Электроснабжение солнечного дома

Аннотация

Пояснительная записка содержит 14 страниц, в том числе, 1 рисунок, 1 таблица, 9 источников. Графическая часть выполнена на 3 листах формата А1.

В данном курсовом проекте рассмотрены вопросы расчета солнечной системы энергоснабжения, выбора кабелей и проводов для питания элементов; выбор управляющей аппаратуры.

Во время выполнения курсового проекта принимаем технические решения, опирающиеся на существующие материалы, ГОСТы и исследования в области солнечной индустрии.

Содержание

Введение

. Энергоснабжение солнечного дома

.1 Общие сведения

.2 Суточное энергопотребление системы

.3 Месячное энергопотребление системы

.4 Схема электроснабжения

. Выбор оборудования

.1 Выбор оборудования автономного энергоснабжения

.2 Выбор аккумуляторных батарей

.3 Выбор инвертора

.4 Выбор регулятора заряда

.5 Выбор автомата

.6 Выбор проводки системы

.7 Выбор фотоэлектрического модуля

. Экономическая часть

.1 Капитальные вложения

Заключение

Список использованных источников

Введение

Использование энергии солнца позволяет экономить дорогую электроэнергию, поставляемую в дома энергетическими компаниями, и даже зарабатывать на поставках энергии в электрическую сеть, если таковое предусмотрено местным законодательством.

Главная составляющая домашней солнечной электростанции - солнечные батареи, или фотоэлектрические панели, как их еще называют. Их назначение - прямое преобразование солнечной энергии в электрическую. Они не смогут работать самостоятельно без вспомогательного оборудования. Таким оборудованием является: инвертор, аккумуляторные батареи, регулятор заряда и автоматы.

1. Энергоснабжение солнечного дома

1.1 Общие сведения

Нередко возникают споры о том, целесообразно ли использовать солнечные батареи для автономного электроснабжения жилища. На первый взгляд кажется, что энергия солнца - дармовая, бесплатная. Но оборудование для превращения этой энергии в электричество стоит довольно дорого. Для оценки экономической целесообразности вложений в такое оборудование необходимо сравнить текущие затраты на электроэнергию с разовыми капитальными затратами.

1.2 Суточное энергопотребление системы

Суточная нагрузка складывается из работы телевизора, электрочайника, электронасоса, холодильника и диодных ламп. Остальные приборы включаются реже необходимых для жизнеобеспечения.

+ 500 + 300 + 2400 + 270 = 3,65кВт.ч

1.3 Месячное энергопотребление системы

Месячная нагрузка складывается из суммарной нагрузки в течении месяца, то есть 31 день.

,65 ∙ 31 + (3,65/2) = 114,9 кВт

1.4 Схема электроснабжения

Рассмотрим схему подключения оборудования, состоящую непосредственно из фотоэлектрических модулей, регулятора заряда, инвертора, прерывателя, аккумуляторных батарей, автомата-выключателя и распределительного щита.

Рисунок 1 - Схема электроснабжения

2. Выбор оборудования

2.1 Выбор оборудования автономного энергоснабжения

Солнечной батареей производится генерирование электрического тока в дневное время и с помощью контроллеров заряжается аккумуляторная батарея (АБ). Уровень заряда АБ контролируется автоматически. С помощью инвертора происходит преобразование постоянного напряжения аккумуляторной батареи в переменное 220В.

Для эффективности работы солнечной системы целесообразно заменить бытовые электроприборы, потребляющие большое количество электроэнергии, приборами, которые расходуют меньше электроэнергии.

Так же выгодной заменой будет демонтаж электронагревателя и монтаж системы нагрева воды от солнечных батарей.

Рассмотрим энергопотребление бытовых приборов установленных в доме.

Таблица 1

Энергопотребление бытовых приборов

2.2 Выбор аккумуляторных батарей

Выбор батарей производится расчетным путем. Рассчитываем емкость.

Суммарная мощность потребителей равна 3650 Вт.ч

Глубина разряда 50%

Номинальное напряжение 12В

Расчетная емкость:

/(12∙0,5)=608,3 А.ч.

