莫斯科地区使用太阳能的经验：支持，反对和需要谁

哈Ha！ 我叫Yaroslav Medoks，在Sbertekh从事公司投资业务的技术。 在本说明中，我们将讨论莫斯科附近的一栋非常普通的郊区房屋，该房屋的主人一时兴起，成为测试太阳能的试验场。



2008年，我很幸运在莫斯科附近的SNT买了房子。 在解决过程中，事实证明，定期关闭电源的时间间隔是不同的，通常是很小的时间间隔。 这造成了很大的不便，因为房子全是电的，所以没有煤气。 而当所有东西都是电的时候，例如加热或烹饪，那么一生都需要一个相当大的峰值功率。 好吧，假设至少6 kW。 发电机立即成为备用电源。 然而，这种功率的发电机是笨重，响亮且令人不愉快的结构，因此仅在长时间停电的情况下才被视为替代能源。 同时，为了确保在乡间别墅中的舒适住宿，决定使用逆变器和电池。 即 制作一种UPS，但要覆盖整个房子 乍一看，任务非常简单。

但是，正如他们所说，越深入森林，木柴就越多。 由于以这样的峰值功率提供不间断电源并不是一件便宜的事，因此我必须仔细研究该主题，以免被误解。 例如，选择电池类型，确定最小容量，然后选择逆变器类型。 而且，如果对电池的一切了解都差不多，那么就有很多逆变器，包括俄罗斯的逆变器。 在这里，我将做一点题外话。 除了定期停电外，村里的每栋房屋在通过网络获得的最大电力方面都非常有限。 然后这个想法浮出水面：在峰值负载期间，切换到逆变器，而不依赖于不稳定的220V网络。

因此，除了功率，输出电压的正弦形状，自动重启之外，还需要在超过功耗的阈值时自动切换到逆变器。 设备范围已急剧缩小。 事实证明，在我们的市场中，几乎只有模型（2010）不仅可以转换为发电，而且还知道如何支持网络，即 用可逆方式增加从网络接收的功率。 这是Xantrex XW模型。 这不是逆变器，而是一件艺术品：它有两个220V输入-一个网络和一个具有自动发电机输入的发电机，它具有很多电池设置，各种阈值。 有一个负载分配功能，可将能量回馈给网络以及许多其他有用的功能。 但是，最重要的是，该逆变器最初被视为房屋供电系统的中心，并且该中心不仅可以从网络和发电机中获取能量，而且还可以从其他来源获取能量-太阳，风，小型水力发电站等。

为此，将适当的能量转换器和控制器添加到系统中，组合成专有的Xanbus网络并协同工作。

总的来说，为了适应具有系统意识的IT专家，我们选择了最“精密”的Xantrex XW6048逆变器和四个串联的200 Ah AGM电池。 这是目前解决问题并感动未来的解决方案，但是对于这笔钱来说并不可惜。 正是在这一刻，屋顶上太阳能电池板的出现只是时间问题，而不是“是否有必要？”的问题。 屋顶的成功配置也促进了这一点：大约45度的坡度和向南的定向。 但是，汽油发电机出现的较早:) 应当指出，在几年内发电机仅启动了两次，大多数断电都由带有电池的逆变器来阻止。 为了获得最大的舒适度，制造了基于Arduino的自动启动控制器，并实现了简单的继电器自动化，用于断开未保留的负载（例如，现场的铁杆或加热的毛巾架）。 所有这些都是在2010年安装的。

但是，如上所述，太阳能电池板的外观是预定的。 2014年，出现了6,320瓦单晶FSM-320M面板。
它们很容易在Internet上找到。 以这种方式安装的总功率为1920瓦。 您还记得，混合逆变器可以从网络和电池中补充能量，因此最大功耗不必与面板的最大功率一致。 当然，除了带有电线，连接器，保险丝的面板外，我还需要一个MPPT控制器*，它来自同一设备系列，但已经在施耐德电气的支持之下。 反过来，它通过Xanbus与逆变器连接，并确保设备的联合运行，并在存在Sun的情况下自动减少网络的能耗。


图1从太阳和从220V网络接收的能量比较。 期间为2016年2月至12月。

这是一些数字。 明显的能源生产始于2月，一直持续到10月。 条形图显示了2016年的统计数据（一月份除外）。 橙色表示从太阳接收多少能量（Wh），蓝色表示从网络接收多少能量。 显然，即使在夏天，也不可能过渡到太阳。 但是，如果房屋中有天然气，则最耗能的过程：供暖，生活热水和烹饪可从总体平衡中排除。 然后在夏天，您可以完全依靠太阳能生活。

一些数字。 在高峰时，从太阳接收的功率可以达到2200瓦，通常在凉爽而晴朗的天气（例如，四月或夏季和秋季之交），通常会发生这种情况。 白天最多可以收集12千瓦时的最大电量，而峰值功率很少超过1600瓦。 还应注意，如果电池已充电且房屋中的负载较小，则太阳的潜力将得到充分利用。 在国外，他们允许将多余的能量出售给网络，从而使用100％的太阳能电池板。 希望在我国也将类似的做法合法化，这将为太阳能的发展提供良好的动力。

