Возобновляемые источники энергии

Округляя до ближайшего номинального значения, получаем 1 мм2.Максимальный допустимый ток медного провода сечением 1 мм2, согласно ПУЭ, таблица1.3.4, равняется 17 А, условие по току выполняется. Аналогичным образом рассчитаем сечение кабеля от контроллера заряда до АКБ. С учетом того, что напряжение АКБ равняется 48 В, а длина кабеля от контроллера заряда до АКБ - 2 м.В.Ом., мм2.Округляя до ближайшего номинального значения, получаем 1 мм2.Максимальный допустимый ток медного провода сечением 1 мм2, согласно ПУЭ, равняется 17 А, условие по току не выполняется. Поэтому выбираем кабель сечением 8 мм2 с допустимым длительным током 62 А.Аналогичным образом рассчитаем сечение кабеля от АКБ до инвертора по формулам. С учетом того, что напряжение АКБ равняется 48 В, а длина кабеля от инвертора до АКБ - 2 м.В.Ом.мм2.Округляя до ближайшего номинального значения, получаем 0,5 мм2.Максимальный допустимый ток медного провода сечением 0,5 мм2, согласно ПУЭ, равняется 11 А, условие по току выполняется. Аналогично рассчитаем сечение кабеля от инвертора до потребителей по формулам. Учтем, что напряжение номинальное равняется 220 В, длина кабеля 260 м.В.Ом.мм2Округляя до ближайшего номинального значения, получаем 1 мм2. Максимальный допустимый ток медного провода сечением 1 мм2, согласно ПУЭ, равняется 17 А, условие по току выполняется. Аналогично рассчитаем сечение кабеля от блока питания AC 220 / DC 12 до светодиодной ленты по формулам. Учтем, что номинальное напряжение блока питания равняется 12 В, длина кабеля 10 м.В.Ом.мм2.Округляя до ближайшего номинального значения, получаем 0,5 мм2.Максимальный допустимы ток медного провода сечением 0,5 мм2, согласно ПУЭ, равняется 11 А, условие по току выполняется. Так как питание периферии на напряжении 5 В очень слаботочное, порядка 8-70 мА, то будем использовать кабель UTP 2х2х0,5 - 2 пары по 2 одножильных провода сечением 0,5 мм2. Как уже было рассмотрено ранее, допустимый ток для такого сечения равен 11 А. Сведем результаты расчетов по выбору кабельных линий в таблицу 5.7.Таблица 5.7 – Результаты расчета кабельных линийКонечные пунктыТип кабеляДлина кабеляот солнечных панелей до контроллера зарядаВВГнг 2х11от контроллера до АКБВВГнг 2х81от АКБ до инвертораВВГнг 2х0,51от инвертора до преобразователяВВГнг 2х1130от преобразователя до RGB-лентыШВВП 2х0,55от платы расширения до периферии комплектаUTP 2х2х0,512РЕЗЕРВНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ 220 В.Повышение надежности электроснабженияУчитывая непостоянство выработки электроэнергии от солнечных панелей, необходимо предусмотреть резервное питание аккумуляторных батарей от сети. В качестве источника для резервного питания аккумуляторных батарей будем использовать сеть освещения парковочного пространства, напряжение которой составляет 220 (В).Для реализации системы резервного питания нам понадобятся:• Модуль управления зарядом аккумулятора от сети 220 В; • Балансир для зарядного устройства.Модуль управления зарядом аккумулятора от сети 220 В основан на контроллере разряда АКБ и электромагнитном реле. Данный модуль предназначен для измерения уровня разряда аккумуляторной батареи и его последующей зарядки от сети 220 В, в случае снижения уровня заряда ниже минимально допустимого уровня, благодаря срабатыванию реле. Внешний облик модуля управления зарядом АКБ с контроллера разряда «XH-M602» представлен на рисунке 5.9.Модуль управления зарядом АКБ «XH-M602»В нашем случае нам необходимо обеспечить зарядку 4-х аккумуляторных батарей по 12 В каждая и для предотвращения дисбаланса заряда АКБ при подключении резервного зарядного устройства к одной из аккумуляторных батарей необходимо предусмотреть балансирующее устройство (балансир), рассчитанное на суммарное напряжение АКБ – 48 В.Внешний облик балансирующего устройства «HA02» для АКБ, рассчитанного на 48 В, представлен на рисунке.Балансирующее устройство «HA02» для АКБCхема соединения модуля управления зарядки АКБ от резервной сети 220 с балансирующим устройством и аккумуляторными батареями представлена на рисунке.