни модели, достигайки минимален разход от 1 кв.м. м панели. И като цяло, когато правим каквито и да било изчисления на електрическата система, трябва да помним, както знаем, че най-големите спестявания се постигат чрез намаляване на необходимата площ на панела (панелите). В същото време продавачите също се проверяват: ако, да речем, спецификацията посочва селективно боядисване и обещава ефективност от 75%, изпратете ги на стенд за изпитване на лампи, горещо е като ад. Ясно е, че ефективността на цялата инсталация не може да бъде по-висока от нейните части.

Относно танка

Резервоарът за съхранение на SC е необходим не само за удобство. Картата по-горе показва средните годишни стойности на слънчева светлина. За лятна инсталация, при изчисляване, те могат да бъдат увеличени с около 1,7 пъти, а за сезонна пролет-лято-есен - с 25%. Но това ще е само средна стойност, вече за сезона. И в зависимост от времето количеството слънчева светлина може да „скочи“ от ден на ден с 1,5-3 пъти, в зависимост от местния климат. Нагрятата вода, натрупана в резервоара, при условие че е добре изолиран, ще получи излишната топлина в ясен, горещ ден и ще я освободи в облачен ден. В резултат на това реалната ефективност на инсталацията се увеличава с една четвърт до една трета. И в крайна сметка, чрез умела работа с местни данни, в централната зона на Руската федерация често е възможно да се намали необходимата EPP площ наполовина или повече в сравнение с тази, определена от прогнозното изчисление, дадено по-горе. Съответно, както и разходите за монтаж.

Описаните по-долу вакуумни SC без резервоар за съхранение на топлина не работят. В тях той или е включен в готовия дизайн, или е включен в комплекта за доставка. Но при плоските СК ситуацията е точно обратната и наподобява състоянието на нещата с фотографската техника по време на агонията на „мократа“ филмова фотография. Тогава, например, за отличен огледално-рефлексен фотоапарат Minolta с вариообектив поискаха цели $190. А най-скапаният фотоувеличител струва около 600 долара. Тоест, ако вземете едното, не можете без другото, така че обърнете джобовете си.

По отношение на плоските резервоари, цените за опционални или препоръчани маркови резервоари за тях изглеждат безобразно завишени. Ето защо, ако знаете как да бърникате, по-добре е да направите резервоара сами, като запазите само неговия обем, предписан в спецификацията на панела. И не вярвайте на заплахите на търговците - домашен резервоар може да бъде направен не по-лош от „компанията“. Как – повече за това по-късно, в раздела за домашни продукти.

Вакуум

Вакуумните SC са способни да загряват охлаждащата течност до 80-85 градуса, а ефективността им достига 74%, а само най-евтините са под 50%. Това отчасти се определя от дизайна на абсорбиращия панел, съставен от редици тръби; празнините между тях действат като модел на черно тяло, само по една координата. Но основната роля за осигуряване на висока ефективност тук играе фактът, че топлообменникът е разположен във вакуумна колба или система от такива колби. Въпросът тук не е в топлоизолацията (за радиация, вакуумът изобщо не го осигурява), а в липсата на въздушна конвекция в камерата. Това позволява температурата да се разпредели оптимално по повърхността на топлообменника. В пълна с газ камера конвекционните токове го изравняват.

На фиг. показано е устройството на 2-та най-често срещани типа вакуумни SC. Отляво - 1-верига лятна или сезонна. Приблизително така работи показаното на фиг. по-горе. с видове СК руска "Дачница". Те са пълни с вода, температурата на изхода й е под 60 градуса. Тук ролята на вакуума е особено ясно видима: ако въздухът тече в колбата, неговата конвекция ще изравни температурата на вътрешната тръба и в нея няма да има „термосифон“.

Корпусът на колбата е изработен от стъкло различни видове, виж по-горе. Вътрешната тръба е приемник на енергия (РЕ) и топлообменник. Много спорове, дори взаимни обиди и клевети във форумите, пораждат въпроса: какво е по-добре да почерните - вътрешната тръба отвън или вътрешната повърхност на черупката? От гледна точка на най-висока ефективност - PE. В този случай IR загубите са минимални, т.к Корпусът е изработен от силно отразяващо IR стъкло. Точно така са устроени уредите за измерване на слънчевата светлина - актинометрите, само че вместо тръби има сфери.

Поради това е по-добре да вземете евтин вакуумен SC без налягане за места с малко слънчева светлина и полярно сияние с почернял PE, но в южните райони със средна годишна изолация над 4 kWh/ден със стойност на излъчване над 2000 часа /година, може да заври в разгара на лятото, а това почти винаги означава понижаване на налягането и пълна повреда. Тук система с почерняла обвивка отвътре ще бъде по-надеждна.

Също така, с черупката, почернена отвътре, се извършват SC под налягане (вмъкнат горе вляво на фигурата).В този случай, с цената на известно изтичане на IR през черупката, висока концентрация по оста на колбата се постига, което е необходимо за добро и бързо загряване на силен воден поток. Освен това, в най-ефективните еднокръгови помпи под налягане, централната (захранваща) тръба също е черна, но тя загрява предимно възходящия поток, протичащ около нея.

Вдясно на фиг. – 2-контурен SC с топлинна тръба и двойна стъклена крушка различни сортове. Това са тези, които захранват CO с охлаждаща течност през цялата година при температура от 90 градуса: концентрацията на IR върху топлинната тръба осигурява изпаряването на охлаждащата течност от 1-ви кръг. Което, между другото, изобщо не е вода. Следователно 2-контурните SC не подлежат на саморемонт. Ефективността струва пари и в този случай много. Ето защо, задълбочавайки се в ценовите листи, ние обръщаме специално внимание на:

• Доставчикът изчислява ли инсталацията въз основа на измервания на място?
• Включен ли е коланът (вижте по-долу).
• Специалисти на фирмата свързват ли инсталацията към съществуващата СО?
• Гарантирани ли са декларираните параметри в този случай?
• Колко време е гаранцията?
• Извършва ли се планова и извънредна поддръжка и колко струва?

Свързване и тръбопроводи

SK за целогодишно налягане се пълнят с антифриз, за ​​да се предотврати замръзване и спукване през зимата. Опростена диаграма на тяхното свързване е показана вляво на фиг.: контролерът, въз основа на съотношението на температурите в захранването, връщането и в резервоара, „завърта“ циркулационната помпа според нуждите.

Напорните слънчеви отоплителни системи са оборудвани с акумулатор с топлоизолация. В Руската федерация най-широко продаваните системи са тези, предназначени за свързване към съществуващ СО с котел. Водонагревателят за слънчева отоплителна система трябва да бъде проектиран по съответния начин, центриран на фиг. В допълнение към допълнителната намотка за свързване на котела (в резервоара отгоре), долната, захранвана от SC, е разделена на 2 части; горната е приблизително два пъти по-голяма от долната и е навита на конус отдолу в резервоара. Долната спирала възбужда конвективния поток на водата, а горната предава топлина в нея.

Такова решение е необходимо, за да може температурата на връщане на котела да не пада под 45 градуса, в противен случай в него може да се образува киселинен кондензат, който бързо изключва котела. Когато слънцето не грее и котелът не може да помогне на котела, в конусната спирала се образува водна тапа, която не позволява на студената „възглавница“ да се издигне до намотката на котела.

В допълнение към специален резервоар, когато свързвате SC към домашен CO, е необходим и сноп за него, вдясно на фиг. Предишната разводка на котела (не е показана на фигурата) е напълно запазена! Котелът "усеща" работата на SC само като затопляне! Действителната процедура за свързване на слънчевата система към CO е проста: подаването и връщането на CO се изключват от котела и се свързват към резервоара за SC. И съответните тръби на котела са свързани към фитингите на горния топлообменник на резервоара SK.

За модулен SC

Описаните по-горе системи са интегрални структури. Но в продажба има и модулни СК, сглобени от панели до получаване на необходимите параметри, например руският „Хелиопласт“, ​​виж фиг. на дясно. Чрез свързване на панели паралелно или последователно можете да получите или по-висок поток на охлаждащата течност, или по-висока температура. Цената на модулните SC е значителна, например. 1 панел Helioplast струва около $300. Въпреки това, чрез превключване на тръбопроводи с трипътни вентили, цялата система може да бъде превключена от режим „пролет-есен“ на „лято“ и обратно. Или например „душ/кухня – басейн“.

Забележка: Модулните SC, като по-скъпи, са предназначени за работа при всякакви температури над нулата или - от + (10-15) и при облачно време.

Компактен

Остава да споменем компактните СК. Те се използват като правило за затопляне на вода в басейни, така че големите изкуствени конструкции да не развалят пейзажа. Цените спрямо техническите параметри са скандални; Mercedes-Benz със своята „звездичка“, както се казва, почива тук. Дизайнът е прост и доста повторим със собствените си ръце, вижте раздела за светлинни концентратори.

Домашно SC

Най-достъпни за самостоятелно производство са плоска дача и селски летни SC за топла вода. Сезонните отоплителни системи се оказват толкова сложни и трудоемки, че е по-лесно и изгодно да закупите готов панел. Но когато става въпрос за домашно приготвени продукти от скрап материали, занаятчиите понякога създават проби, които са по-ниски от най-добрите индустриални само на външен вид, но струват буквално стотинки. Да вървим по ред.

Кутия, стъкла, изолация

Тялото на домашния плосък SC е най-добре направено от дърво, шперплат, OSB и др. Двойното импрегниране с водно-полимерна емулсия преди боядисване ще му придаде издръжливост и издръжливост. Препоръчително е да вземете дебелината на дъното от 20 mm (за предпочитане от 40), така че термичните деформации да не причиняват образуване на пукнатини. За страничните стени ще се използва дъска (120-150)x20. Не е препоръчително да правите тялото по-ниско, т.к Изтичането на IR през стъклото ще се увеличи. Външната страна може да бъде боядисана по желание, но вътрешността може да бъде боядисана като подложка на „пай“, вижте по-долу. Размерите в плана са изчислени въз основа на количеството слънчева светлина и необходимата мощност.

По-добре е да вземете по-евтино и по-леко стъкло, органично. Добра мярка монолитен поликарбонатДебелина 4 mm: неговата пропускливост на светлина е приемлива, 0,92, цената е ниска и относително ниският му индекс на пречупване ще осигури малко странично отражение. Слабото UV предаване се компенсира частично от ниската топлопроводимост. По отношение на устойчивостта на повърхностно износване поликарбонатът е едно от най-добрите органични стъкла, достатъчно е за евтини домашни продукти.

