Автономная солнечная зарядная станция
Обзор существующих солнечных электростанций. Разновидности компактных стоянок-зарядок для электрических скутеров и электромобилей. Определение требуемой мощности. Солнечная инсоляция в г. Красноярске. Выбор оборудования, параметры солнечной панели.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.05.2014 |
| Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Обзор существующих солнечных электростанций
- Расчет нагрузки
- Определение требуемой мощности
- Выбор оборудования
- Литература
Обзор существующих солнечных электростанций
E-MoveChargingStation. Одна из разновидностей компактных стоянок-зарядок для электрических скутеров и электромобилей. Энергию поставляют восемь монокристаллических фотогальванических элементов номинальной мощностью 1.8 кВт.
EvergreenSolarFuelStation - рабочая солнечная электростанция, которая расположена во Франкфурте. Здесь не только можно зарядить свой электромобиль или электроскутер, но и заменить разрядившиеся батареи.
Beautiful Earth Group solar EV Charger - первая в Нью-Йорке солнечная станция зарядки для электрического транспорта. Энергия вырабатывается фотоэлектрическими панелями Sharp (235 Вт). Автомобиль на зарядке - электрическая версия Mini E.
EvoasisSolarChargingStation. Компания Evoasis за основу солнечных электростанций решила взять заброшенные бензоколонки Лондона. Большая площадь солнечных панелей позволит сгенерировать достаточное количество энергии для быстрой зарядки электромобиля. Внутри станции будет находиться небольшое кафе, в котором водители смогут скрасить ожидание.
Geotecturas Green Gasoline Station. Дизайн этой станции разработала известная компания Geotectura. Пример эффективного использования пространства. Обратите внимание, рядом построены ветрогенераторы на тот случай, если солнечной энергии будет недостаточно.
Envision Solars Solar Groves. "Солнечная Роща" - это автостоянка и электрозаправка в одном флаконе. По словам производителей, энергии, вырабатываемой фотоэлементами, хватит на ночное освещение и зарядки целого парка электромобилей.
Расчет нагрузки
Примем за нагрузку два электромобиля Renault Kangoo Express Z.E. Система зарядки заключается в продолжительности 6 часов при 260В и 16А.
Мощность необходимая для полной зарядки одного автомобиля Рзар:
;
;
Следовательно для двух электромобилей:
Солнечная станция зарядки рассчитана на зарядку одновременно шести электромобилей. График нагрузок будет выглядеть следующим образом:
Рисунок 1 - График нагрузок
Определение требуемой мощности
Для определения требуемой мощности необходима знать солнечную инсоляцию в данном районе, КПД солнечных панелей и их площадь.
Таблица 1 - Солнечная инсоляция в г. Красноярске.
|
Месяц |
Инсоляция кВт•ч/мІ |
Продолжительность дня |
Суточная инсоляция кВт•ч/мІ |
|
|
Январь |
12,88 |
7: 39 |
0,429 |
|
|
Февраль |
41,16 |
9: 42 |
1,372 |
|
|
Март |
91,56 |
11: 51 |
3,052 |
|
|
Апрель |
124,32 |
14: 15 |
4,144 |
|
|
Май |
136,1 |
16: 22 |
4,537 |
|
|
Июнь |
173,6 |
17: 36 |
5,787 |
|
|
Июль |
161,84 |
17: 00 |
5,395 |
|
|
Август |
105,6 |
15: 04 |
3,520 |
|
|
Сентябрь |
68,04 |
12: 44 |
2,268 |
|
|
Октябрь |
45,64 |
10: 26 |
1,421 |
|
|
Ноябрь |
18,76 |
8: 14 |
0,625 |
|
|
Декабрь |
9,52 |
6: 59 |
0,317 |
Параметры выбранной солнечной панели:
Мощность: 260W,
Напряжение: 49,8 V,
КПД фотомодуля: 14,5%,
Рабочие параметры окруж. среды: - 40 + 85°C,
Габариты: 1580Ч1064Ч50mm
Стоимость: 12535,78 руб.
Определим количество солнечных панелей и занимаемую ими площадь:
Где - требуемая мощность с учетом потерь (0,145 - кпд солнечной панели; 0,85 - кпд АКБ; 0,95 - кпд инвертора); И - среднегодовое значение инсоляции в сутки; F - площадь, занимаемая солнечными панелями.
