Солнечный конвектор: solarpower.ru | 502: Bad gateway

Содержание

Конвектор электрический СБ-1500 «Солнечный Бриз»

ru/image/cache/catalog/untitled.284-500×500.jpg» data-src=»https://remo-zavod.ru/image/cache/catalog/untitled.284-800×800.jpg»>

Смотреть видео

Предзаказ

Варианты исполнения

Цвет

Черный

Белый

Быстрый заказ

Поделиться ссылкой

Описание
Характеристики
Документация
Отзывы

Конвектор электрический СБ-1500 «Солнечный Бриз» предназначен для быстрого и эффективного обогрева помещений площадью до 25 кв. м.

Оснащен механическим термостатом, есть возможность настенной и напольной установки.

В комплекте с конвектором имеется кронштейн для настенной установки и колесные пары для напольного размещения и удобного перемещения.

Прибор имеет защиту от перегрева.

Для большей эффективности в приборе реализована уникальная система ориентирования потока воздуха «Warm flow».

Гарантия 12 месяцев.

Технические характеристики

Индикация включения да

Материал металл

Мощность, Вт 1500

Отключение при перегреве да

Площадь помещения, макс., кв.м 20

Термостат механический

Гарантийный срок, мес. 12

Напряжение питания, В 220

Габаритные размеры, мм 655х385х75

Размеры в упаковке, мм 728х403х143

Вес, не более, кг 3

Отзывы

Написать отзыв

Теги: конвектор, обогреватель

Связаться с нами

У вас есть вопрос или предложение? Свяжитесь с нами удобным для вас способом!

Выберите тему обращенияОбращение по вопросам техподдержкиЗаказы, оформленные в интернет-магазинеОптовые заказы в отдел продаж заводаОбращения в приемную заводаПредложения в отдел снабжения завода

Прикрепить файлы

Нажимая кнопку «Отправить» вы подтверждаете, что ознакомились и согласны с политикой конфиденциальности

Нажимая кнопку «Заказать» вы подтверждаете что ознакомились и согласны с политикой конфиденциальности

Как правильно выбрать солнечный коллектор.

Инфографика

Гелиосистемы | Солнечная энергия

Если вы решились на приобретение и установку у себя гелиосистемы, то перед вами неизбежно встанет дилемма как выбрать солнечный коллектор — самый главный элемент солнечной установки.

На сегодняшний день на рынке представлено огромное количество солнечных коллекторов различные по типу, конструкции, эффективности и стоимости. Выбрать самый оптимальный вариант — не простая задача. В данной статье мы разберемся в особенностях подбора солнечных коллекторов для гелиосистем, что позволит сделать правильный выбор и ощутить все преимущества использования солнечной энергии.

Солнечный коллектор: сфера применения

Во-первых, следует определиться, для каких целей вам нужен солнечный коллектор. Обычно, гелиосистема применяется в бытовом секторе для:

горячее водоснабжение
поддержка отопления
подогрев воды в бассейне

Каждый вариант может использоваться как самостоятельно, так и в сочетании друг с другом, а так же все вместе. Однако в комбинированных системах, есть одна приоритетная цель, на которую и следует ориентироваться выбирая солнечный коллектор.

Основные типы солнечных коллекторов

Уверен, что многие из вас слышали об извечном споре – вакуумный или плоский солнечный коллектор. На самом деле явного победителя в этом споре нет. Всё зависит от целей применения солнечной системы для каждого конкретного случая.

Существует несколько основных типов вакуумных солнечных коллекторов, которые так же значительно отличаются между собой, поэтому будет более корректно рассматривать каждый тип отдельно.

Для сравнения были выбраны четыре основных типа вакуумных трубчатых коллекторов и один плоский высокоэффективный:

Вакуумный трубчатый коллектор с перьевым абсорбером и прямоточным тепловым каналом.
Вакуумный трубчатый солнечный коллектор с перьевым абсорбером с тепловой трубкой “heat pipe”.
U-образный прямоточный вакуумный коллектор с коаксиальной колбой и отражателем.
Вакуумный трубчатый солнечный коллектор с коаксиальной колбой и тепловой трубкой “heat pipe”.
Плоский высокоэффективный солнечный коллектор.