Корпусът е изолиран с пенополистирол; за летен SC са достатъчни 20-30 мм. Те са изолирани на 2 слоя с еднаква дебелина с дистанционери от алуминиево фолио, но за това по-долу. Кутията трябва да бъде изолирана отвътре за здравина. Ако сте чели статии за изолация на сгради, имайте предвид: при температурната разлика, която осигурява една плоска изолационна система и при достатъчно висока външна температура, не е необходимо да се говори за блуждаене на точката на оросяване.

Незаменимо допълнение към изолацията е уплътняването на всички фуги и тръбопроводи със силикон. През най-малката пукнатина с въздушен поток ще „изсвири“ толкова много топлина, че ако има смисъл от SC, това ще бъде само „за шоу“. Първо, тялото е запечатано (преди боядисване); след инсталирането на топлообменника, тръбите се монтират и стъклото се поставя върху „наденица“ от уплътнител, нанесен върху четвъртината, избрана в горната част на страните. Допълнително те се фиксират отгоре с рамка, скоби и др.

пай

„Пайът“ (вижте фигурата вдясно) в този случай е субстрат, който абсорбира добре инфрачервеното лъчение и бързо, преди инфрачервените кванти да имат време да „избягат“, прехвърля топлина към топлообменника. Основата на „пая“ е алуминиева плоча. Медта е по-малко подходяща поради високия си топлинен капацитет. Допълнителните екрани от фолио връщат повечето от „бегълците“ обратно; дървото и пенопластът за IR не са напълно непрозрачни материали.

Вторият акцент на „пая“ е рисуването. Боядисват се заедно с вече монтирания на скобите топлообменник. Трябва да рисувате с черна боя на маслена основа (бавно съхнеща), като използвате пигмента „Газови сажди“; може да се закупи в магазини за изкуство. Боите на базата на синтетични пигменти изобщо няма да бъдат черни, когато са изложени на инфрачервени лъчи.

След боядисване трябва да изчакате, докато боята изсъхне до сухо докосване, т.е. След леко натискане с пръст върху него трябва да остане вашият отпечатък, а самият пръст не трябва да се замърсява. След това покритието на боята се пробива с дунапренов тампон или четка с много мек край. Последното е по-добро, но изисква известно умение, за да не пробиете направо все още мекото покритие. Резултатът ще бъде филм, който е доста подобен по свойства на модела на черното тяло.

Забележка: много добър вариант е стара тънкостенна щампована отоплителна батерия. Тогава няма нужда да търсите алуминий. Просто трябва да го боядисате, както е описано по-горе, а не да го оставяте както беше, вижте фиг.

Топлообменник

Най-простият и ефективен топлообменник е спираловиден, направен от тънкостенен пропиленов маркуч, виж фиг. на дясно. Самият той вече е подобен на модела blackbody. Същият меден ще бъде още по-добър, но много по-скъп. Въпреки това, плоският спирален топлообменник има неприятно свойство: във всяка позиция, различна от строго хоризонтална, проветряването е неизбежно с течение на времето: когато се нагрява, въздухът, разтворен в него, се освобождава от водата и във възходящите дъги има повече от достатъчно въздух където може да се натрупа. Въпреки това, топлообменник под формата на плоска спирала може да се използва в домашна система за отопление на басейна с компактен концентратор, вижте по-долу.

Най-добрият топлообменник е зигзагообразен, изработен от медна тръба с хлабина 10-12 mm в диаметър. Защо точно така? Защото за бързо загряване на водата в резервоара термична мощносткамерата SK трябва да е малко по-голяма от тази, която топлообменникът с вода може да приеме при дадена температурна разлика; за домашно SC - 15-25 градуса. В противен случай температурата на изходящата вода в началото ще бъде твърде ниска и ще трябва да направи много завои в системата, докато резервоарът се загрее.

Вторият параметър, който определя избора на тръба, е съпротивлението на водния поток. Когато луменът на тръбата се увеличи от 5 до 10 mm, той намалява бързо, а след това по-бавно. Третият фактор е минимално допустимият радиус на огъване, 5 диаметъра за тънкостенна тръба без покритие (за климатици с сплит система). Тогава ширината на зигзагообразните бримки е 100 mm, което е оптимално от гледна точка на топлообмена. И можете да използвате обикновен ръчен огъвач на тръби.

Забележка: тези отношения са валидни за описания „пай“ върху алуминиева подложка. Що се отнася до щампованите отоплителни радиатори, всичко е изчислено пред нас. Това, което отдава добре топлина, също я абсорбира добре. Това е една от аксиомите на термодинамиката.

Без да знаете тези обстоятелства, можете да се ангажирате типични грешки, вижте фиг. Отляво - дебела тръба с широки контури няма да абсорбира веднага цялата топлина, генерирана от кутията. Слаба ефективност, бавно нагряване. В центъра, напротив, мощността на камерата за този топлообменник е недостатъчна. Ефективността може да е приемлива, но резервоарът все още ще отнеме много време, за да се нагрее. Освен това има кошмарна работа по сглобяване, идентифициране и отстраняване на течове („Всички запечатани съединения изтичат“ - един от законите на Мърфи). В дясно - всичко изглежда наред, включително капака на топлообменника (радиатор на стар хладилник). Но луменът на тръбата е 3-4 mm, това не е достатъчно. IR, който не е „проникнал“ към водата, няма къде да отиде, освен напразно, а повишеното съпротивление на потока течност (водата не е фреон) гарантира ниска ефективност и бавно нагряване.

Забележка: Ефективността на описания по-горе SC, когато е внимателно изпълнена, надхвърля 20%, което е сравнимо с промишлени дизайни от този тип.

Отново танк

Време е да разгледаме по-отблизо резервоара на батерията: без него SK ще бъде малко полезен. Да започнем с изчисляването на обема - трябва да вземем от Слънцето за един ден всичко, което SC позволява и да го съхраняваме по-дълго; това е особено важно, ако отоплението се подава и от панела. Малкият резервоар скоро ще се затопли и тогава SC ще „запалва“ безполезно, защото не може да се затопля безкрайно. В твърде голям резервоар водата няма да има време да се загрее за един ден до температурата, която отоплителната система може да осигури, и отново не използваме напълно топлинния потенциал на дадената зона. Защо таксуваме на ден? Защото разчитаме на сезонно ползване с парно и до свечеряване вече може да има нужда от парно. През лятото в дачата - да се измиете, без да чакате вечерта; за предпочитане на няколко души.

Нека нашите места не са напълно мрачни и получаваме 4 kWh/ден. След това вижте по-горе Слънце на 1 кв. m излива мощност от 286 W. Да вземем размерите на EPP като 1x1,5 m (това е например, ако направите по-голямо, няма да е по-лошо), т.е. ЕПП площ – 1,5 кв. m; Да приемем, че ефективността на SC е 20%. Получаваме: 286 W x 1,5 x 0,2 = 85,6 W, това е топлинната мощност на нашия панел. 1 W = 1 J*s, т.е. всяка секунда SC извежда в тръбата (подаване) 85,6 J. А за 12 светлинни часа - 85,6 x 12 x 3600 = 3 697 720 J или 3 697,72 kJ.

Колко вода може да поеме? Зависи от температурната разлика. Да вземем началната температура от 12 градуса (плитко водоснабдяване през пролетта/есента или кладенец); крайната е 45 градуса, т.е. отоплението ще е 33 градуса. Топлинният капацитет на водата е 1 kcal/l или 4,1868 kJ/l (1 cal е 4,1868 J). При нагряване до 33 градуса 1 литър вода ще отнеме 4,1868 x 33 = 138,1644 kJ. Капацитетът, от който се нуждаете, е малко повече от 26 литра. През лятото, с високо слънце и дълга дневна светлина - под 50 литра. Или на базата на няколко ясни дни подред и добра топлоизолация на резервоара - до 200 литра. Което по принцип се случи спонтанно: аматьорите не правят танкове, по-големи от варел.

Чакай, но хората всъщност се мият под слънчеви душове? Парното дотук е майтап, ясно е, че тук трябват поне 4 панела. И не би навредило да се вземат предвид загубите на топлина, поне 20% от натрупаната за една нощ. Точно така, това е целта на технологията, за да се заобиколят ограниченията на една упорита теория. Между другото: „Няма нищо по-практично от добра теория“ - това все още е същият велик практик Едисън. Само техническите изчисления и изчисления се оказват много по-тромави, така че просто даваме резултата - диаграми на резервоари, захранвани от водоснабдяване и с ръчно пълнене, вижте фиг.

Идеята е, че човек може да се измие през лятото 1,5-2 часа след включване на СК. Тоест избираме горния нагрят слой вода; при ръчно пълнене - с гъвкав маркуч на поплавък. Дължината на гъвкавата връзка трябва да бъде умерена: ако е твърде къса в пълен резервоар, маркучът ще се изправи, а ако е твърде дълга, когато нивото на водата е ниско, ще легне на стената на резервоара.

Разположението на дюзите е проектирано така, че по време на всяка употреба горещите и студените потоци да се смесват възможно най-малко, т.е. Умишлено стратифицираме водата според температурата. Най-добрият съд за резервоар е варел, поставен настрани. Тогава утайката (утайката) ще заема малка част от капацитета му. Изолация – пенопласт от 50 мм. И трябва да осигурите още 1 дренажна тръба с спирателен кранв най-ниската точка на цялата система, на входа на връщането към СЦ. Също така не забравяйте, че връщащата тръба трябва да бъде повдигната над дъното, в противен случай утайката скоро ще запуши SK и е трудно да се почисти. Тръбите са обикновени водопроводни тръби, 1/2 до 3/4 инча. Гъвкава връзка – PVC армиран маркуч за напояване; поплавъкът му е дунапрен.

Забележка: надморската височина на обратния поток над дъното се взема въз основа на обичайната твърдост в Руската федерация пия водадо 12 немски степени. Според санитарните стандарти граничната му стойност е 29 германски. степени. Тогава котата на връщането трябва да се приеме за 80-100 mm, а тръбата за горещо захранване трябва да се повдигне над нея със същите 20-30 mm.

Относно въздушно-слънчевите СК

Понякога е необходимо да се нагрява въздух, а не вода от Слънцето. Не е необходимо за отопление; например за сушене или прибиране на реколтата. Поради ниския топлинен капацитет на въздуха, конструкцията на въздушния компресор трябва да има редица характеристики. Прочетете повече за тях, а в същото време и за използването на SC за въздушно отопление(за сезонна дача това е много важно), можете да разберете от видеото:

Видео: домашно слънчево отопление на въздуха

Необичайни домашни продукти

Един любител майстор не би бил такъв, ако не се стреми да направи всичко по свой начин от подръчния боклук. И, трябва да кажа, резултатите са невероятни. Невъзможно е да прегледате всички оригинални домашно приготвени SC в една публикация; нека вземем 3 за примери, така да се каже, на различни знаци.