Площадь одной панели составляет 1,68112 мІ, тогда целое число панелей, исходя из полученной площади равно 40 штук. Площадь занимаемая 40 панелями составит:
Мощность вырабатываемая солнечной панелью:
Найдем мощность, которая будет выделятся из данной площади панелей:
По полученной мощности можно сделать вывод, что возможно максимально зарядить только 6 машин в сутки.
Выбор оборудования
Для солнечной станции нужно выбрать:
1) аккумуляторные батареи (АКБ) с запасом емкости на двое суток;
2) инвертор;
3) дополнительный источник питания.
Выбор АКБ
Емкость АКБ рассчитывается по следующей формуле:
С расчетом заряда АКБ на двое суток получим расчетную емкость равную 896.
солнечная зарядная станция автономная
Выбираем щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы40KL250, 48 вольт, 250, стоимость - 154000 рублей:
· Щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы не боятся холода, что характерно для Сибири (до - 50С);
· разрядов до нуля (реального нуля в вольтах);
· не боятся перезарядов;
· гарантия завода изготовителя 5 лет, фактический срок службы 25 лет.
К недостаткам можно отнести следующее
· Тяжелее и больше кислотных аккумуляторов в два раза при такой же емкости;
· Стоимость в два раза больше.
Как и все аккумуляторы требуют ухода, но очень простого - смотреть за уровнем электролита раз в полгода в первый год эксплуатации. При необходимости добавлять воды.
Количество АКБ:
Округляем до ближайшего значения в большую сторону штук.
Выбор инвертора
Инвертор - это, пожалуй, одно из ключевых устройств в системе и возможно, что его выбору следует уделить большее внимание, чем даже на сам источник выработки электроэнергии. Инвертор в электростанции производит преобразование постоянного электрического тока напряжением 12 - 48 Вольт, который получает от аккумуляторных батарей в переменный электрический ток напряжением 220 Вольт. Кроме того инвертор способен переносить разовые пиковые нагрузки, которые возникают при подключении некоторых электроприборов.
Выбор производится по 10 основным признакам:
1. Входное напряжение.
Выбор входного напряжения необходимо согласовывать с мощностью инвертора, поскольку с увеличением выходной мощности растут входные токи, что приводит к более тяжелым условиям работы транзисторов выходного каскада и к большим потерям на соединительных проводах. Снизить входные токи и соответственно уменьшить потери позволяет выбор более высокого входного напряжения, которое бывает одним из следующих: 12, 24, 48 В.
Рекомендуется выбирать напряжение:
12 В при мощности до 600 Вт,
24 В при мощности от 600 до 1500 Вт,
48 В при мощности более 1500 Вт.
2. Номинальная и пиковая выходная мощность.
В идеале, номинальная выходная мощность инвертора должна быть равна сумме мощностей всех нагрузок. Однако, в реальности чаще делают выбор по нагрузке с максимальной мощностью. При этом необходимо учитывать и пусковые токи всех нагрузок, которые могут быть в 10 раз больше рабочих. Умножив пусковой ток на напряжение (220 В) мы получим пусковую мощность, которая должна быть меньше пиковой.
3. Форма выходного напряжения (чистый синус, квазисинусоида, прямоугольная).
Квазисинусоида - это своего рода компромисс между прямоугольной формой и чистым синусом. Большинство синусоидальных моделей являются качественными, однако встречаются и ненадежные экземпляры.
4. Вес.
Одним из косвенных признаков качественных инверторов является их вес. Дело в том, что в дешевых некачественных моделях используют бестрансформаторную схему, которая подвержена выходу из строя в момент включения нагрузки из-за очень больших переходных токов. Соответственно, такие модели очень легкие.
Все, без исключения, качественные инверторы используют выходной трансформатор, который имеет большой вес. Грубо можно оценить вес по простой формуле - 1 килограмм на 100 Ватт выходной номинальной мощности, т.е. например 600 Вт - 6 кг. Если же 600-Ваттная модель имеет вес всего лишь 2-3 кг, то в ней точно нет выходного трансформатора.
5. Вентилятор охлаждения.
Если выбранная модель оснащена вентилятором для принудительного охлаждения, то стоит поинтересоваться, работает ли он всегда или только при перегреве, регулируется ли его скорость. В качественных моделях вентилятор отключается при небольшой нагрузке, делая работу инверторов абсолютно бесшумной.