Произведем более точный расчет емкости аккумуляторной батареи.

Работа в автономном режиме равняется 3 пасмурным дням, то есть 72 часа.

Среднее потребление в сутки:

Р = 3650/24 = 152,08 Вт.ч

Емкость батареи:

Е = (152,08/12)∙72 ∙ 1,2 = 1094,97 А.ч.≈1100 А.ч.

Учитываем, что батареи в реальности не работают в расчетных условиях. Поэтому выбираем батареи с запасом емкости 10-20%.

,97 ∙ 1,20 = 1313, 964 А.ч.≈1400 А.ч.

Выбираем аккумулятор HAZE HZB 12-230.

Номинальная ёмкость - 230 Ач Технология - AGM Вес - 71 кг

Стоимость 32000 руб.

Определяем число аккумуляторов:

/230=6,08≈7штук

.3 Выбор инвертора

Мощность инвертора подбирается, исходя из суммарной мощности подключенных одновременно электроприборов плюс не менее 25% запаса мощности. При выборе инвертора необходимо помнить, что некоторые электробытовые приборы в момент пуска потребляют мощность, в несколько раз превышающую паспортную.

Потребляемая мощность в сутки: 3650 Вт.ч

∙ 1,25 = 4562,5 Вт.

Требуемая мощность инвертора 4562,5 Вт.

Выбираем инвертор:

Mobilen SP 5000

Технические характеристики:

Размер: 500 х 169 х 152 мм

Подключается к сети напряжением: 12 В Напряжение на выходе: 220 В Мощность на выходе: 5000 Вт, 10000 Вт (пиковая) КПД: 85 - 90%

Форма выходного сигнала: модифицированная синусоида Защита от перегрева и перегрузки

Стоимость 44500 руб.

2.4 Выбор регулятора заряда

Выбираем контролер заряда 12В МРРТ 50А.

Стоимость 8500 руб.

2.5 Выбор автомата

Выбираем автоматический выключатель 12В АВ 250А.

Стоимость 700руб.

.6 Выбор проводки системы

Проводка системы складывается из двух типов проводов.

Силовые провода идущие от солнечных панелей к зарядке аккумуляторов и провода идущие на систему электроснабжения. Так как система наша система не требует больших нагрузок, то будем выбирать кабель ВВГ 3x2.5.

Стоимость 45 руб. за 1 метр.

Технические характеристики:

Условия эксплуатации и монтажа:

Прокладка - в кабельной канализации, тоннелях, помещениях, по стенам зданий и сооружений и на открытом воздухе при температуре не ниже -15 С. Не рекомендуется прокладка в земле;

монтажные радиусы изгиба при прокладке - не менее 10 и 7,5 наружных диаметров соответственно для одножильных и многожильных кабелей;

рабочая температура эксплуатации - от -50 до +50С;

длительно допустимая температура нагрева жил при эксплуатации - 70С;

допустимый нагрев жил в аварийном режиме - 80С при длительности не более 8 часов в сутки и 1000 часов за весь срок службы;

срок службы в нормальных условиях эксплуатации не менее 30 лет.

Электрические характеристики:

для кабелей на напряжение 0,66 и 1 кВ:

при сечении 2,5-4,0 мм2 - 10;

для кабелей на напряжение 6 кВ - 50;

сопротивление изоляции при длительно допустимой температуре нагрева жил, МОм/км, не менее для кабелей на напряжение 0,66 и 1 кВ - 0,005;

для кабелей на напряжение 6 кВ - 0,05;

максимальное рабочее напряжение электрической сети, кВ:

для кабелей на напряжение 0,66 кВ - 0,72;

для кабелей на напряжение 1 кВ - 1,2;

для кабелей на напряжение 6 кВ - 7,2.

Посчитаем сколько нужно кабеля:

Площадь дома 80 м². Примем что размеры дома 8x10м.

Считаем суммарную длину провода для разводки:

∙10 = 80м

Суммарная длина провода для розеток, выключателей:

∙3∙3 = 45м

Суммарная длина всех проводов:

+45 = 125м.