На фиг. – въздух, т.е. по-лесно от вода, СК от бирени кутии. Нека не се кикотим в юмруци или да се възмущаваме: „Но аз няма да пия толкова много!“ Да видим технически. Самата идея е доста разумна: празнините между редовете кутии доближават способността на панела да абсорбира светлина до модела на черното тяло. Но! Материали: алуминий, дърво, силиконов уплътнител. Техните коефициенти на термично разширение (TCE) са значително различни. Съединенията са повече от 200. Елементарно изчисление, като се вземе предвид закона за големите числа, показва, че ако до края на първия сезон на работа панелът не тече силно, това е чудо.

Но слънчевият колектор от пластмасови бутилки на фиг. Този по-долу не изглежда толкова елегантен, но е доста функционален. По същество това е верига от линейни светлинни концентратори, виж по-долу. Контейнерите се сглобяват в „колбаси“, както при изграждането на оранжерии, оранжерии, беседки и др. леки сгради, направени от бутилки, но те са нанизани не на твърд прът, а на прозрачен PVC маркуч. Задната страна на "колбасите" се покрива с алуминиево фолио, поне с ръкав за печене. В този случай се използва фактът, че самата вода доста добре абсорбира IR. Ефективността на инсталацията е ниска, но цената - преценете сами. И все още не начисляват данък за слънцето.

Друг интересен домашен продукт, направен от бутилки, е узбекският „Илдар“, виж фиг. По-долу. Принципът на работа е същият; В нашия район е много желателно долната повърхност на бутилките да се фолира. При монтаж на южния склон на покрива не са необходими рамки, подпори, покривни прегради или укрепване на напречната греда на покрива (носеща рамка). Има много фуги, но материали, подобни на TKR, се съединяват, така че надеждността е достатъчна. Най-здравата става ще бъде на поз. B, когато бутилките са залепени една върху друга. Малко повтарят „Илдар“, но напразно. Очевидно е объркващо, че водният поток е показан като противоположен на термосифонния поток. Но налягането на термосифона е много по-слабо от гравитационното налягане от резервоара, така че Ildar е доста работещ.

Слънчев колектор от бутилки “Илдар”.

Забележка: при бутилираните СК дължината на 1 „наденица” трябва да бъде около 3 м в средните ширини, като повече от тях трябва да бъдат свързани паралелно, колкото бутилки има или колкото пространството позволява.

Светлинни концентратори

Светлинният концентратор е система от огледала или лещи, която събира светлина от осветена зона и я пренасочва към определено място. Светлинните концентратори не правят цялата соларна инсталация по-компактна, както понякога се пише. Плюсът или по-скоро минусът е, че пропускливостта на светлината на колекторната система рядко достига 0,8; най-често - 0,6-0,7, а за домашни продукти - около 0,5. Слънчевият концентратор или хелиоконцентраторът ви позволява да решите следните проблеми:

1. Опростете дизайна на приемника на радиация, направете най-сложната част от слънчевата система по-компактна и намалете броя на фугите в нея, които изискват уплътняване.
2. Увеличете осветеността на приемника на радиация и по този начин подобрете абсорбцията на светлина.
3. Увеличете температурата на охлаждащата течност, което прави възможно по-пълното използване на натрупаната енергия.
4. Опростете процедурата за ориентиране на радиационния приемник към Слънцето; в някои случаи е възможна еднократна настройка по меридиана и ъгъла на издигане.

стр. 1 и 3 допускат вътре индустриални инсталациипостигане на по-голяма обща ефективност на системата. Трудно е да направите такива инсталации в домашни условия, тъй като... необходима е система за непрекъсната точна ориентация спрямо Слънцето. Но стр. 2 и 4 могат да помогнат на домашния майстор.

Забележка: всеки слънчев концентратор събира само директни лъчи. Ако очаквате да използвате вашата инсталация при облачно време, не е необходимо да използвате концентратори на светлина.

Основните диаграми на слънчевите концентратори са показани на фиг. навсякъде има 1 – колекторна система, 2 – светлоприемник. Има и компактни концентратори, един от които ще разгледаме по-долу. Междувременно схемите c) и e) изискват непрекъснато проследяване на Слънцето; диаграма c), в допълнение - производство на параболично огледало. Можете да адаптирате сателитна чиния, но вероятно знаете цените за тях. И вие трябва да направите електроника, която управлява прецизно 2-осно електромеханично задвижване. Схема с френелова леща d) понякога се използва за увеличаване на ефективността на малки слънчеви клетки, но те се разграждат много по-бързо, вижте по-долу.

Ще се занимаваме с линейни концентратори, стр. а) и б), като най-подходящи за домашни слънчеви електроцентрали. Схемата под формата на полуцилиндрично огледало а) обикновено се разглеждаше по-рано, заедно с бутилки. Можем само да добавим, че той може да бъде ориентиран (вижте по-долу) или по протежение на меридиана, или перпендикулярно на него, в зависимост от това как искате да насочите потока вода в приемната тръба. Този концентратор ускорява нагряването на водата, но когато е ориентиран по меридиана, значително намалява продължителността на дневните часове за приемника, т.к. при ъгли на падане отстрани повече от около 45 градуса от нормалното, изобщо не се улавя светлина. Преотражението в него винаги е еднократно. Коефициентът на светлопропускливост в системата алуминиево фолио + PET 0,35 мм е около 0,7.

Концентратор, направен от огледала с наклонено падане b) улавя светлината в рамките на ъгли на падане от нормалното от 60 градуса или повече. Може да се направи линейно или точково. Видимото намаляване на дневните часове през лятото в южните райони е почти незабележимо. Сутрин и вечер обаче ефективността на инсталацията спада значително, тъй като... след това светлината претърпява до 4-5 отражения. За справка: коефициентът на отражение на оптически полиран алуминий е 0,86; поцинкована стомана - около 0,6.

Въпреки това, за тези, които искат да направят това, представяме профила на огледалата, вижте фиг. Стъпката на решетката се избира въз основа на действителните размери на инсталацията. Моля, имайте предвид, че корекцията е необходима, макар и веднъж, но точно: на 22 юни или в дните, най-близки до него, в астрономическия (не зона!) обяд, крилата се събират/разтварят и огъват, така че каустикът (ярък лента от концентрирана светлина) лежи точно по дължината на приемната тръба. Диаметърът му е около 100 мм, материалът е тънък почернял метал.

Най-вероятно един от видовете компактни неориентируеми концентратори ще бъде от по-голям интерес за Направи си сам, вижте по-нататък. ориз. Изобщо не е необходимо да се насочва към Слънцето: поставен хоризонтално, той събира лъчите му в ъгли на падане до 75 градуса от нормалата, която в този случай е насочена към зенита. Тоест, ние вземаме описания по-горе SC от маркуч, усукан в спирала, захранваме го с този концентратор и получаваме бойлер за басейна.

За да доведат лъчите на Слънцето до точка, концентраторните пояси се нуждаят от параболичен профил (вмъкнат горе вляво на фигурата), но нашият приемник е удължен кръгъл, така че можем да се справим с конични. Какви размери и съотношения трябва да се поддържат в този случай е ясно от фиг. Външният колан (посочен в червено) почти не повишава ефективността на устройството, по-добре е да го направите без него. Пропускането на светлина е около 0,6, така че този концентратор ще бъде полезен само в ясен летен ден. Но това е точно когато е необходимо.

Батерии

Сега нека да разгледаме слънчевите панели (SB). Като начало, малко теория, без това е невъзможно да се разбере какво и кога е добро и лошо в тях. И как да изберете правилния SB, който да купите или да го направите сами.

Принцип на действие

SB се основава на елементарен полупроводников фотоелектрически преобразувател (PVC), вижте фиг. на дясно; Ако някой види някои „тромави неща“ с училищна електростатика, имайте предвид: зарядите получават енергия от външен източник - Слънцето. Способността на полупроводниците да предават електрически ток се описва от лентовата теория на проводимостта, създадена през 30-те години на миналия век чрез трудовете предимно на съветски физици. Това е много сложно нещо; разбирането му изисква познания по квантова механика и редица други дисциплини. По много опростен начин (простете на физик-технолог, ако прочете това), принципът на работа на слънчевата клетка е следният:

1. Донорни и акцепторни примеси от метали се въвеждат в силициев кристал с висока чистота, всеки в своя собствена област, чиито атоми могат да бъдат интегрирани в кристалната решетка на силиций, без да я нарушават; това е т.нар допинг. n-регион (катод) е легиран с донори; p-регион (анод) – акцептори.
2. Донорите създават излишък от електрони в своята област; акцептори в собствените си - еднакви по големина положителни заряди - дупки, това е напълно правилен физичен термин. Електроните и дупките от легиращите добавки са т.нар. миноритарни носители на заряд. Дупките не са позитронни античастици, те са просто места, където липсва електрон. Дупките могат да се скитат (дрейфират) в кристала, защото акцепторите постоянно крадат електрони един от друг.
3. Електроните с дупки се привличат един към друг, стремейки се взаимно да се неутрализират (рекомбинират).
4. В кристала (тук се проявяват неговите квантови свойства) те не могат свободно да се комбинират за краен период от време, поради което в граничния слой се образуват големи пространствени заряди със съответния знак; като цяло граничният слой е електрически неутрален.
5. Изглежда, че слънчевата енергия изхвърля електрони от граничния слой в катода и върху отрицателния токоприемник.
6. Дупките не могат да следват електрони, т.к способни да се движат само в рамките на кристала.
7. Електроните нямат друг избор, освен да преминат през електрическата верига и да предадат получената от Слънцето енергия на потребителя, това е електрически фототок.
8. Веднъж попаднали в анодната област, електроните получават още един „ритник“ от квантите на слънчевата светлина, което им пречи да се комбинират с дупки и ги пуска във веригата отново и отново, докато кристалът е осветен.

Още една дума към Кулибините

Най-често радиолюбителите и инженерите по електроника се заемат със самоделни SB. Като правило те разбират основите на теорията на полупроводниците. За тях, за всеки случай, нека обясним как слънчевата клетка се различава от подобен диод и защо няма да е възможно да се изтръгне значителен фототок от диодни/транзисторни кристали:

• Степента на легиране на анода и катода на слънчевата клетка е с порядъци и дори с много порядъци по-висока от тази на активните електронни компоненти.
• Катодът и анодът са легирани в приблизително еднаква степен, доколкото позволява планарната епитаксиална технология.
• Граничният участък е широк (да го наречем p-n преход в този случай е само разтягане), така че има повече „работно пространство“ за светлинни кванти, а пространственият заряд в него е много голям. При производството на компоненти за електронни вериги е вярно обратното за подобряване на производителността.

