Солнечные батареи Квант ксм

Высокоэффективные солнечные батареи Квант КСМ на основе монокристаллического кремниямогут использоваться как в автономных системах, так и в системах ведомых сетью. Созданные в НПП «Квант» кремниевые солнечные батареи соответствуют мировому уровню.

Каждая батарея состоит из 72-х монокристаллических фотоэлектрических преобразователей размером 125 х 125 мм, заламинированных между двумя листами пленки и защищенных закаленным стеклом, толщиной 4 мм, высокой прочности и прозрачности.

Преимущества солнечных батарей квант серии ксм:

• высокая устойчивость от механических и климатических воздействий;

• отличная влагозащищенность;

• КПД солнечных фотоэлектрических преобразователей превышает 19 %;

• быстрый и удобный монтаж;

• диапазон рабочих температур от -40º до +70º C.

Солнечные батареи Квант ксм-180м

Каждый модуль состоит из 72-х мультикристаллическихфотоэлектрических преобразователей размером 125 х 125 мм, заламинированных между двумя листами пленки и защищенных закаленным стеклом высокой прозрачности с лицевой стороны и листом Tedlar ISOSOLAR с тыльной стороны.

Область применения фотоэлектрических модулей (солнечных батарей):

• электростанции промышленного типа и для сельского хозяйства;

• электростанции для дома и дачи;

• телекоммуникации;

• насосные станции;

• системы навигации;

• системы сигнализации;

• сетевые энергосистемы.

Характеристики

Габариты (Д х Ш х В), Масса 1586 х 806 х 35; 16 кг

Номинальное напряжение в цепи 24 B

Электрические параметры 180 Вт; 36 В; 5 А

Материал Мультикристаллический кремний

Производитель Россия, НПП Квант

18000 руб.

1.8 Солнечные панели выпускаемые промышленностью

Еще несколько лет назад производители солнечных батарей и не прогнозировали, какими темпами будет расти спрос на их продукцию. И некоторые из них, кто не предусмотрел такого поворота событий, оказались за бортом. Еще в 2009 году производители солнечных батарей безуспешно  пытались догнать лидера, коим оставалась Германия, занимавшая 36 % мирового рынка, за ней следовали США (16 %) и Испания (9 %). Германия производила более 1 гигаватта солнечной энергии, снабжая города и поселки. Вот как выглядел рынок солнечной энергетики в 2009 году:

Рисунок 1.8 – Страны-лидеры в области солнечной энергетики (2009 год)

Однако со временем Китай догнал и обогнал эти страны. Сегодня, примерно 60 процентов солнечных панелей изготавливается в Китае. А ведь еще десять лет назад, Китай вообще почти не производил никакого солнечного оборудования. Но в виду, своего рода, золотой лихорадки, вызванной льготными банковскими кредитами и государственным стимулированием, в виде налогов и субсидий, Китай умчался вперед, оставив позади пионеров и прошлых лидеров технологии фотовольтаики — США (в 2006 году) и Японии (в 2008 году).

По данным за 2011 год в десятку мировых производителей солнечных батарей вошли много Китайских фирм.

Рисунок 1.8.1 – Производство солнечных батарей за 2011 год

Не стоит забывать и об отечественных производителях солнечных батарей. 25 декабря 2012 года при участии Президента Республики Казахстан Нурсултана Назарбаева был запущен первый в стране завод по производству фотоэлектрических модулей «Astana Solar». ТОО «Astana Solar» предлагает широкий спектр производимой продукции – от фотоэлектрических модулей двух типов до готовых солнечных электростанций различной мощности. Также предприятие предоставляет услуги монтажа, сервисного обслуживания. Завод оснащен европейским автоматизированным оборудованием нового поколения, позволяет производить готовые фотоэлектрические модули общей мощностью 50 МВт в год (более 217 000 фотоэлектрических модулей) с расширением в перспективе до 100 МВт.

Партнером ТОО «Astana Solar» является еще одна отечественная компания ТОО «Kazakhstan Solar Silicon», находящаяся в Усть-Каменогорске.