Нам требуется 125 метров для монтажа электрической системы.

2.7 Выбор фотоэлектрического модуля

Выбор производим исходя из потребляемой мощности.

Потребляемая мощность 3650 Вт.

Применяем монокристаллические солнечные панели.

Возьмем солнечную батарею Exmork 150Вт. 12В. Моно.

Температурные режимы работы

Оптимальная температура без потери мощности: до +47°C Рабочий диапазон: от -40°C до +85°C

Степень герметизации: IP 65 (корпус, распределительная коробка)

Паспортная мощность 150 Вт.

Номинальное напряжение 12 В.

Стоимость 9600 руб.

Считаем требуемое количество модулей:

/150=24.3≈25 штук

бытовой осветительный солнечный инвертор

3. Экономическая часть

3.1 Капитальные вложения

Технико-экономическое сравнение вариантов является завершающим этапом расчетов. Оно позволяет из технически равноценных вариантов определить наиболее экономичный. В экономическом анализе учитываются только те затраты денежных средств, которые для вариантов различны. Статьи расходов, которые для сравниваемых вариантов одинаковы, во внимание не принимаются.

Капитальные вложения в систему К₁, руб. вычисляются по формуле:

, (2.1)

где - капитальные вложения в фотоэлектрические модули, руб.;

 - капитальные вложения в аккумуляторные батареи, руб.;

 - капитальные вложения в аппаратуру управления, руб.;

 - капитальные вложения в арматуру крепления, руб.;

 - дополнительные капитальные вложения, руб.

- стоимость монтажа системы, руб.

Капитальные вложения в фотоэлектрические модули , руб. вычисляются по формуле:

, (2.2)

где  - цена одного фотоэлектрического модуля, руб.;

 - количество модулей, шт.

Капитальные вложения в аккумуляторные батареи , руб. вычисляются по формуле:

, (2.3)

где  - цена одной аккумуляторной батареи, руб.;

 - количество аккумуляторных батарей, шт.

Капитальные вложения в аппаратуру управления , руб. вычисляются по формуле:

, (2.4)

где  - цена аппаратуры управления, руб.;

 - количество блоков автоматики, шт.

Капитальные вложения в арматуру крепления , руб. вычисляются по формуле:

, (2.5)

где  - цена одного крепления, руб.;

 - количество креплений, шт.

Дополнительные капитальные вложения , руб. вычисляются по формуле:

, (2.6)

где  - цена кабельных стяжек и изоляции, руб.;

 - количество кабельных стяжек и изоляции, шт.

Стоимость монтажа системы солнечного энергоснабжения дома: 250000руб.

При проектировании были определены электрические нагрузки от бытовых и осветительных электроприборов; выбраны кабели распределительной сети; определена мощность и основные параметры инвертора. Для полученной схемы электроснабжения были определены значения потребляемой мощности. В процессе проектирования решалась задача компенсации пиковой мощности.

Принимались технические решения, основанные на передовом опыте проектирования подобных объектов, основной и отраслевой нормативно-технической документации. Использовано современное оборудование зарубежных и отечественных производителей.

В результате выполненного проектирования разработана система электроснабжения солнечного дома, отвечающая современным требованиям, предъявляемым к электрической системе.

Список использованных источников

1. http://allterra.biz/?page_id=69

2.      http://khd2.narod.ru/gratis/solbat.htm

.        http://www.apxu.ru/article/nontradit/autonom/auto.htm

. http://old.homeforlife.ru/sposobiekonomiielektroenergii/99-sposobiekonomiielektroenergii/667-sistemasolnechnogoenergosberejenia

.        http://hw4.ru/solar-panels

. http://www.solarbat.info/raschet-fotoeleketricheskoi-sistemi/vibor-avtonomnoi-solnechnoi-sistemi

.        http://www.newpolus.ru/solar_220V.html

.        http://vostokteploservis.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=169&Itemid=197

.        http://solar56.ru/content/солнечные-панели