2.3 Фотоэлектрический преобразователь

Главным элементом солнечной электростанции является фотоэлектрический преобразователь (солнечная панель, батарея). В настоящей работе использовались серийно выпускаемые, производства НПП «КВАНТ» г. Москва. Данная солнечная панель приведена на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 – Солнечная панель КСМ-160

Характеристики солнечных панелей серии КСМ приведены в таблице 1. В настоящее время ведутся работы по повышению максимальной мощности, получаемой от СБ при сохранении прежних габаритных показателей.

Таблица 2.1 - Паспортные характеристики солнечных батарей КСМ

Технические характеристики

КСМ-160

КСМ-180

КСМ-190

Срок эксплуатации, лет

15(90%) 25(80%)

15(90%) 25(80%)

15(90%) 25(80%)

Габаритные размеры, мм

1585х805х34 ± 2

1586х806х35 ± 2

1586х806х35 ± 2

Масса, кг

15

16

16

Мощность, максимальная, Вт

160 ± 5%

180 ± 5%

192

Напряжение при максимальной мощности, В

35,0 ± 5%

36 ± 5%

35,7

Ток короткого замыкания, А

5,0 ± 5%

5,4 ± 5%

5,8

Ток, при максимальной выходной мощности, А

4,5 ± 5%

5 ± 5%

5,4

Температурный диапазон, 0С

-40 ÷ +85

-40 ÷ +85

-40 ÷ +85

Примечание: характеристики приведены при 1000 Вт/м², температуре 25⁰С

Однако характеристики СБ отличаются нестабильностью и нелинейностью в зависимости от интенсивности падающего излучения. На рисунке 2.6 приведен график вольт ватной характеристики в зависимости от температуры окружающей среды. При нагревании СБ происходит падение максимальной мощности, что объясняется химическими свойствами кремниевой пластины. Для обеспечения постоянно высокого КПД необходимо поддержание температуры СБ на определенном значении (не превышать 50⁰С).

Рисунок 2.6 – Характеристики фотоэлектрических панелей КСМ

На рисунке 2.6 показаны вольт-амперные и вольт-ваттные характеристики для двух значений: максимальная мощность при температуре минус 30⁰С (ВАХ1), и вторая – при слабой освещенности и температуре плюс 50⁰С (ВАХ2)

Оценить потери при стационарном размещении трекера можно на основании формулы (2.1)

(2.1)

где: Sr_max- солнечная мощность, которая поступает от Солнца на Землю через космос;

К_ат - коэффициент поправки на воздушную массу, которую необходимо пройти лучу;

β - приведенный угол падения солнечных лучей на поверхность.

Из данной формулы следует, что для достижения максимального КПД необходимо поддерживать угол между падающими лучами и плоскостью фотоэлектрического модуля наиболее близким к 90⁰. Рисунок 2.7 показывает направление движения солнца по небосводу.

Рисунок 2.7 - Поток прямой солнечной радиации на поверхность

2.4 Аккумуляторная батарея

Для хранения выработанной электроэнергии используются аккумуляторные батареи. Так как установка работает автономно, то выбор аккумулятора заключается из следующих характеристик: большое число циклов заряд – разряд с малой потерей ёмкости, необслуживаемость, работа в агрессивных условиях, максимально короткое время заряда, возможность частичного разряда с последующими дозарядами, надежность и отсутствие технического обслуживания в течении всего срока службы системы, отсутствие необходимости в специальном помещении или системе вентиляции.

Наиболее подходящими для работы совместно с солнечной батареей в системах небольшой мощности являются никель-кадмиевые аккумуляторы, благодаря возможности быстрого заряда, а в системах большой мощности свинцово-кислотные - из-за высокой ёмкости и меньшей стоимости. На данное время литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы не могут быть использованы в данных системах из-за высокой стоимости и малой распространённости. Однако при дальнейшем усовершенствовании технологий производства литий ионных и литий полимерных аккумуляторов они вероятней всего вытеснят никель-кадмиевые и свинцово кислотные аккумуляторы из-за своих неоспоримых преимуществ.

Для использования в установке были выбраны свинцово-кислотные аккумуляторы фирмы «TUDOR T12V 155FT» емкостью 160A/ч.