Характеристиките на фотоволтаичната структура се основават на факта, че тя не е приемник на електричество под формата на приложено напрежение, а генератор. Това води до изводи, които са важни за всеки потребител:

1. защото Винаги има повече кванти светлина, уловени в един кристал, отколкото има свободни електрони там; допълнителните кванти изразходват енергията си за възбуждане на атомите на кристала, поради което той се влошава с времето, това е т.нар. разграждане или стареене на слънчеви клетки. Най-просто казано, SB се износва, както всяко оборудване, и накрая се изтощава, като всяка електрическа батерия.
2. Разходка електрически токпри свързване на слънчева клетка към потребителска верига ускорява разграждането, т.к електроните, принудително движещи се в кристала, така да се каже, удрят атомите и постепенно ги избиват от местата им.
3. Енергийният резерв в слънчевата клетка се определя от обема на пространствения заряд, слънчевата светлина само инициира неговото преразпределение.
4. FEP и съставените от тях SB се страхуват от замърсяване: постепенно прониквайки (дифундирайки) в кристала, те нарушават неговата структура. Във въздуха има „токсични” примеси и тяхната „смъртоносна” доза за фотоелектричния ефект е нищожна.

Т. 3 изисква допълнително пояснение. А именно: SB не може да издава извлечения. Например стартерна батерия с капацитет 90 A/h за кратко произвежда ток 600 A. Теоретично много повече, докато не избухне от прегряване. Но ако спецификацията на SB казва „Ток на късо съединение (късо съединение) 6A“, тогава не можете да изтръгнете повече от него по никакъв начин.

Забележка, за всеки случай: Невъзможно е да се легира силиций за неопределено време; той просто ще се превърне в мръсен метал („високата“ степен на легиране се изразява като десетична дроб с много нули след десетичната запетая). Но в металите няма вътрешен фотоелектричен ефект. Ефектът на Хол може да бъде труден за откриване, но фотоелектричният ефект е фундаментално невъзможен: лентата на проводимост на металите е пълна с изроден електронен газ, той просто не пропуска кванти, поради което металите блестят. Да, зоната в този случай не е област от пространството, а набор от състояния на частици, описани от система от квантови уравнения.

устройство

Една слънчева клетка без товар създава потенциална разлика от 0,5 V. Тя се определя от квантовите свойства на силиция и не зависи от никакви външни условия. При натоварване напрежението на соларната клетка пада, т.к вътрешното му съпротивление е високо. Квантова механикаЗаконът на Ом не отменя. Следователно напрежението на батерията се взема с марж от един и половина: ако например 12 V SB се изтегли от 0,5 V модули, тогава те се вземат 36 на колона, което ще даде напрежение на празен ход (без товар) от 18 V. За едно и половина напрежение претоварване захранване, всички DC консуматори са изчислени. Токът на късо съединение на една слънчева клетка е от няколко до стотици mA; зависи от площта на откритата (осветена) повърхност на елемента.

Модули (елементи) от множество слънчеви клетки, свързани върху общ субстрат последователно, паралелно или и двете, се предлагат за продажба и монтаж; тяхното напрежение на празен ход и ток на късо съединение са посочени в спецификацията на продукта. Свързано с това е често срещано погрешно схващане, че уж SB трябва да се сглобява само от 0,5 V елементи, а други са нестандартни. Напротив, модулите от реномиран производител са с мощност да речем 6V 4W, т.е. при 6 V и 0,67 A, ще бъдат по-надеждни от самостоятелно сглобените със същите параметри. Макар и само защото тук слънчевите клетки се отглеждат на една и съща плоча и параметрите им напълно съвпадат.

Във веригата на слънчевата батерия SB (вижте фигурата), PE модулите са свързани в E колони, които осигуряват необходимото напрежение; обикновено 12, 24 или 48 V. Полюсите са свързани паралелно, за да се получи необходимия работен ток. защото Модулите в стълбовете не са непременно направени от един и същ кристал, вътрешните съпротивления на стълбовете са малко по-различни и напрежението „плава“ под товар. През малко по-мощните полюси (с по-малко вътрешно съпротивление) ще тече обратен ток и от това деградацията на слънчевата клетка става бързо. Радиолюбителите може да си спомнят, че ако диодът се отвори дори малко „отстрани“, той започва да пропуска обратен ток, на това се основава работата на тиристора. Следователно полюсите са блокирани от "връщането" от VD диоди. Най-често се използват диоди на Шотки, т.к Падът на напрежение при тях е малък и не се нуждаят от допълнително охлаждане при големи токове. Но понякога (вижте по-долу за домашните SB) може да се нуждаете и от диод с p-n преход.

При включване/изключване на мощни консуматори, т.нар. преходни процеси, придружени от допълнителни токове. Само няколко ms, но лек SB е достатъчен, за да седнете бързо. Поради това е необходима буферна батерия GB, за да може SB да захранва мощни устройства. Управлява разпределението на токовете в SB контролер C; Това е контролиран източник на ток, който регулира и ограничава работния ток на батерията заедно с тока на зареждане на батерията. В най-простия случай разреждането на батерията е безплатно според нивото на консумация. Инвертор I преобразува постоянен ток от батерията в променлив 220 V 50 Hz или друг според нуждите.

Забележка: сбруята вдясно на диаграмата (C, I, GB) може да обслужва няколко или много SB. Тогава получаваме слънчева електроцентрала (SPP).

Много важни обстоятелства следват от горното: първо, батерията трябва да бъде постоянно включена във веригата. Изграждането на захранваща система по схемата на „глух“ UPS, при която батерията осигурява ток само при загуба на мрежата, означава обричане на захранващата система на бърза деградация поради допълнителни токове. Животът на батерията в "проточна" верига е значително намален, но нищо не може да се направи по въпроса, освен използването на скъпи батерии с гел електролит. Така че няма нужда и още веднъж няма нужда да проектирате SB с компютърен UPS. Второ, работният ток трябва да бъде приблизително 80% от тока на късо съединение. Ако, например, според изчисленията токът на първичната верига е 12 V при 100 A, тогава SB трябва да бъде проектиран за 120 A.

Трето, в тази схема, когато батерията е дълбоко разредена, е възможна обратима повреда на системата, когато всичко е наред, но няма ток. Следователно, в реалния SES, снопът е допълнен с аларма за прекомерно разреждане на батерията (издава звуков сигнал дори по-лошо от UPS без мрежа) и автоматична система, която изключва инвертора, ако собствениците игнорират сигнала. В най-скъпите слънчеви електроцентрали инверторът има няколко изхода, окабеляването 220 V има няколко клона, а автоматиката изключва потребителите в обратен ред на техния приоритет; хладилник, например, последно.

Соларна система без ремъци обикновено се нарича слънчев панел. Неговият дизайн (вижте фигурата) осигурява преди всичко намаляване на разграждането на светлината, след това ефективното използване на светлината и механичната якост. Първият се осигурява главно от специално стъкло, което прекъсва кванти, които със сигурност няма да произвеждат ток; Чувствителността на фотоволтаичните клетки към лъчи от различните спектрални зони е значително неравномерна. EVA фолиото също осигурява известно филтриране на светлината, но е по-предназначено за повишаване на ефективността: намалява пречупването на светлината и страничното отражение, т.е. изсветлява покритието. Стъклото, EVA и елементите отдолу са „формовани“ в един пай без въздушни междини, така че този дизайн не е за аматьори. PET облицовката е, на първо място, механичен амортисьор (кристалният силиций е крехко вещество, а плочите на елемента са тънки). Второ, изолира електрически модулите от корпуса на панела, но осигурява пренос на топлина от елементи, които се нагряват по време на работа, т.к. PET провежда топлина по-добре от другите пластмаси. За диодите вече стана дума. Цялата торта се поставя в здрава метална кутия (служи и като радиатор) и внимателно се затваря.

Забележка: Предлагат се и гъвкави SB за продажба, вижте фиг. на дясно. Те може да са по-евтини и по-ефективни от твърди панели със същата мощност, но помнете - тези SB не са проектирани да преобразуват подавания ток. Гъвкавите SB се използват главно за захранване на DC консуматори с ниска мощност в различни видове мобилни или отдалечени необслужвани съоръжения.

Закупен SB

За да се подготвите за покупката или производството на слънчева енергийна система или слънчева електроцентрала, трябва да разберете понятията пиков фактор, пикова и дългосрочна консумация на енергия. В ежедневието това е по-лесно, отколкото в сложните енергийни системи. Да приемем, че имате прекъсвачи или щепсели 25 A на таблото на измервателния уред. Тогава можете да вземете до 220x25=5500 W или 5,5 kW от мрежата. Това е вашето пиково потребление, но ако изчислите електрическата мрежа на пика, ще бъде неоправдано скъпо: мощните консуматори не се включват дълго време и всички наведнъж.

При изчисляване на електрическите мрежи електротехниците използват peakfator = 5; съответно дългосрочната консумация на енергия ще бъде 0,2 от пиковата. В нашия случай - 1,1 kW. Ако обаче изчислите SES за такъв пик, тогава капацитетът на батерията ще бъде твърде голям, самата батерия ще бъде скъпа и нейният експлоатационен живот ще бъде много по-малък от нормалното. За да се минимизират разходите за слънчева електроцентрала, нейният пиков фактор трябва да се приеме наполовина по-малък, 2,5. При SES слънчевата енергийна система „дърпа” дългосрочното натоварване, а пиковете се поемат от батерията, т.е. В този случай се нуждаем от 2,2 kW слънчево захранване и батерия, способна да доставя 5,5 kW за един час или 1,1 kW за 12 часа (тъмни часове).

Икономика

Цената на SB на пазара е в рамките на 50-55 рубли. за 1 W мощност за полисилициеви батерии (виж по-долу) и 80-85 рубли/W за моносилициеви батерии. Но тук се намесват допълнителни обстоятелства:

• Ефективността на моносиликоновите SB е повече от два пъти по-висока от полисилициевите (22-38% срещу 9-18%) и те са по-издръжливи.
• Мощността на полисилициевите SB пада по-малко при облачно време и в края на експлоатационния си живот те напълно се разграждат по-бавно.
• Коефициентът на използване на енергията (енергийната ефективност) на буферната киселинна батерия е 74%, а други видове, с изключение на ужасно скъпите литиеви, не са подходящи за буфериране на батерията.

Като се вземат предвид тези фактори и климатичните условия на Руската федерация, цената на 1 W се изравнява и се оказва около 130-140 рубли/W. Така слънчева система с мощност 1,1 kW ще струва някъде около 140-150 хиляди рубли. Колко ще продължи? Срокът на експлоатация на SB не е регулиран по никакъв начин; Обикновено производителите дават 5, 10, 15 и 25 години. Това, което според данните от изходния контрол няма да издържи 5 години, се продава елемент по елемент за самостоятелно сглобяване. Направи си сам, имайте предвид!