ТОО «Kazakhstan Solar Silicon» - компания, занимающаяся производством фотоэлектрических ячеек из кремния солнечной чистоты, применяемых для изготовления фотоэлектрических модулей, используемых для преобразования энергии солнца в электроэнергию. Дата образования предприятия - август 2011 года. Проектная мощность предприятия не менее 60 МВт у.м.

Для изготовления поликристаллических фотоэлектических модулей ТОО «Astana Solar» использует мультикристаллические кремневые пластины производимые в ТОО «Kazakhstan Solar Silicon». Размер таких пластин 156мм х 156мм. Конечным продуктом, выпускаемым ТОО «Kazakhstan Solar Silicon», являются фотоэлектрические ячейки - особый вид полупроводникового диода, способного преобразовывать видимый свет, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение в электрическую энергию.  Преобразование энергии основано на фотоэлектрическом эффекте, возникающем в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на него солнечного излучения.

Рисунок 1.8.2 – Фотоэлектрический модуль (ТОО «Astana Solar»)

Рисунок 1.8.3 – Мультикристаллическая кремневая пластина (ТОО «Kazakhstan Solar Silicon»)

1.9 Следящая система (Следящие устроиства)

Солнечный трекер – это система, предназначенная для ориентации на Солнце рабочих поверхностей систем, генерирующих электричество, либо систем концентрирующих (генерирущих) тепловую энергию, установленных на трекере.

Точная ориенация рабочих поверхностей систем на Солнце необходима для достижения их максимальной производительности. При этом задача трекера – уменьшить угол падаения солнца на рабочую поверхность солнечных панелей.

Солнечный трекер в полной комплектации состоит из:

1. Несущей конструкции, состоящей из фиксирующей и подвижной частей, подвижная часть имеет одну или две оси вращения;

2. Системы ориентации (позиционирования) плдвижной части трекера, состоящей из актуаторов, и устроиства управления ими;

3. Системы безопасности, включающей в себя: — защиту от молнии,  — защиту от перегрузок,  — метеостанцию, предназначенную для предупреждения системы об урагане, граде, снеге, наледи, неблагоприятных погодных условиях. Анализируя данные метеостанции, система переориентирует трекер в положение, при котором неблагоприятные факторы будут минимизированы в период их действия, а рабочие поверхности защищены от разрушения или порчи.  — стабилизаторы; 

4. Системы управления и интерфейс, предназначенные для настройки, контроля и обслуживания энергосистемы;

5. Системы удалённого доступа — для удалённого мониторинга и управления системой;

6. Система навигации — для определения географического положения системы, высоты над уровнем моря (для трекеров на мобильной базе). На стационарных трекерах навигация не обязательна. Установочные значения широты, долготы, высоты над уровнем моря места, где ставится трекер, вводятся поставщиком при монтаже системы.

7. Инвертор - преобразует, поступающее от полезной нагрузки трекера ( PV-модулей и др.) постоянное напряжение в переменное 220В (110В) и передаёт его потребителю или на принимающую станцию, одновременно, запитывая трекер. Количество инверторов на трекере может быть от одного до трёх. Инверторы выполняются в защищенном варианте (полевом) или же в корпусе, устанавливаемом в помещении. Схемы подключения инверторов в системе могут быть различными.

Необходимость полной комплектации трекера не всегда экономически целесообразна, зависит от вида трекера, назначения, и других факторов, поэтому в практике часто многие указанные выше составляющие элементы трекера отсутствуют.

Поворотное устройство

Поворотное устройство для солнечного энергомодуля относится к системам автоматического слежения за источником света и предназначено для автоматической ориентации плоскости батареи за источником света (солнцем) по максимальной ее освещенности.

Поворотное устройство, предназначено для вращения панелей в зависимости от местоположения небесного «светила». Такое устройство позволяет получить максимально возможное количество прямых лучей в течение всего дня. Механизм данной конструкции изготавливается из стальных или алюминиевых профилей и трубок. В движение устройство приводится посредством электродвигателя и редуктора. А вот для отслеживания движения солнца используется блок управления.