6. Защиты.
Качественный инвертор должен обладать максимальным количеством защит:
от высокого и низкого напряжения аккумуляторной батареи,
от короткого замыкания (КЗ) по выходу,
от перегрузки по выходу,
от перегрева.
Наличие защит предотвратит выход из строя в экстренных ситуациях.
7. КПД.
Коэффициент полезного действия солнечного инвертора в конечном счете определяет сколько энергии будет потрачено впустую (просто на то, чтобы он работал). Современные модели имеют КПД 90-95%. При КПД ниже 90% более 10% энергии будет истрачено впустую, что не допустимо для солнечной электростанции, где каждый Ватт на счету.
8. Потребляемая мощность без нагрузки и в режиме ожидания.
Одним из важных параметров также является потребляемая мощность без нагрузки. Этот параметр должен быть в районе 1% от номинальной мощности. То есть, например, если номинальная мощность равна 600 Вт, то потребление без нагрузки должно быть около 6 Вт.
Если мы не собираемся каждый раз выключать инвертор для солнечной батареи после использования, то нужно выбирать модель с минимальным потреблением в режиме ожидания, чтобы минимум энергии тратился на поддержание работы системы. Большим плюсом в этом случае является наличие дежурного режима, потребление в котором сокращается еще более значительно.
9. Наличие дежурного режима (режима ожидания).
Наличие дежурного режима позволяет значительно сэкономить энергию, запасенную в аккумуляторах. Однако и здесь есть нюанс. Чтобы не возникло проблем с подключением нагрузок малой мощности, нужно, чтобы дежурный режим можно было отключать вручную. Поскольку, если его нельзя отключить, то может возникнуть ситуация, когда инвертор не выйдет из дежурного режима при подключении нагрузки (напримерзарядника сотового телефона).
10. Рабочий температурный диапазон.
Широкий температурный диапазон обычно указывает на то, что подразумевается не только бытовое, но и профессиональное использование устройства, что в свою очередь косвенно говорит о высоком качестве.
Технические характеристики:
· Модель: DS
· Емкость: 380V
· THD: ?3%
· Эффективная передача от постоянного тока к переменному: 80%~95%
· Выходной сигнал: Чистая синусоида
· Выход напряжения: 220VAC/230VAC/240VAC ± 0,5% или 120 В переменного тока ± 0,5% для опций
· Выходной частоты: 50HZ - 60HZ
· Батарея с разъемом под интерфейс: 333 режим
· Номинальная температура: 0ЎжЃ`45Ўж
· Предельная температура: ©\10ЎжЃ`70Ўж
· Номинальная влажность: 20% ~ 85% без конденсации
· Предельная влажность: 10% ~ 90% без конденсации
· Дисплей:
· Мощность: NORMAL/BACK UP/AULT дисплей с индикатором емкости батареи встроенный информационный дисплей
· Защита: от перенапряжения пониженного напряжения перегрузки и короткого замыкания
· Размеры: 553х260х523 (мм)
· N. W (КГ): 180
· G. W (КГ): 200
Выбор дополнительного источника питания
При выборе дизельного генератора в качестве дополнительного источника следует учитывать, что мощность электрогенератора должна превышать сумму мощностей всех подсоединяемых одновременно машин на 20-30%. Это обусловлено тем, что электростанция будет работать в наиболее оптимальном режиме лишь в том случае, когда подключенная к ней нагрузка не превышает 40-80% от номинальной мощности.
