4.1. Сонячні енергосистеми

Сонячна батарея – це кілька об'єднаних фотоелектричних перетворювачів (фотоелементів) - напівпровідникових пристроїв, що прямо перетворюють сонячну енергію в постійний електричний струм. На відміну від сонячних колекторів, які виробляють нагрівання матеріалу-теплоносія, сонячна батарея виробляє безпосередньо електрику. Однак, для виробництва електрики з сонячної енергії використовуються і сонячні колектори: зібрану теплову енергію можна використовувати і для вироблення електрики. Головне завдання автономних енергосистем - безперебійна і надійна робота обладнання, при перебоях електропостачання. [3]

У випадку з проектованою будівлею, надійне електропостачання необхідно для комфортної роботи співробітників в науковій частині музею, а також для безперебійної роботи сервісної при медіатеці. Крім цього дана автономна енергосистема дозволяє забезпечити штучне освітлення експонатів, роботу ескалатора і ліфтів, а також показ кінофільмів в головному і екскурсійних кінозалах при експозиційному залі музею.

Принцип роботи сонячних батарей. За принципом роботи сонячна батарея являє собою фотоелектричний генератор постійного струму, який використовує ефект перетворення променевої енергії в електричну. Точніше, в сонячних батареях використано властивість напівпровідників на основі кристалів кремнію. Кванти світла, потрапляючи на пластину напівпровідника, вибивають електрон із зовнішньої орбіти атома даного хімічного елемента, що створює достатню кількість вільних електронів для виникнення електричного струму. Однак для того, щоб напруги і потужності такого джерела було досить для застосування в господарських цілях, одного або двох кремнієвих елементів недостатньо. Тому їх збирають в цілі панелі, де з'єднують паралельно або послідовно. При цьому площа таких панелей може становити від кількох квадратних сантиметрів до кількох квадратних метрів. Збільшуючи кількість панелей можна домогтися більшої виробленої потужності сонячною батареєю. Однак продуктивність сонячної батареї залежить не тільки від площі, але також від інтенсивності сонячного світла і кута падіння променів.

Отже, продуктивність сонячної батареї залежить від місцевості і географічної широти, де розташована будівля, від погоди і пори року, а також від часу доби.

Крім того, щоб система з сонячних батарей працювала і подавала енергію в мережу, потрібно встановити ряд додаткових електроприладів, зокрема:

• Інвертор, що перетворює постійний струм в змінний;

• Акумуляторну батарею, роль якої накопичувати енергію і згладжувати перепади напруги через зміну освітленості;

• Контролер заряду акумулятора, який не дозволяє акумулятора перезарядитися або розрядитися завчасно.

Все це має назву - автономна система енергопостачання на підставі сонячних батарей. У той же час в системі, яка працює на скидання енергії в громадську мережу, акумулятори та контролери не потрібні, потрібен тільки мережевий інвертор. [4]

Рисунок 4.1 - Схема підключення обладнання для сонячних батарей

Рекомендації по установці сонячних батарей.

1. Кількість променів більше з південної сторони даху, тому встановлювати батареї потрібно саме там (Виходячи з посадки проектованої будівлі на генплані, сонячні батареї можуть бути встановлені тільки на південно-східній частині даху);

2. Слід уникати затінених місць, так як незначна тінь знизить працездатність апарату (Музей кіно не оточений висотною забудовою, тому затінення від поруч розташованих будинків немає, спостерігається тільки часткове затінення від деяких посаджених поруч листяних дерев);

3. При монтажі батарей потрібно враховувати кут нахилу. В ідеалі він повинен дорівнювати широті місцевості будівлі. Взимку і влітку кут нахилу потрібно міняти для більшої продуктивності (Одеса знаходиться на 46° 28' північної широти, тому одного кута нахилу похилого даху (15 °) замало для правильної установки сонячних батарей на південно-східній частині даху музею кіно, тому слід встановити додаткові кріпильні системи);

4. На продуктивність сонячних панелей достатній вплив має колір даху. Якщо він темний, то панелі будуть сильно нагріватися і кількість виробленої енергії знизиться на 10-12% (Покриття покрівлі в проектованій будівлі має світло-коричневий колір, що в свою чергу не повинно суттєво вплинути на вироблення енергії);

5. Вмонтовуючи сонячні батареї на спеціальних каркасах, необхідно дотримуватися відстані між конструкціями. Вона повинна бути не менше 170 см для уникнення затінення панелей;

6. Встановлюючи панелі на похилому даху, між ними і настилом слід

залишити невеликий розрив для забезпечення циркуляції повітря і охолодження батареї. [5]

Рисунок 4.2 - Приклад по установці сонячних батарей на похилому даху

Рисунок 4.3 - Пропозиція по установці сонячних батарей на даху будівлі музею кіно