Цената на готовия SB, разбира се, се увеличава в съответствие с експлоатационния му живот. Въз основа на проучването на фирмените декларации и изчисления, SB се оказват най-печеливши за 15 години. Тук има коварна тънкост: SB се произвеждат в стандарти за клас A, клас B, клас C и Ungrade. Съответно мощността на SB в края на експлоатационния му живот пада с до 5%, 5-30% и над 30%. Ако обаче купите SB Grade A за 5 години, тогава не можете да очаквате, че след това ще издържи още 25, докато изсъхне с 30%. Поради увеличаване на натоварването върху останалите функционални слънчеви клетки в елемента, процесът на разграждане се развива лавинообразно: поли продължава още шест месеца до година, а моно продължава 2-4 месеца.

И така, нека броим по-нататък. При правейки правилния изборпървично постоянно напрежение (вижте по-долу) след 15 години ще ви е необходима 1 смяна на батерията на стойност около 70 хиляди рубли. Плюс окабеляване, проводници, гуми, превключващи елементи, метални конструкции или работа на покрива, това е около още 150 хиляди рубли. Батерията ще струва около 30 хиляди; Строго е забранено инсталирането на батерии в жилищни помещения. Ние имаме:

1. SB - 150 000 rub.
2. Батерия - 140 000 rub.
3. Превръзка - 150 000 рубли.
4. Батерия - 30 000 rub.

Общо 470 000 rub. Слънчева електроцентрала до ключ със същия капацитет ще струва приблизително 1,2-1,5 милиона рубли. Но доколко е оправдано едното или другото?

За 15 години 15x24x365=131 400 часа. За това време ще консумираме 131 400x1,1=144 540 kW/h. 1 kW/h от вашата собствена слънчева електроцентрала ще струва 470 000/144 540 = 3,25 рубли. Знаете текущите цени (от 3,15 до повече от 6 рубли). Ползата не изглежда много добра, като се има предвид, че тези „половин лимон“ трябва да се вземат някъде другаде, без да се задлъжняват при текущите лихви по кредитите. Изграждането на слънчева електроцентрала обаче вече е оправдано в следните случаи:

• В дистанционно труднодостъпни местас нестабилно захранване. Животът е по-скъп от всякакви тарифи. Поне оранжерийни растения и домашни животни, които осигуряват храна и доходи.
• В търговски ферми, които изискват непрекъснато захранване с енергия, като оранжерии или, например, къщи за птици. Възможно е да се строи върху евтина земя без инфраструктура и цената на слънчева електроцентрала може веднага да бъде по-ниска от цената за полагане на захранващо устройство.
• В големи домакинства, които системно превишават основния лимит на потребление.
• За колективно ползване. Пример: Слънчева електроцентрала за пикова мощност от 15 kW (3 средни къщи) ще струва около 1,5 милиона рубли. самостоятелно изграждане или 2,5 милиона рубли. Пълно строителство. Като „споделяме“ със съседи/роднини, ще получим същите 500 000 рубли. и 5 kW на къща, но стабилно и без никакви връзки с енергийни компании.

От кого да го взема?

Въпреки това е твърде рано да бягаме за батерии. Ситуацията на пазара на SB е много сложна: високото и безпорядъчно, на ръба на бързината, търсенето по целия свят поражда силна и често нелоялна конкуренция. Световният лидер в този сегмент е КНР и не благодарение на „китайските“ цени (те изобщо не са дъмпингови), а на истинското качество. Но Китай е много противоречива страна; Има много офшорни мазета на Шанхай-Ухан, маскирани като надеждни държавни предприятия. От друга страна, западните „китове“ на индустрията, в паника под заплахата от фалит, правят всичко възможно, за да осигурят стоката, без да щадят доброто си име.

В Русия има добър изход, когато става въпрос за избор на производител. Електронната и полупроводниковата промишленост на СССР и Руската федерация винаги са били в най-доброто си научно и техническо ниво; Първите процесори на Intel, между другото, бяха направени от съветски силиций; Силиконовата долина все още се разгръщаше по това време. Но съветско-руската електроника никога не е била забележима в света; Те работеха главно „за войната“. По време на перестройката в продажба се появиха продукти, по-добри от тези в света по онова време, но беше твърде късно да се конкурират с „акулите“. Например - вижте фиг. Все още работи безупречно, изчисленията за статията са правени на него. Но по-скъпите и по-малко способни колеги, Casio и Texas Instruments, са износили ключовете си и са мъртви от дълго време.

В момента в Руската федерация работят няколко предприятия чисти стаи, обучен персонал, инженерно-технически персонал и опит в тази област. Те остават на повърхността благодарение на правилната пазарна тактика: закупуват SB компоненти от доверени китайски доставчици, преминават ги през собствен входящ контрол и ги сглобяват в панели според всички правила на технологията. На декларираните параметри на техните продукти може да се вярва безусловно. За съжаление, след миналите катаклизми са останали малко от тях:

1. Telecom-STV в Зеленоград, марка TSM.
2. RZMKP, Рязан, TM RZMP.
3. АЕЦ "Квант", Москва, сгъваем преносим SB.

Напоследък MicroART (TM “Inverter”) бележи добър напредък на пазара на SB и изглежда има основателна причина. Но в този сегмент имаше фалстарти, така че все още трябва да разгледаме по-отблизо „инвертора“. Има още едно обстоятелство: EVA филм. Трябва да е устойчив на замръзване, иначе минусови температуристава грапава, постепенно се отлепва и СБ пропада. Ето защо, когато избирате, не забравяйте да разгледате диапазона на работните температури и допустимото минимално време на експозиция. Или в крайна сметка гаранционният срок при дадени климатични условия.

Кои да вземем?

Фактът, че твърдения като „моно е готино, полито е гадно“ са повече емоционални, отколкото обосновани, вероятно вече ви е ясен. Разликата между тях, между другото, не е толкова фундаментална. Силициеви слитъци от най-високо качество, най-равномерно рекристализирани, се използват за големи чипове. 1-во условие – за средна степен на интеграция, 2-ро – за дискретни компоненти, и едва 3-то – за SB. „Моно“ се различава от „поли“ по това, че в първия няколко FEPs или 1 голям се отглеждат върху разрез на един кристал в заготовка (кристалит); в полисилициевите SB, малките PEC заемат приблизително един малък кристалит.

Въпреки това производителите и измамните търговци се опитват да представят напълно неизползваеми монополи, заменяйки обозначението с подобно значение, но с буквата „m“ в началото: мултикристален, микроструктурен и т.н. Затова напомняме: поликристални SB модули от син цвят, най-често със забележима ирисценция (игра на цветове), вляво на фиг. Монокристалните са много тъмни, до напълно черни; Ако има иридесценция, тя е едва забележима, там вдясно. По принцип е невъзможно да се определи качеството на даден модул чрез очни или електрически измервания; необходим е лабораторен химичен, кристалографски и микроструктурен анализ. Това е, от което измамните търговци се възползват напълно.

Относно първичното напрежение

Най-често се препоръчва да вземете SB от 12 V. Казват, че можете да включите икономични крушки от 12 волта и не се нуждаете от специален контролер. Първо, оборудването за 24, 36 и 48 V DC изобщо не е „специално“, това са стандартни стойности за диапазон от напрежения. Второ, делът на домакините в потреблението на енергия е нищожен и те изискват отделно окабеляване. Но това не е основното.

По-горе беше изчислено - за средна къща трябва буферна батерия с 5,5 kW пикова мощност. Токът от него по време на часово разреждане ще бъде 5500/12 = 458.(3) или приблизително 460 A. Масово се продават банки за батерии с капацитет до 210-240 A/h и стартерни батерии за тежко специално оборудване се събират от тях. Да не говорим за цената, не можете да правите без паралелни батерии и те обичат да работят паралелно с батерии не повече от SB елементи и по същите причини; Това е общо свойство на всички DC източници. В резултат на това - батерия за 100-120 хиляди рубли. Ще издържи най-много 5-6 години, а за 15 години ще има нужда от 2-3 смени.

Сега нека вземем "първичния" DC при 48 V. Би било по-добре 60-72, постоянен ток до 100 V е безопасен, само SB не правят такива неща. По отношение на въздействието върху човешкото тяло 50/60 Hz са най-опасните честоти, но няма накъде, техните стойности са се развили исторически. Тогава получаваме 5500/48 = 114,58(6) A с часово разреждане и капацитет на батерията 120 A/h. Това е обикновен автомобилен акумулатор, плюс можете да използвате дълготрайни запечатани AGM, GEL, OpzS, ако нямате нищо против парите за тях. И най-лошият от всички (автостартер) ще продължи поне 8 години или дори 15. И ще струва наполовина по-малко от огромен.

Има още един нюанс. Разгледайте фиг. - Схема на SES с първично напрежение 48 V. Долу вдясно е главен прекъсвач 175 A. За 12 V ще ви трябват 700 A. Виждали ли сте ги в продажба? Постоянен ток? Колко са? Плюс други силнотокови превключватели, автоматизация, кабели и шини. Като цяло, ако изхвърлим търговските надценки, първичната верига от 48 V намалява цената на слънчевите електроцентрали наполовина или повече.

Забележка: и не дай си Боже да свържете SES към уличния вход! Ще трябва да плащате на чичовците си според брояча за вашите разходи и усилия. Трябва да инсталирате пакетер след измервателния уред (това вече е абонатно окабеляване и тук вие сте пълният господар, просто не забравяйте за TB) и превключете обратно от Sun към общата мрежа, ако внезапно ви потрябва. Например при смяна на батерия или продължително лошо време.

SB и домашни продукти

Първото нещо, което един аматьор, работещ със слънчева енергия, трябва да знае, е, че има отхвърлени модули в продажба на случаен принцип, които определено няма да издържат. Дори ако организирате чисто производство у дома, те вече са „отровени“ с бавно действаща отрова - вредни примеси. Освен това, за да направите подпис "пай", имате нужда от камера с дълбок вакуум, така че ще трябва да сглобите SB във вентилирана кутия, което означава, че елементите са подложени на атмосферни влияния. Без омично отвеждане на топлината модулите SB се разграждат буквално пред очите ни. Така че е по-добре да не разчитате на експлоатационен живот повече от 2-3 години.

Домашните продукти обаче могат да бъдат полезни, защото... 100 W от тяхната мощност ще струва по-малко от 3000 рубли. Ще видим кои точно по-долу, но засега нека се спрем на технологията на сглобяване. Тук е показано доста пълно:

Видео: правене на слънчева батерия със собствените си ръце

Има малко какво да се добави. Първо, не вземайте под внимание очевидните дефекти, изпратени в насипно състояние, отляво на фиг. По-добре е да закупите строителен комплект, вижте фиг. на дясно. Те са оборудвани с флюсови моливи и специални проводници, което значително намалява дефектите на спойка.