Таблица 1 - Параметры дизельного генератора
|
Дизельный генератор 24 кВт |
АД 24-Т400 (АД-24С-Т400-1Р, ДЭС 24) |
|
|
Постоянная мощность |
30 кВа / 24 кВт |
|
|
Резервная мощность |
33 кВа / 26,4 кВт |
|
|
Напряжение |
230/400 В |
|
|
Частота / скорость вращения |
50 Гц / 1500 об/мин |
|
|
Фазы / полюса |
3 фазы / 4 полюса |
|
|
Габариты электростанции открытой на раме |
1950X600X1200 мм |
|
|
Вес электростанции октрытой на раме |
650 кг |
|
|
Габариты электростанции в еврокожухе |
2050X900X1300 мм |
|
|
Вес электростанции в еврокожухе |
950 кг |
|
|
Щит управления с контроллером |
HGM6120 с ЖК дисплеем |
|
|
Расход топлива при 100% нагрузке |
6,6 л/ч |
|
|
Удельный расход топлива |
237 г/кВт*ч |
|
|
Топливный бак |
60 л |
|
|
Автономность |
мин.8 часов |
|
|
Условия эксплуатации |
: |
|
|
Техническое обслуживание |
каждые 250 моточасов или каждые 6 месяцев |
|
|
Высота над уровнем моря |
не более 1000 м |
|
|
Температура окружающей среды |
не более 40 0С |
|
|
Влажность |
не более 95% |
|
|
Двигатель |
BEARFORD K4102DS |
|
|
Номинальная мощность |
33 кВт |
|
|
Максимальная мощность |
36,3 кВт |
|
|
Объем двигателя |
3,298 л. |
|
|
Число и расположение цилиндров |
4, рядное, вертикальное |
|
|
Система впуска воздуха |
без наддува |
|
|
Охлаждение |
принудительное водовоздушное |
|
|
Система смазки |
комбинированная смазка под давлением и разбрызгиванием |
|
|
Управление вращением |
механическое |
|
|
Диаметр поршня |
102 мм |
|
|
Ход поршня |
105 мм |
|
|
Компрессия |
18: 1 |
|
|
Объем системы смазки |
13 л |
|
|
Объем системы охлаждения |
6 л |
|
|
Режим пуска |
электрический стартер 12 В |
|
|
Удельный расход топлива |
237 г/кВт*ч |
|
|
Удельный расход масла |
?1,63 г/кВт*ч |
|
|
Температура выхлопных газов |
<600 0С |
|
|
Диск крепления |
SAE 3# / 11,5" |
|
|
Генератор |
BEARFORD WT-184G |
|
|
Постоянная мощность |
24 кВт |
|
|
Тип |
бесщеточный с самовозбуждением |
|
|
Количество опорных подшипников |
одноопорный |
|
|
Фактор мощности (cos ц) |
0,8 |
|
|
КПД |
93% |
|
|
Обмотка |
2/3 |
|
|
Тип обмотки |
12 |
|
|
Класс защиты обмоток |
IP 22 |
|
|
Класс изоляции |
Н |
|
|
Максимальная скорость |
2250 об/мин |
|
|
Регулятор напряжения |
автоматический AVR |
|
|
Нестабильность выходного напряжения в установившемся режиме: |
+/ - 1,0% |
|
|
Нестабильность выходного напряжения в переходном режиме: |
?+20%,? 15% (60%In, cosц = 0,4 сдвиг фазы) |
|
|
Регулируемый диапазон напряжения |
+/ - 5% |
|
|
Искажение формы сигнала без нагрузки |
?5% (линейного напряжения). |
|
|
Форма волны NEMA = TIF |
< 50 |
|
|
Форма волны I. E. C = THF |
3 |
|
|
Ток короткого напряжения |
300% |
Литература
1 http://www.gc-azimut.ru/bearford_ad_24
2 http://www.schneider-electric.ru/sites/russia/ru/general/search/search-result. page сопротивление
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Потенциал и сферы использования солнечной энергии, которая трансформируется в другие формы: энергию биомассы, ветра или воды. Механизм действия солнечных коллекторов и систем, тепловых электростанций, фотоэлектрических систем. Солнечная архитектура.
курсовая работа [420,7 K], добавлен 07.05.2011Применение солнечных электростанций, их виды и типы. Направления научных исследований в солнечной энергетике. Фотоэлемент в освещении зданий, солнечные коллекторы, водонагреватели, солнечный транспорт. Крупнейшие фотовольтаические электростанции мира.
реферат [30,7 K], добавлен 02.05.2010Определение основных достоинств и недостатков солнечной энергетики при исследовании перспектив её развития. Изучение устройства и действия наземных солнечных установок и космических солнечных станций. Методические разработки темы "Солнечная энергетика".
курсовая работа [88,1 K], добавлен 27.01.2011Обзор технологий и развитие электроустановок солнечных электростанций. Машина Стирлинга и принцип ее действия. Производство электроэнергии с помощью солнечных батарей. Использования солнечной энергии в различных отраслях производства промышленности.
реферат [62,3 K], добавлен 10.02.2012История открытия солнечной энергии. Принцип действия и свойства солнечных панелей. Типы батарей: маломощные, универсальные и панели солнечных элементов. Меры безопасности при эксплуатации и экономическая выгода применения солнечной системы отопления.
