Годовая инсоляция одного квадратного метра горизонтальной площадки в разных городах России в мегаваттах.

Количество попадающего на освещаемую поверхность потенциально полезного солнечного излучения определяется понятием, именуемым инсоляцией. Солнечная инсоляция сильно изменяется от одной точки земной поверхности к другой. Степи Астрахани получают значительно больше света, чем Петрозаводск или Санкт-Петербург. При нахождении величины инсоляции какого-либо района необходимо учитывать несколько факторов:
-влияние времени года, обуславливающее более низкую освещенность и долготу дня зимой;
-характер местности, освещаемой солнцем (наличие загораживающих солнце деталей рельефа);
-местные погодные условия (облачность, туман, дождь);
-длительность солнечного облучения, т.к. солнечные лучи, падающие на освещаемую поверхность под очень малым углом, малопригодны для использования. Как говорится, " …и хотя закат может быть восхитительным, его лучи далеко не так энергичны, как хотелось бы ";
На этой страничке приведена таблица характеристик солнечной радиации в основных районах России с градацией по месяцам года и ориентации световоспринимающей плоскости в пространстве.

Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации, кВт.ч/м².

Автономные фотоэлектрические системы (АФС)

Автономные фотоэлектрические системы используются там, где нет сетей централизованного электроснабжения.

Для обеспечения энергией в тёмное время суток или в периоды без яркого солнечного света, необходима аккумуляторная батарея (АБ).

АФС часто используются для электроснабжения отдельных домов. Малые системы позволяют питать базовую нагрузку (освещение и иногда, телевизор или радио).

Более мощные системы могут также питать водяной насос, радиостанцию, холодильник, электроинструмент и т.п.

Автономная система в общем случае состоит из набора солнечных модулей, размещенных на опорной конструкции или на крыше, аккумуляторной батареи (АКБ), контроллера разряда - заряда аккумулятора, соединительных кабелей. Если потребителю необходимо иметь переменное напряжение, то к этому комплекту добавляется инвертор-преобразователь постоянного напряжения в переменное.

Есть простая форма, которая может быть использована для расчёта автономной фотоэлектрической системы: для подсчёта количества необходимых модулей, ёмкости батареи и т.д. Под расчетом ФЭС понимается определение номинальной мощности модулей, их количества, схемы соединения; выбор типа, условий эксплуатации и емкости АКБ; мощностей инвертора и контроллера заряда-разряда; определение параметров соединительных кабелей.

Прежде всего надо определить суммарную мощность всех потребителей, подключаемых одновременно. Мощность каждого из них измеряется в ваттах и указана в паспортах изделий. На этом этапе уже можно выбрать мощность инвертора, которая должна быть не менее, чем в 1, 25 раза больше расчетной. Следует иметь в виду, что такой хитрый прибор как компрессорный холодильник в момент запуска потребляет мощность в 7 раз больше паспортной. Номинальный ряд инверторов 150, 300, 500, 800, 1500, 2500, 5000 Вт. Для мощных станций (более 1кВт) напряжение станции выбирается не менее 48 В, т.к. на больших мощностях инверторы лучше работают с более высоких исходных напряжений.

Следующий этап - это определение емкости АКБ. Емкость АКБ выбирается из стандартного ряда емкостей с округлением в сторону, большую расчетной. А расчетная емкость получается простым делением суммарной мощности потребителей на произведение напряжения АКБ на значение глубина разряда аккумулятора в долях.

Например, если суммарная мощность потребителей 1000 Втч в сутки, а допустимая глубина разряда АКБ 12 В - 50 %, то расчетная емкость составит:

1000 / (12 * 0, 5) = 167 Ач

При расчете емкости АКБ в полностью автономном режиме необходимо принимать во внимание и наличие в природе пасмурных дней в течении которых аккумулятор должен обеспечивать работу потребителей.

Последний этап –это определение суммарной мощности и количества солнечных модулей. Для расчета потребуется значение солнечной радиации, которое берется в период работы станции, когда солнечная радиация минимальна. В случае круглогодичного использования - это декабрь.

В таблице годовой инсоляции даны месячные и суммарные годовые значения солнечной радиации для основных регионов России, а также с градацией по различным ориентациям световоспринимающей плоскости.

Взяв оттуда значение солнечной радиации за интересующий нас период и разделив его на 1000, получим так называмое количество пикочасов, т.е., условное время, в течении которого солнце светит как бы с интенсивностью 1000 Вт/м².

Например, для широты Москвы и месяца-июля значение солнечной радиации составляет 167 кВтч/м² при ориентации площадки на юг под углом 40^о к горизонту. Это значит, что среднестатистически солнце светит в июле 167 часов (5, 5 часов в день) с интнсивностью 1000 Вт/м², хотя максимальная освещенность в полдень на площадке, ориентированной перпендикулярно световому потоку, не превышает 700-750 Вт/м².

Модуль мощностью Р_w в течении выбранного периода выработает следующее количество энергии:

W = k P_w E / 1000, где Е - значение инсоляции за выбранный период, k- коэффициент равный 0, 5 летом и 0, 7 в зимний период.

Он (k) делает поправку на потерю мощности солнечных элементов при нагреве на солнце, а также учитывает наклонное падение лучей на поверхность модулей в течении дня.

Разница в его значении зимой и летом обусловлена меньшим нагревом элементов в зимний период.

Исходя из суммарной мощности потребляемой энергии и приведенной выше формулы - легко расчитать суммарную мощность модулей. А зная ее, простым делением ее на мощность одного модуля, получим количество модулей.

При создании ФЭС настоятельно рекомендуется максимально снизить мощность потребителей. Например, в качестве осветителей использовать (по возможности) только люминисцентные лампы. Такие светильники, при потреблении в 5 раз меньшем, обеспечивают световой поток, эквивалентный световому потоку лампы накаливания.

Для небольших ФЭС целесообразно устанавливать ее модули на поворотном кронштейне для оптимального разворота относительно падающий лучей. Это позволит увеличить мощность станции на 20-30 %.

Хотя, умелый человек и может сделать большую часть работы по установке системы сам, электрические соединения должны быть сделаны квалифицированным персоналом.