Запояване с обикновен поялник с колофонов поток (вдясно на фигурата вляво) също не е необходимо. Контактните площадки на модулите са сребърни (силиконът не е запоен), сребърният слой е тънък и едва се държи. Вкъщи вероятно ще издържи само 1-кратно запояване (в производството, с автоматични машини - 3-кратно) и с поялник с бронзов никелиран връх. Не се опитвайте да го калайдисвате, можете да го запоите на сухо с този поялник.

Майсторите на СБ обаче запояват и с обикновени поялници с какви ли не предпазни мерки; можете да видите как тук:

Видео: калайдисване и запояване на контакти

Третият момент е, че преди сглобяването модулите трябва да бъдат калибрирани и стълбовете трябва да бъдат сглобени от плочи с приблизително еднакви параметри (вижте видеото по-долу). Почти никога не е възможно да се инсталират нестандартни модули на 48-волтови стълбове, така че домашните захранващи блокове се правят 12-волтови или 6-волтови.

Видео: калибриране на елемента

Сега за случаите, когато сами правите слънчева батерия, има пълен смисъл. Първата е лодката с „гумена лента“, описана по-горе. Диаграмата на неговата електроцентрала е показана на фиг. По-долу. Същото е подходящо за дача, само вместо двигател трябва да включите инвертор 12VDC / 220VAC 50 Hz за 200-300 W. Това е достатъчно за телевизор, малък хладилник и музикален център. Превключвател S2 работи, S1 е за ремонт и аварии и за зимно съхранение.

Работата тук е, че спадът на напрежението върху конвенционален диод се увеличава с увеличаване на тока през него. Не е много, но в комбинация с ограничителния резистор Rp (и двата са предназначени за 12V 60A/h оловно-киселинна батерия!) токовото претоварване на SB продължава дори при напълно "празна" батерия за не повече от 2-3 минути . Ако такава ситуация се случи веднъж на ден, тогава SB ще продължи от 4 години, т.е. повече от самосглобяване от нестандартни условия. И през това време един бензинов двигател би изразходвал много гориво по-голям разходинсталации.

Вторият случай е зареждане на мобилен телефон. За него е по-добре да закупите готов модул 6V 5W; диаграмата за него е на фиг.

Превключвател S1 и яркият бял светодиод D3 са тестови. Ако искате да се занимавате със слънчеви модули, предлагаме видеоклипове (вижте по-долу). В този случай SB също ще се използва за явни дефекти поотделно, цената е нищожна. Между другото, това добра практикаработа със слънчеви клетки, преди да предприемете голяма слънчева система, и полезно устройствоще.

Видео: мини соларна батерия за зареждане на вашия телефон - сглобяване и тестване

Монтаж и настройка

Монтаж на соларни панели и колектори стационарна конструкциянай-често се прави на покрива. Тук има 2 възможни решения: или разглобете част от покрива и включете корпуса SK/SB в електрическата верига на напречната греда на покрива (неговата рамка без покривния пай) и след това запечатайте празнината, или монтирайте панела върху направени опори от метални щифтове, минаващи през покрива. А гредите, върху които лежат крепежните елементи, трябва да бъдат подсилени с напречни елементи.

Първият метод, разбира се, е по-труден и изисква доста сложни строителни работи. С негова помощ обаче се решава не само проблемът с ветроустойчивостта на панела. Много леко нагряване на корпуса от страната на тавана значително намалява вероятността от отлепване на EVA филма и повишава надеждността на цялата инсталация. Затова на места със силни студове/ветрове определено е за предпочитане.

Що се отнася до подвижните (мобилни) или свободно стоящи наземни панели, те се монтират върху триизмерна рамка или стойка (опора), изработена от метал, дърво и др. Ако панелът е върху рамка, той трябва да бъде обшит с нещо така че вятърът, който духа отзад, да не кара панела да демонстрира своите аеродинамични качества, които са доста добри.

Фиксираните панели трябва да бъдат ориентирани (настроени) към максималната средна годишна (средна сезонна) инсолация възможно най-точно. Пиле кълве зърно, но една стотинка спестява рубла - в този случай тези поговорки са напълно отразени във връзка със срока на изплащане на инсталацията. Азимутът е зададен точно по меридиана. Ако използвате компас за това, трябва да вземете предвид магнитната деклинация на мястото; в GPS или GLONASS устройства – активирайте подходящата корекция. Можете също така да маркирате обедната линия (това е меридианът), както е описано в училищните учебници по естествена история, география, астрономия или, да речем, в ръководствата за изграждане на слънчев часовник.

Наклонът на панела по ъгъл на издигане α в зависимост от неговата географска ширина φ се изчислява за различни случаи, коригиран за наклона на земната ос β = 23,26 градуса, поради което надморската височина на Слънцето в средните ширини варира в зависимост от сезони на годината:

• За летни инсталации α = φ-β; ако α=<0, панель укладывается горизонтально.
• За сезонни пролет-лято-есен α = φ
• За целогодишно α = φ+β

Ако в последния случай излезе α>90 градуса, вие сте над полярния кръг и не ви трябва зимен панел. След това, за простота и точност, големината на издигането на северния ръб на панела в единици дължина се изчислява от ъгъла α като h = Lsinα, където L е дължината на панела от юг на север. Да кажем, че по меридиана е монтиран панел с дължина 2 м. α излезе на 30 градуса. Тогава северният ръб (sin 30 градуса = 0,5) трябва да се повдигне с 1 м. При sinα = 1 или така панелът се поставя вертикално.

Накрая

Каквото и да кажете, Русия не може да се нарече страна, идеална за развитие на слънчевата енергия. Но не е голяма чест да вземеш нещо, което е лошо. Но да постигнеш целта си въпреки всичко и когато всичко е срещу теб е голям успех за дълго време, само целта да е достойна и полезна. Има много примери в историята: Холандия, Чили (отглеждане на безплодни земи), Япония - индустриален гигант, почти напълно лишен от източници на суровини, в света като цяло - развитието на HF радиовълни от радиолюбители (експерти , напълно въоръжени с тогавашните теории, ги смятаха за безполезни), а в Русия - най-малкото изграждането на Транссибирската железопътна линия, която все още няма аналози. Тук майсторите „направи си сам“ имат къде да се разхождат и ако се случи „руско слънчево чудо“, вероятно ще имат много работа с него.

Как да изградим слънчев бойлер. По-правилно би било да го наречем параболичен слънчев концентратор. Основното му предимство е, че огледалото отразява 90% от слънчевата енергия, а параболичната му форма концентрира тази енергия в една точка. Тази инсталация ще работи ефективно в повечето региони на Русия, до 65 градуса северна ширина.

За да сглобим колектора, се нуждаем от няколко основни неща: самата антена, системата за проследяване на слънцето и топлообменника-колектор.

Параболична антена.

Можете да използвате всякаква антена - желязна, пластмасова или фибростъкло. Антената трябва да е панелен тип, а не решетъчен. Площта и формата на антената са важни тук. Трябва да помним, че мощността на нагряване = площта на антената. И че мощността, събрана от антена с диаметър 1,5 m, ще бъде 4 пъти по-малка от мощността, събрана от антена с огледална площ 3 m.

Ще ви е необходим и въртящ се механизъм за модула на антената. Може да се поръча в Ebay или Aliexpress.

Ще ви трябва ролка алуминиево фолио или Mylar огледално фолио, използвано за оранжерии. Лепило, което ще залепи филма към параболата.

Медна тръба с диаметър 6 мм. Фитинги, за свързване топла водадо резервоара, до басейна или където и да използвате този дизайн. Авторът е закупил въртящия се проследяващ механизъм от EBAY за $30.

Стъпка 1 Променете антената да фокусира слънчевата радиация вместо радиовълните.

Просто трябва да прикрепите лавсана огледален филмили алуминиево фолио към огледалото на антената.

Можете да поръчате такъв филм на Aliexpress, ако изведнъж не го намерите в магазините

Прави се почти толкова лесно, колкото звучи. Просто трябва да вземете под внимание, че ако антената, например, има диаметър 2,5 m и филмът е широк 1 m, тогава няма нужда да покривате антената с филм на два пъти, ще се образуват гънки и неравности, което ще влоши фокусирането на слънчевата енергия. Нарежете го на малки ленти и го прикрепете към антената с лепило. Уверете се, че антената е чиста, преди да поставите филма. Ако има места, където боята е подута, почистете ги шкурка. Трябва да изгладите всички неравности. Моля, обърнете внимание, че LNB конверторът се отстранява от мястото му, в противен случай може да се стопи. След като залепите филма и монтирате антената на място, не доближавайте ръцете или лицето си до мястото, където е прикрепена главата, рискувате да получите сериозно слънчево изгаряне.

Стъпка 2 система за проследяване.

Както беше написано по-горе, авторът е закупил система за проследяване на Ebay. Можете също да потърсите въртящи се системи за проследяване на слънцето. Но намерих проста схема за доста стотинка, която проследява позицията на слънцето доста точно.

Списък с части:
(изтегляния: 450)
* U1/U2 - LM339
*Q1 - TIP42C
*Q2 - TIP41C
* Q3 - 2N3906
* Q4 - 2N3904
* R1 - 1 meg
* R2 - 1k
* R3 - 10k
* R4 - 10k
* R5 - 10k
* R6 - 4.7k
* R7 - 2.7k
* C1 - 10n керамика
* M - DC мотор до 1А
*LED диоди - 5mm 563nm

Видео на соларния тракер, работещ по схемата от архива

Можете да го направите сами на базата на предната главина на автомобил VAZ.

За тези, които се интересуват, снимката е взета от тук:

Стъпка 3 Създаване на топлообменник-колектор

За да направите топлообменник, ще ви е необходима медна тръба, навита на пръстен и поставена във фокуса на нашия концентратор. Но първо трябва да знаем размера на фокусната точка на чинията. За да направите това, трябва да премахнете LNB конвертора от плочата, оставяйки монтажните стълбове на конвертора. Сега трябва да завъртите плочата на слънце, като първо сте закрепили парче дъска на мястото, където е прикрепен конверторът. Задръжте дъската в това положение за известно време, докато се появи дим. Това ще отнеме приблизително 10-15 секунди. След това обърнете антената далеч от слънцето и извадете платката от стойката. Всички манипулации с антената, нейните обръщания се извършват така, че да не поставите случайно ръката си във фокуса на огледалото - това е опасно, можете сериозно да се изгорите. Оставете да изстине. Измерете размера на изгореното парче дърво - това ще бъде размерът на вашия топлообменник.