презентация [3,1 M], добавлен 13.05.2014Общие сведения о солнце как источнике энергии. История открытия и использование энергии солнца. Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения. Сущность и виды солнечных батарей. "За" и "против" использования солнечной энергии.
реферат [999,0 K], добавлен 22.12.2010Сравнительный анализ солнечной и геотермальной энергетики. Экономическое обоснование разработки геотермальных месторождений. Реструктуризация энергетики Камчатской области и Курильских островов. Использование солнечной энергии, типы гелиоэлектростанций.
реферат [2,3 M], добавлен 14.12.2012Особенности развития солнечной энергетики в мире, возможность реализации такого оборудования на территории Республики Беларусь. Разработка базы данных для оценки характеристик и стоимости оборудования солнечной энергетики и его использования в РБ.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 02.05.2012Энергия солнца. Гелиоустановки на широте 60°. Преобразователи солнечной энергии. Космические солнечные электростанции. Солнцемобиль сегодня. Россия, Украина и солнечная энергетика. Некоторые мировые изобретения. Новый солнечный модуль.
реферат [879,0 K], добавлен 20.10.2006Общее понятие энергии, ее виды, функции и роль в современном мире. Классификация первичных энергоресурсов. Основные преимущества солнечной энергетики. Основные перспективы использования в Беларуси гидроэлектростанций и ветроэнергетических установок.
курсовая работа [517,5 K], добавлен 12.01.2015Принцип действия, достоинства, недостатки солнечных батарей. Погодные условия и количество солнечного излучения г. Владивостока. Сравнение ламповых, светодиодных и аккумуляторных светильников. Рабочие схемы проекта с описанием используемого оборудования.
дипломная работа [526,1 K], добавлен 20.05.2011Ветроэлектростанции, их характеристики. Разновидности геотермальных электростанций, их применения в децентрализованных системах электроснабжения. Основные способы преобразования энергии биотопливa в электроэнергию. Классификация солнечных электростанций.
реферат [202,6 K], добавлен 10.06.2014Солнечная энергетика. История развития солнечной энергетики. Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения. Достоинства и недостатки использования солнечной энергетики. Типы фотоэлектрических элементов. Технологии солнечной энергетики.
реферат [19,4 K], добавлен 30.07.2008Характеристика электрических станций различного типа. Устройство конденсационных тепловых, теплофикационных, атомных, дизельных электростанций, гидро-, ветроэлектростанций, газотурбинных установок. Регулирование напряжения и возмещение резерва мощности.
курсовая работа [240,4 K], добавлен 10.10.2013Количество солнечной энергии, попадающей на Землю, ее использование человеком. Способы пассивного применения солнечной энергии. Солнечные коллекторы. Технологический цикл солнечных тепловых электростанций. Промышленные фотоэлектрические установки.
презентация [3,3 M], добавлен 06.12.2015Альтернативные источники энергии. Понятие и экономические аспекты ветроэнергетики, мощность ветрогенератора. Приливная электростанция, энергия волн, приливов и течений. Типы солнечных электростанций, фотобатареи. Понятие геотермальной энергетики.
презентация [19,5 M], добавлен 16.03.2011Анализ мировых аспектов развития солнечной электроэнергетики. Изучение опыта развитых стран в сфере решения технических и экономических проблем эксплуатации солнечных электрических станций различных видов. Оценка положения дел в энергосистеме Казахстана.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 07.07.2015Природные ресурсы, используемые в энергетике. Выбор типа и расчет количества аккумуляторных батарей для системы автономного электроснабжения. Расчет фотоэлектрических модулей нагрузок. Электроснабжение автономного объекта с помощью солнечных панелей.
дипломная работа [6,9 M], добавлен 27.10.2011Возрастание интереса к проблеме использования солнечной энергии. Разные факторы, ограничивающие мощность солнечной энергетики. Современная концепция использования солнечной энергии. Использование океанской энергии. Принцип действия всех ветродвигателей.
реферат [57,6 K], добавлен 20.08.2014Расчет электрических нагрузок предприятия. Определение центра электрических нагрузок. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения. Компенсация реактивной мощности в сетях общего назначения.
курсовая работа [255,8 K], добавлен 12.11.2013