一种或另一种方式，但随着太阳能电池板的出现，间歇性的短暂停电不再令人恐惧。 通常，如果有一个类似的系统带有备用电源和电池，那么只要有一个额外的低功率备用发电机（例如1.5 kW）就足够了，该备用发电机可为电池充电并在房屋内实现最低消耗。 峰值可以被逆变器从电池覆盖。

但是，太阳能并不是从太阳获取能量的唯一途径。 有一种更有效的方法，即使用特殊的收集器收集太阳能。 它们在南欧国家非常普遍。 如果没有用于加热的气体和热水，则该方法特别有吸引力。 在收集器的帮助下，无需其他转换即可直接获得热量。 收集器的主要类型是真空和扁平的。 真空吸尘器在冬天保持工作量不变，而在夏天则更便宜且工作得更好。 剩下的决定是选择什么，通常决定安装。 在阅读了有关各种太阳能收集器和基于它们的系统的评论后，我决定安装一个类似的系统。 由于太阳能对我来说不是冬季生存的问题，因此我选择了俄罗斯产Solar的扁平收集器。 2015年，两个集热器位于太阳能电池板旁边的屋顶上。 根据制造商的说法，这种收集器的功率约为1.5 kW，即 装机功率约为3 kW。 事实证明，它甚至比已安装的电动太阳能电池板还要强大。



与太阳能电池板相比，安装太阳能收集器是一项更加艰巨的任务，因为将其集成到房屋的供热系统中还有更多选择。 例如，它只能用于生活热水，或用作加热系统中的附加热源。 各种中间选项是可能的。 同时，有必要排除冬季系统的冻结，以及夏季太阳太热导致系统过热的情况。 并且仍然需要保护以免被热水烫伤。 好吧，当然，有必要铺设绝缘管道，安装泵站和膨胀水箱，连接到热交换器，安装控制电子设备。 我将所有这些工作委托给一家专业公司。 然后，他与专业人员协商，确定了基本的工作计划。 目标（除了工程风扇外）很简单：在准备热水和暖气时节省能源。 让我提醒您，煤气尚未带入房屋。


图2太阳能装置的协调方案。

整个系统的核心是一个带两个热交换器盘管的300升热水锅炉。 串联连接的太阳能收集器连接到下部热交换器。 这是太阳能进入供暖系统和生活热水的唯一“入口”。 太阳使锅炉中的水变暖，热水上升并向第二个上部盘管换热器放热，该换热器与单回路家庭供暖系统串联。 因此，在加热系统中，我们得到了两个完全隔离的电路-太阳能和主电路以及一个电锅炉。 它们充满了防冻剂，并且在阳光下-具有广泛的工作温度范围。 热量通过DHW系统中的水进行交换。 结果，在晴天时，我们会同时获得热水和供暖用的热量。 并且即使在夏天，例如对于浴室，也需要供暖。 一路上，由于加热系统中热量的选择，解决了保护锅炉免于过热的任务。 尽管以防万一，设想强制热水再循环以释放多余的热量。 展望未来，我要说的是，在观察系统期间，热水的温度没有升高到60摄氏度以上。 生成的系统具有以下属性：

• 独立的热源集成到单个系统中：太阳能收集器，电锅炉，加热器。
• 在晴天，用于加热水和暖气的电力消耗减少了。
• 锅炉中设有蓄热装置，以使加热系统运行平稳，并在短期停电时为房屋提供热量。 此外，在冬天（没有阳光的情况下），该特性也很重要，因为水通过锅炉的上部热交换器由加热系统的回流管加热。 关闭锅炉后，水会向加热系统释放热量。
• 在淡季为房子加温的时间已减少。 此外，房屋的平均温度在无人居住期间升高，并关闭暖气。
• 太阳在房屋能量平衡中的总份额从6-7％增加到约15-20％。

如您所见，该系统非常有效，可以实现目标。 但是，到目前为止，所有陈述都是定性的。 或基于测量，但是测量本身无法用于控制算法的收集，分析和使用。 例如，在控制循环泵的控制器上可以读取太阳能回路中不同点的冷却液温度。 但是，只有可用的。 或者，太阳能的当前容量和“每日产量”也仅在Xanbus网络中可用（请参见上文），而不用于与加热系统参数相关的集成控制。 这些情况正在促使人们寻求进一步开发家庭工程系统的方法。 与自然相比，让生活更舒适，更节俭。 并且，同时学习一些新知识。

好吧，从设定目标开始，已经很清楚了。 首先，您需要学习如何在加热/ DHW系统的各个点（包括太阳能电路）上测量温度。 甚至在寻找最终解决方案之前，就有一种理解，即此问题将不限于一个维度。 但是，在下一篇文章中会对此进行更多介绍。 当我展示