Размерът на фокусната точка ще определи колко медни тръби ще ви трябват. Авторът се нуждаеше от 6 метра тръба с размер на петното 13 cm.

Мисля, че може би вместо навита тръба можете да поставите радиатор от автомобилен нагревател, има доста малки радиатори. Радиаторът трябва да е черен за по-добро усвояване на топлината. Ако решите да използвате тръба, трябва да се опитате да я огънете без прегъвания или прегъвания. Обикновено за тази цел тръбата се пълни с пясък, затваря се от двете страни и се огъва на някакъв дорник с подходящ диаметър. Авторът наля вода в тубата и я постави във фризера, с отворените краища нагоре, за да не изтича водата. Ледът в тръбата ще създаде натиск отвътре, което ще избегне прегъвания. Това ще позволи на тръбата да бъде огъната с по-малък радиус на огъване. Трябва да се навие на конус, всеки завой трябва да е малко по-голям в диаметър от предишния. Можете да запоявате колекторните обороти заедно за по-твърда структура. И не забравяйте да източите водата, след като приключите с колектора, за да не се опарите от пара или гореща вода, след като го върнете на мястото му.

Стъпка 4. Сглобяване на всичко и изпробване.

Сега имате огледална парабола, модул за проследяване на слънцето, поставен във водоустойчив контейнер или пластмасов контейнер, пълен колектор. Остава само да инсталирате колектора на място и да го тествате в експлоатация. Можете да отидете по-далеч и да подобрите дизайна, като направите нещо като тиган с изолация и го поставите на гърба на колектора. Механизмът за проследяване трябва да проследява движението от изток на запад, т.е. обърнете се към слънцето през деня. А сезонните позиции на осветителното тяло (нагоре/надолу) могат да се регулират ръчно веднъж седмично. Можете, разбира се, да добавите механизъм за проследяване вертикално - тогава ще получите почти автоматична работа на инсталацията. Ако планирате да използвате водата за отопление на басейн или като топла вода във водоснабдяването, ще ви е необходима помпа, която ще изпомпва вода през колектора. Ако нагрявате съд с вода, трябва да вземете мерки, за да избегнете кипенето на водата и експлозията на резервоара. Това може да стане с помощта на

Основната задача на слънчевия колектор е да преобразува получената от слънцето енергия в електричество. Принципът на работа и дизайнът на оборудването са прости, така че технически е лесно да се направи. Обикновено получената енергия се използва за отопление на сгради. Изработването на слънчев колектор за отопление на къща със собствените си ръце трябва да започне с избора на всички компоненти.

Покажи всички

Устройство и принцип на работа

Отоплението на дома чрез преобразуване на слънчевата енергия в електрическа обикновено се използва като допълнителен източник на топлина, а не като основен. От друга страна, ако инсталирате конструкция с висока мощност и преобразувате всички уреди в къщата на електричество, тогава можете да се справите само със слънчев колектор.

Но си струва да запомните, че отоплението със слънчеви колектори без допълнителни източници на топлина е възможно само в южните райони. В този случай трябва да има доста панели. Те трябва да бъдат разположени по такъв начин, че върху тях да не падат сенки (например от дървета). Панелите трябва да се поставят с лицевата им страна в посоката, която получава максимално слънчево излагане през целия ден.

Концентратори на слънчева енергия

Въпреки че днес има много разновидности на такива устройства, принципът на работа е еднакъв за всички. Всяка верига приема слънчева енергия и я предава на потребителя, представлявайки верига с последователно подреждане на устройства. Компонентите, които произвеждат електричество, са слънчеви панели или колектори.

Колекторът се състои от тръби, които са свързани последователно към входа и изхода. Те могат да бъдат подредени и под формата на намотка. Вътре в тръбите има технологична вода или смес от вода и антифриз. Понякога те просто се пълнят с въздушен поток. Циркулацията възниква поради физически явления като изпарение, промени в агрегатното състояние, налягане и плътност.

Абсорберите изпълняват функцията за събиране на слънчева енергия. Те изглеждат като солидна черна метална плоча или структура, съставена от много плочи, свързани една с друга с тръби.

За направата на капака на корпуса са използвани материали с висока пропускливост на светлина. Често това е или плексиглас, или закален тип обикновено стъкло. Понякога се използват полимерни материали, но производството на колектори от пластмаса не се препоръчва. Това се дължи на голямото му разширение от нагряване от слънцето. В резултат на това може да се получи разхерметизиране на корпуса.

Ако системата ще работи само през есента и пролетта, тогава водата може да се използва като охлаждаща течност. Но в зимно временея трябва да се смени със смес от антифриз и вода. В класическите дизайни ролята на охлаждащата течност се играе от въздух, който се движи през канали. Те могат да бъдат направени от обикновени вълнообразни листове.

Опит в експлоатацията на слънчева батерия, направена самостоятелно (слънчева батерия част 3).

Ако колекторът трябва да бъде инсталиран за отопление на малка сграда, която не е свързана към автономната отоплителна система на частна къща или централизирани мрежи, тогава е подходяща проста система с една верига и нагревателен елемент в началото. Схемата е проста, но осъществимостта на инсталирането й е спорна, тъй като ще работи само през слънчево лято. Въпреки това, не изисква циркулационни помпии допълнителни нагреватели.

С две вериги всичко е много по-сложно, но броят на дните, когато електроенергията ще се генерира активно, се увеличава няколко пъти. В този случай колекторът ще обработва само една верига. По-голямата част от товара се поставя върху едно устройство, което работи с електричество или друг вид гориво.

Въпреки че работата на устройството зависи пряко от броя на слънчевите дни в годината и цената му е твърде висока, тя все още е много популярна сред населението. Не по-малко разпространено е производството на слънчеви топлообменници със собствените си ръце.



Класификация по температурни показатели

Слънчевите системи се класифицират по различни критерии. Но в устройствата, които можете да направите сами, трябва да обърнете внимание на вида на охлаждащата течност. Такива системи могат да бъдат разделени на два вида:

• използване на различни течности;
• въздушни конструкции.

Първите се използват най-често. Те са по-продуктивни и ви позволяват директно да свържете колектора отоплителна система. Класификацията по температура също е обичайна, в рамките на които устройството може да работи:



Направи си сам слънчева батерия Част 11

Последният тип слънчева система работи благодарение на много сложен принциппренос на слънчева енергия. Оборудването изисква много място. Ако го поставите в селска къща, тогава той ще заема преобладаващата част от сайта. За да произвеждате енергия ще ви трябва специално оборудване, така че направете такова слънчева системаЩе бъде почти невъзможно да го направите сами.






Направи си сам изработка

Процесът на създаване на слънчев нагревател със собствените си ръце е доста вълнуващ и готовият дизайн ще донесе много ползи на собственика. Благодарение на това устройство можете да решите проблема с отоплението на стаите, отоплението на водата и други важни битови задачи.



Материали за самостоятелно производство

Пример за това е процесът на създаване на отоплително устройство, което ще доставя нагрята вода в системата. Най-евтиният вариант за производство на слънчев колектор е да се използват дървени блокове и шперплат като основни материали, както и ПДЧ плоскости. Като алтернатива можете да използвате алуминиеви профилии метални листове, но те ще струват повече.

Всички материали трябва да са устойчиви на влага, тоест да отговарят на изискванията за употреба на открито. Един добре изработен и монтиран слънчев колектор може да издържи от 20 до 30 години. В тази връзка материалите трябва да имат необходимите експлоатационни характеристики за използване през целия им експлоатационен живот. Ако тялото е изработено от дърво или ПДЧ, тогава за удължаване на експлоатационния му живот се импрегнира с водно-полимерни емулсии и лак.

Преглед: Домашен слънчев панел (батерия).

Необходимите материали за производство могат да бъдат закупени свободно от пазара или да се направи конструкция от скрап материали, които могат да бъдат намерени във всяко домакинство. Ето защо основното нещо, на което трябва да обърнете внимание, е цената на материалите и компонентите.

Подреждане на топлоизолация

За да се намалят топлинните загуби, на дъното на кутията се поставя изолационен материал. Можете да използвате пенополистирол, минерална вата и др. Съвременната индустрия предлага голям избор от различни изолационни материали. Например използването на фолио е добър вариант. Той не само ще предотврати загубата на топлина, но и ще отразява слънчевите лъчи, което означава, че ще увеличи нагряването на охлаждащата течност.

Ако използвате пенополистирол или полистирол за изолация, можете да изрежете канали за тръбите и да ги монтирате по този начин. По правило абсорберът се фиксира към дъното на корпуса и се полага върху изолационния материал.

Колекторен радиатор

Топлоотводът на слънчевия колектор е абсорбиращият елемент. Това е система, състояща се от тръби, през които се движи охлаждащата течност и други части, обикновено направени от медни листове.

Най-добрият материал за тръбната част е медта. Но домашните майстори са измислили по-евтин вариант - полипропиленови маркучи, които са усукани във формата на спирала. Фитингите се използват за свързване към системата на входа и изхода.

Позволено е да се използват различни подръчни материали и средства, тоест почти всички, които са във фермата. Колектор за топлина „направи си сам“ може да бъде направен от стар хладилник, полипропиленови и полиетиленови тръби, стоманени панелни радиатори и други налични материали. Важен фактор при избора на топлообменник е топлопроводимостта на материала, от който е изработен.




Идеалният вариант за създаване на домашен колектор за вода е медта. Има най-висока топлопроводимост. Но използването на медни тръби вместо полипропиленови не означава, че устройството ще произвежда много повече топла вода. При равни условия медните тръби ще бъдат с 15-25% по-ефективни от инсталирането на полипропиленови аналози. Следователно използването на пластмаса също е препоръчително и е много по-евтино от медта.

При използване на мед или полипропилен всички връзки (резбови и заварени) трябва да бъдат запечатани. Възможното разположение на тръбите е успоредно или под формата на намотка. Горната част на основната конструкция с тръби е покрита със стъкло. При оформяне под формата на намотка се намалява броят на връзките и съответно възможното образуване на течове, а също така се осигурява равномерно движение на охлаждащата течност през тръбите.

Можете да използвате не само стъкло, за да покриете кутията. За тези цели се използват полупрозрачни, матови или гофрирани материали. Можете да използвате модерни акрилни аналози или монолитни поликарбонати.

По време на производството класическа версияМожете да използвате закалено стъкло или плексиглас, поликарбонатни материали и др. Добра алтернатива е използването на полиетилен.

Важно е да се има предвид, че използването на аналози (гофрирани и матови повърхности) спомага за намаляване на капацитета за предаване на светлина. Във фабричните модели за това се използва специално соларно стъкло. Има малко желязо в състава си, което осигурява ниски топлинни загуби.