На рынке представлены различные комплектации поворотных устройств для солнечных батарей. Вы можете выбрать тип электродвигателя и редуктора, а также подобрать модель, которая будет отвечать Вашим требованиям по своим характеристикам. Существует классификация и по числу осей поворота:

• Одноосное поворотное устройство.

• Двуосное поворотное устройство.

То есть такая конструкция крепления солнечных батарей позволяет следить за солнцем одновременно по элевации и азимуту либо по одному из этих параметров. Выбирая двуосный механизм, Вы решаете сразу и вторую проблему, озвученную в нашей статье: сезонная смена положения солнца.

Но, к сожалению, подобная конструкция имеет и некоторые недостатки, которые могут очень сильно повлиять на Ваше решение о ее приобретении:

1. Высокая стоимость. Как показывает практика, дешевле обходится покупка нескольких дополнительных панелей, чем поворотного механизма.

2. Сложность установки.

3. Неэстетичный внешний вид ввиду больших габаритов устройства.

4. Потребность в постоянном источнике питания.

Все это дает перевес в пользу стационарных систем солнечных батарей, которые в соотношении «цена/производительность» все-таки выигрывают.

Аккумуляторы, используемые в солнечной фотоэлектрической станции

В современных системах автономного электроснабжения применяются в основном кислотные необслуживаемые аккумуляторы с длительным сроком службы. Также применяются гелиевые аккумуляторы , но они дороже. Приминение аккумуляторов автомобильного типа не оправдано из-за короткого срока службы, сульфитации при недостаточном заряде и расслоении электролита хроническом недозаряде. Возможно приминение аккумуляторов автомобильного типа только в условиях низких температур, при избытке солнечных батарей (для обеспечения максимум заряда), при этом необходимо обращать внимание на конструкцию аккумулятора: сплав олово, кальция и свенца должен быть, и на положительном и на отрицательном электроде, кроме этого, аккумулятор должен быть необслуживаемым и гермитичным.

В настоящее время эксплуатационные характеристики солнечных фотоэлектрических станции определяются параметрами электрохимического источника энергии( аккумуляторной батареей). Мощность источника энергии определяет его динамические характеристики (время зарядки и разрядки), а так же ресурс работы и надежность.

Проведем сравнение основных параметров свинцово-кальциевой, никель-кадмиевой, никель металлогидриднойи литий-ионной электрохимической систем.

По результатам сравнения параметров выбираетеся тип аккумуляторов для СФЭС. Для наглядного представления характеристики источников тока представлены в виде графика[ ].

На рисунке 4.2 покаханы разрядные характеристики единичных аккумуляторов CaPb, NiMh, Li-ионный электрохимических систем при постоянном токе разряда величиной 1С и температурой +20⁰С.

Рисунок 4.2 – Разрядные кривые электрохимических систем

Конечные разрядные напряжения для PbCa, NiCd, NiMh, Li-ионной электрохимических систем – 1,3В, 1,0В, 3,0В соответственно. Как видно на рисунке 4.2, наибольшее количество своей энергии аккумулятор отдает на линейном участке разрядной кривой. Средняя энергия, отданная аккумуляторами при разряде на линейном участке кривой, рассчитывается по формуле

E_cp=U_cp∙I_p∙t_cp (4.1)

где E_cp – средняя энергия, отданная аккумулятором на линейном участке кривой;

U_cp – среднее разрядное напряжение, I_p – разрядный ток равный 1с., t-время.

Рассчитанная по формуле (4.1) разрядная энергия, Вт∙ч

PbCa-1,17∙1С

NiCd-0,89∙1С

NiMh-0,93∙1С

Li-ион-2,74∙1С

где 1С разрядный ток аккумулятора.

При выборе источника тока следует рассматривать экономическую составляющую, которая, как правило выражается стоимостью единицы энергии (Вт∙ч) электрохимического источника тока. На рисунке 4.3 представлена гистограмма энергостоимости различных систем накопителей, включая цилиндрическое и призматическое исполнение Li-ионного аккумулятора.