Схема обеспечения резервного питания АКБ от сети 220 (В)Потребители энергии и их параметры при расчете модуля (16 комплектов, 48 датчиков):НаименованиепотребителяКол-во,штМощность,ВтСуммарная потребляемая мощность, ВтДневноевре-мя работы, час/сутНочное вре-мяработы, час/сутNodeMcu 8266 V2 Lua161,117,61212Трехканальное реле SRD-5v-dc SongleRelay161,0516,81212Ультразвуковойдатчик JSN-SR04T480,157,21212RGB-лента SMD5050-60-80024122881212Блок питания пар-ковочного модуля AC 220/ DС 12 (В), 80 (Вт)163,6558,41212Raspberrypi 3 model B+115151212Монитор LED DEXP H24E7000M113131212Просуммируем мощность указанных потребителей для определения суммарной мощности нагрузки, с учетом того, что все потребители будут работать одновременно.Вт∙ч.4992Вт∙ч.9984TСС – продолжительность светового дня – время активной работы солнечной батареи на максимальную мощность при высоком солнечном излучении. Примем равной 4,5 часам (основываясь на данных из источника, минимальная продолжительность светового дня для Южного Урала составляет 0,5 часов в день в январе, а максимальная – 8,5 часов в день в июле, выберем среднее этих двух величин).солнечной панели DELTA BST 360-24 M МОНОВыберем 8 солнечных панелей HVL-360/HJT, суммарной мощностью 2880 Втсоединённых параллельно-последовательно. Ветрогенератор вертикальный NE-400SV. [400W / 12/24V ]Технические характеристики гибридной системы электроснабжения «ЭнергоDaр» представлены в таблице.Технические характеристики одной гибридной системы электроснабжения «ЭнергоDaр»Технические характеристикиВеличинаМощность солнечных панелей, (Вт)300Мощность ветрогенератора, (Вт)400Емкость АКБ, (А∙ч)240Во втором случае у нас будет 5 таких комплектов, где 1 комплект состоит из:• 2 солнечных панели «ЭнергоDaр SY-150WM» • 2 аккумуляторных батареи «Delta GEL 12-120» • 1 вертикально-осевой ветрогенератор «NE-400SV» • 1 контроллер заряда «Delta PWM 2430» • 1 контроллер заряда «Delta PWM 2440» • 1 инвертор «ROBITON CN100USB-100» ЛИБО!!! ВМЕСТО 8 солнечных панелей DELTA BST 360-24 M МОНО, суммарной мощностью 2880 Вт соединённых параллельно-последовательно поставить гибридную установку из солнечной панели и ветрогенератора.Такая гибридная система электроснабжения с солнечной панелью и ветрогенератором «ЭнергоDaр» предназначена для обеспечения автономной работы нагрузки с мощностью потребления равной 100 Вт. Таким образом,для автономного обеспечения нагрузки мощностью Вт понадобится 5 гибридных систем электроснабжения «ЭнергоDaр». Технические характеристики гибридной системы электроснабжения «ЭнергоDaр» представлены в таблице.Технические характеристики одной гибридной системы электроснабжения «ЭнергоDaр»Технические характеристикиВеличинаМощность солнечных панелей, (Вт)300Мощность ветрогенератора, (Вт)400Емкость АКБ, (240Солнечная панель ЭнергоDар SY-150WM. Mono / 150W / 18VВетрогенератор вертикальный NE-400SV. [400W / 12/24V ]Аккумулятор Delta GEL 12-120. GEL [120Ah / 12V ]• 1 контроллер заряда «Delta PWM 2430» для солнечной панели.ХарактеристикиВеличинаМаксимальный ток заряда АКБ, (А)30Номинальное напряжение аккумулятора, (В)12/24Максимальное входное напряжениесолнечных батарей, (В)55Максимальный ток нагрузки, (А)30Макс. Собственное потребление13 мА (12 В) и 15 мА (24 В)• 1 контроллер заряда «Delta PWM 2440» для ветрогенератора.ХарактеристикиВеличинаМаксимальный ток заряда АКБ, (А)40Номинальное напряжение аккумулятора, (В)12/24Максимальное входное напряжениесолнечных батарей, (В)55Максимальный ток нагрузки, (А)20Макс. Собственное потребление13 мА (12 В) и 15 мА (24 В)• 1 инвертор «ROBITON CN100USB-100»Технические характеристики:Входное напряжение: 12 В. (10-15В DC)Выходное напряжение: 220-240В ~ 50/60ГцМаксимальная постоянная мощность: 100ВтДопустимая пиковая мощность: 200ВтКПД: 90%Отключение при недостаточном входном напряжении: 10ВВо втором случае у нас будет 5 таких комплектов, где 1 комплект состоит из:• 2 солнечных панели «ЭнергоDaр SY-150WM» • 2 аккумуляторных батареи «Delta GEL 12-120» • 1 вертикально-осевой ветрогенератор «NE-400SV» • 1 контроллер заряда «Delta PWM 2430» • 1 контроллер заряда «Delta PWM 2440» • 1 инвертор «ROBITON CN100USB-100» Заключение Проведенные в работе исследования дают основания сделать следующие выводы: 1. Анализ возможностей альтернативной энергии позволяет использовать ветро-солнечные установки для автономного энергоснабжения.2. Эффективное использование современных решений в области фотоэлектрических источников энергии и силовой преобразовательной техники обусловливает целесообразность применения ФЭУ для автономного электропитания.