Инсталационен резервоар за съхранение

За да създадете резервоар за съхранение, можете да използвате всеки контейнер с обем от 20 до 40 литра. Използва се и схема с няколко резервоара, които са свързани помежду си в една система. Препоръчително е да изолирате резервоара, в противен случай нагрятата вода бързо ще се охлади.

Ако го погледнете, в тази система няма натрупване и нагрятата охлаждаща течност трябва да се използва незабавно. Следователно резервоарът за съхранение се използва за:

• поддържане на налягането в системата;
• подмяна на предна камера;
• разпределение на топла вода.

Разбира се, слънчевият колектор, направен от вас у дома, няма да осигури качеството и ефективността, характерни за фабричните модели. Използвайки само налични материали, не е необходимо да се говори за висока ефективност. В индустриалните проби такива показатели са няколко пъти по-високи. Тук обаче финансовите разходи ще бъдат много по-ниски, тъй като се използват импровизирани средства. Самостоятелно направената слънчева инсталация значително ще повиши нивото на комфорт в селска къща, както и ще намали разходите за други енергийни ресурси.

(Канада) разработи универсален, мощен, ефективен и един от най-икономичните слънчеви параболични концентратори (CSP - Concentrated Solar Power) с диаметър 7 метра, както за обикновени собственици на жилища, така и за промишлена употреба. Компанията е специализирана в производството на механични устройства, оптика и електроника, което й помогна да създаде конкурентен продукт.

Според самия производител слънчевият концентратор SolarBeam 7M превъзхожда останалите видове соларни устройства: плоски слънчеви колектори, вакуумни колектори, коритови слънчеви концентратори.

Външен изглед на слънчевия концентратор Solarbeam

Как работи?

Автоматизацията на соларния концентратор проследява движението на слънцето в две равнини и насочва огледалото точно към слънцето, което позволява на системата да събира максимална слънчева енергия от зори до късен залез. Независимо от сезона или мястото на използване, SolarBeam поддържа точност на насочване към слънцето до 0,1 градуса.

Лъчите, падащи върху соларния концентратор, се фокусират в една точка.

Изчисления и проектиране на SolarBeam 7M

Стрес тестване

За проектирането на системата са използвани методи за 3D моделиране и софтуерни стрес тестове. Тестовете се извършват с помощта на FEM (Finite Element Analysis) техники за изчисляване на напреженията и преместванията на части и възли под въздействието на вътрешни и външни натоварвания, за да се оптимизира и провери дизайна. Това прецизно тестване гарантира, че SolarBeam може да работи при екстремни натоварвания от вятър и климатични условия. SolarBeam успешно симулира натоварване от вятър до 160 km/h (44 m/s).

Тестване на напрежението на връзката между рамката на параболичния рефлектор и стойката

Снимка на монтажния възел на концентратора Solarbeam

Стрес тестване на слънчев концентратор

Ниво на производство

Често високата цена на производството на параболични концентратори предотвратява масовото им използване в индивидуално строителство. Използването на печати и големи сегменти от отразяващ материал намали производствените разходи. Solartron използва много иновации, използвани в автомобилната индустрия, за да намали разходите и да увеличи производителността.

Надеждност

SolarBeam е тестван в сурови северни среди, за да осигури висока производителност и издръжливост. SolarBeam е проектиран за всякакви метеорологични условия, включително високи и ниски температури на околната среда, натоварване от сняг, заледяване и силен вятър. Системата е проектирана за 20 или повече години работа с минимална поддръжка.

Параболичното огледало SolarBeam 7M може да побере до 475 кг лед. Това е приблизително равно на 12,2 mm дебелина на леда върху цялата площ от 38,5 m2.
Инсталацията работи нормално при снеговалежи поради извития дизайн на огледалните сектори и възможността за автоматично извършване на „автоматично снегопочистване“.

Производителност (сравнение с вакуумни и плоски колектори)

Q / A = F’(τα)en Kθb(θ) Gb + F’(τα)en Kθd Gd -c6 u G* - c1 (tm-ta) - c2 (tm-ta)2 – c5 dtm/dt

Ефективността на неконцентриращите слънчеви колектори се изчислява по следната формула:

Ефективност = F Ефективност на колектора – (Наклон*Делта Т)/G Слънчева радиация

Кривата на производителност за концентратора SolarBeam показва обща висока ефективност в целия температурен диапазон. Апартамент слънчеви колекториа вакуумираните показват по-ниска ефективност, когато се изискват по-високи температури.

Сравнителни диаграми на Solartron и плоски/вакуумни слънчеви колектори

Ефективност (COP) на Solartron в зависимост от температурната разлика dT

Важно е да се отбележи, че горната диаграма не взема предвид загубата на топлина от вятъра. В допълнение, данните по-горе показват максимална ефективност (на обяд) и не отразяват ефективността през деня. Данните се основават на един от най-добрите плоски и вакуумни колектори. В допълнение към високата ефективност, SolarBeamTM произвежда допълнителни 30% повече енергия благодарение на двуосното проследяване на слънцето. В географски региони, където ниски температури, ефективността на плоските и вакуумираните колектори е значително намалена поради голямата площ на абсорбатора. SolarBeamTM има абсорбираща площ от само 0,0625 m2 спрямо площта за събиране на енергия от 15,8 m2, като по този начин се постигат ниски топлинни загуби.

Моля, имайте предвид също, че благодарение на системата за проследяване с две оси, концентраторът SolarBeamTM винаги ще работи с максимална ефективност. Ефективната площ на колектора SolarBeam винаги е равна на действителната повърхност на огледалото. Плоските (стационарни) колектори губят потенциална енергия съгласно уравнението по-долу:
PL = 1 – COS i
където PL загуба на енергия в %, от максимума при изместване в градуси)

Контролна система

Контролите SolarBeam използват технологията EZ-SunLock. С тази технология системата може бързо да се инсталира и конфигурира навсякъде по света. Системата за проследяване проследява слънцето с точност до 0,1 градуса и използва астрономически алгоритъм. Системата има възможност за общо изпращане през отдалечени мрежи.

Аварийни ситуации, при които „чинията“ автоматично ще се паркира на безопасно място.

• Ако налягането на охлаждащата течност във веригата падне под 7 PSI
• При скорост на вятъра над 75 км/ч
• В случай на прекъсване на захранването, UPS (непрекъсваемо захранване) премества плочата в безопасно положение. Когато захранването се възстанови, автоматичното проследяване на слънцето продължава.

Мониторинг

Във всеки случай и особено за индустриални приложения, много е важно да знаете изправността на вашата система, за да осигурите надеждност. Трябва да бъдете предупредени, преди да възникне проблем.

SolarBeam има възможност за наблюдение чрез SolarBeam Remote Dashboard. Този панел е лесен за използване и предоставя важна информация за състоянието на SolarBeam, диагностика и производство на енергия.

Дистанционно конфигуриране и управление

SolarBeam може да се конфигурира дистанционно и бързо да променя настройките. „Чинията“ може да се управлява дистанционно с помощта на мобилен браузър или компютър, което опростява или прави системите за контрол на място ненужни.

Сигнали

В случай на аларма или изискване за обслужване, устройството изпраща имейл съобщение до определения персонал по поддръжката. Всички предупреждения могат да бъдат персонализирани според предпочитанията на потребителя.

Диагностика

SolarBeam има възможности за дистанционна диагностика: температура и налягане в системата, производство на енергия и др. С един поглед можете да видите работното състояние на системата.

Отчитане и диаграми

Ако са необходими отчети за производство на енергия, те могат лесно да бъдат получени за всяка плоча. Отчетът може да бъде под формата на графика или таблица.

Инсталация

SolarBeam 7M първоначално е проектиран за широкомащабни CSP инсталации, така че инсталацията е направена възможно най-проста. Дизайнът позволява бързо сглобяване на основните компоненти и не изисква оптично подравняване, което прави инсталирането и пускането в експлоатация на системата евтино.

Време за монтаж

Екип от 3 души може да инсталира един SolarBeam 7M от началото до края в рамките на 8 часа.

Изисквания за настаняване

Ширината на SolarBeam 7M е 7 метра с 3,5 метра отстъп. Когато инсталирате няколко SolarBeam 7M, всяка система изисква площ от приблизително 10 x 20 метра, за да осигури максимална слънчева печалба с най-малко количество засенчване.

Сглобяване

Parabolic Hub е проектиран да се сглобява на земята с помощта на механична повдигаща система, позволяваща бърз и лесен монтаж на ферми, огледални сектори и стойки.

Области на използване

Производство на електричество с помощта на инсталации ORC (Органичен цикъл на Ранкин).

Промишлени инсталации за обезсоляване

Топлинна енергия за инсталация за обезсоляване на вода може да бъде доставена от SolarBeam

Във всяка индустрия, където се изисква много топлинна енергия за цикъла на процеса, като например:

• Храна (готвене, стерилизация, производство на алкохол, измиване)
• Химическа индустрия
• Пластмаса (отопление, ауспух, разделяне, ...)
• Текстил (избелване, пране, пресоване, обработка с пара)
• Петрол (сублимация, избистряне на петролни продукти)
• И още много

Място на монтаж

Подходящи места за инсталиране са региони, получаващи поне 2000 kWh слънчева светлина на m2 годишно (kWh/m2/година). Считам следните региони на света за най-обещаващи производители:

• Региони от бившия Съветски съюз
• Югозападна САЩ
• Централна и Южна Америка
• Северна и Южна Африка
• Австралия
• Средиземноморските страни на Европа
• Близкия Изток
• Пустинни равнини на Индия и Пакистан
• Региони на Китай

Спецификация на модела Solarbeam-7M

• Пикова мощност - 31,5 kW (при мощност 1000 W/m2)
• Степента на концентрация на енергия е повече от 1200 пъти (точка 18 см)
• Максимална температура на фокус - 800°C
• Максимална температура на охлаждащата течност - 270°C
• Оперативна ефективност - 82%
• Диаметър на рефлектора - 7м
• Площта на параболичното огледало е 38,5 m2
• Фокусно разстояние - 3.8м
• Консумация на електроенергия от сервомотори - 48W+48W / 24V
• Скорост на вятъра по време на работа - до 75 км/ч (20 м/с)
• Скорост на вятъра (в безопасен режим) - до 160 км/ч
• Следене на слънцето по азимут - 360°
• Вертикално слънчево проследяване - 0 - 115°
• Височина на опора - 3.5м
• Тегло на рефлектора - 476 кг
• Общо тегло -1083 кг
• Размер на абсорбатора - 25,4 х 25,4 см
• Площ на абсорбатора -645 см2
• Обем на охлаждащата течност в абсорбера - 0,55 литра

Габаритни размери на рефлектора