Рисунок 4.3 – Стоимость единицы энергии у аккумуляторов различных систем

Стоимость единицы у свинцово-кальциевого аккумулятора составляет 0,12$Вт/ч.

Li-ионный аккумулятор в призматическом исполнений наиболее дорогой среди представленных систем, стоимостью в 1$Вт/ч. Li-ионный аккумулятор в цилиндрическом исполнении исполнений 0,35$Вт/ч обходятся дешевле призматических в ~2.86, в ~1,43 раза дешевле NiCd и NiMh, и в 2,92 раза дороже свинцово кислотных. Но, несмотря на преимущество цилиндрических Li-ионных аккумуляторов по стоимости их удельные энергетические характеристики более низкие по сравнению с аккумуляторами призматической конструкции, к тому же их объединение в батарею весьма неудобно.

Номинальная энергия аккумуляторной батареи вычисляется по формуле:

E_H=U_Нбба∙I_H∙t= U_Нбба∙C_H , (4.2)

где U_H – номинальное напряжение батареи , I_H – номинальный ток батареи,

C_H – номинальная емкость аккумулятора.

Количество последовательно соединенных аккумуляторов в батарею

, (4.3)

где U_H – номинальное напряжение аккумулятора батареи.

Так как максимальная мощьность P_pic и длительно реализуемая мощность P_cid известны, рассчитывается ток потребления от аккумуляторной батареи в данных режимах ее эксплуатации.

В режиме длительно реализуемой мощности ток потребления от аккумуляторной батареи составляет

В режиме максимальной мощности

Повышенная температура аккумулятора (перегрев) может вызвать необратимые процессы внутри аккумулятора. Разогретый электролит вступает в реакцию с активными материалами , что способствует дополнительному разогреву, увеличивается скорость реакции окисления положительного электрода.

После сравнительного анализа характеристик видно, что преимущества по основным параметрам имеют PbCa аккумуляторы, а накопитель энергии, построенный на базе этих аккумуляторов , соответствует требованиям технического задания на накопитель энергии СФЭС. Аккумулятор модели Ritar RT12200 12В, 20А/ч 70000 тенге.

Рисунок ... – Аккумулятор Ritar RT12200

Поворотные устройства

Поворотное устройство (актуатор, ротатор) предназначено для слежения по азимуту и углу возвышения (углу места, элевации) за Солнцем такими объектами как солнечная панель (солнечная батарея), водонагреватель (гелиосистема), концентратор и зеркало (гелиостат). Для выполнения этой задачи поворотное устройство состоит из механической части (позиционера по двум осям) и электропривода с редукторами. Блок управления (контроллер) дает возможность автоматического слежения за Солнцем.

1. Червячный редуктор

Один из классов механических редукторов. Редукторы классифицируются по типу механической передачи. Редуктор называется червячным по виду червячной передачи, находящейся внутри редуктора, передающей и преобразующей крутящий момент. Винт, который лежит в основе червячной передачи, внешне похож на червяка, отсюда и название. Червячный редуктор может быть с одной или более механическими планетарными передачами.

В червячном редукторе увеличение крутящего момента и уменьшение угловой скорости выходного вала происходит за счет преобразования энергии, заключенной в высокой угловой скорости и низком крутящем моменте на входном валу.

В червячных редукторах используется червячная передача. Червячная передача состоит из винта, называемого червяком, и червячного колеса, представляющего собой разновидность косозубого колеса.

Червячные передачи относятся к зубчато-винтовым. Если в зубчато-винтовой передаче углы наклона зубьев принять такими, чтобы зубья шестерни охватывали её вокруг, то эти зубья превращаются в витки резьбы, шестерня — в червяк, а передача — из винтовой зубчатой в червячную.

Ведущее звено червячной передачи в большинстве случаев — червяк, а ведомое — червячное колесо. Обратная передача зачастую невозможна — КПД червячного редуктора в совокупности с передаточным отношением вызывают самостопорение редуктора.

Рисунок … - Червячный редуктор