Большинство аргументов сводятся к весьма абстрактным показателям, таким как: «лучшее восприятия солнечных лучей», «отсутствие теплопотерь», и т.д. Но поскольку у каждого солнечного коллектора есть абсолютно конкретные параметры эффективности, следует доверять именно этим данным для расчета производительности солнечного коллектора в каждом выбранном случае.

Подробнее об этих параметрах и принципе расчета: эффективность солнечного коллектора.

На графике показана зависимость коэффициента полезного действия гелиосистемы от разницы температуры между окружающим воздухом и теплоносителем в солнечном коллекторе при условии солнечного излучения равного 1000 Вт/м². Для анализа воспользуемся средними параметрами для каждого выбранного типа солнечного коллектора указанными на изображении.

Первая зона с минимальной разницей температуры характерна для режима работы солнечного коллектора для нагрева воды в бассейне. Режим работы гелиосистемы во второй зоне является оптимальным для горячего водоснабжения в круглогодичном режиме. Третья зона соответствует режиму работы солнечных коллекторов для нужд отопления, поскольку температура окружающего воздуха в отопительный период самая низкая. Четвертая зона используется для получения высоких температур используемых в технологических нуждах. В бытовом секторе такой температурный режим работы встречается крайне редко.

Из графика видно, что чем меньше ∆t (фактически это означает — чем ниже температура подачи теплоносителя) тем выше КПД солнечного коллектора. Именно поэтому для гелиосистемы оптимальным является применение низкотемпературных систем отопления таких как «теплые полы».

Плоский коллектор и вакуумные трубчатые коллекторы с плоским перьевым абсорбером имеют более высокую производительность при работе на нагрев бассейна и ГВС за счет оптических свойств, способствующих лучшему поглощению солнечного света. В свою очередь вакуумный солнечный коллектор с коаксиальной колбой лучше работает в отопительный период благодаря лучшей теплоизоляции.

Производительность солнечных коллекторов

Следующая диаграмма позволяет оценить среднюю производительность коллекторов за год и за отопительный период (нижняя часть столбца).

Данные о количестве выработанной энергии получены при помощи расчета, в программе симуляции работы солнечной системы за год. В расчетах используются усредненные данные по солнечному излучению и погоде для города Днепра. Расчеты приведены к 1 м² апертурной площади каждого типа выбранного солнечного коллектора.

Диаграмма позволяет оценить максимальную эффективность при непрерывной работе солнечной системы во время всего года. На практике такие условия практически невозможны и не всегда отображают реальную картину производительности солнечного коллектора.

Для расчета реальной производительности воспользуемся примером. Смоделируем предполагаемый случай применения гелиосистемы для нужд горячего водоснабжения в круглогодичном режиме и поддержки системы отопления теплыми полами со следующими параметрами:

площадь отопления – 200 м²;
теплопотери – современная постройка с высоким уровнем теплоизоляции 50 Вт/м² площади;
место расположения – Киев;
ГВС – 200 л в сутки;
апертурная площадь коллекторов – 30 м² ;

На графике видно, что при используя солнечный коллектор для отопления более важным является низкие тепловые потери. При этом хорошие оптические характеристики дают прирост выработки тепла в межсезонье, когда средняя температура воздуха выше, но всё еще необходимо отопление.

В итоге получаем реальную производительность гелиосистемы за год.

Стоимость солнечного коллектора и полученного тепла

Стоимость солнечных коллекторов варьируется и зависит от качества сборки, материала абсорбера и корпуса, толщины и способ укладки изоляции, толщины стекла и т.д. Чтобы оценить стоимость полученной тепловой энергии от солнечных коллекторов зададимся средней стоимостью одного метра квадратного каждого типа коллектора. Так же взяв за основу срок эксплуатации 25 лет и условия эксплуатации описанные в примере выше, получаем значение стоимости полученного 1 кВт*ч энергии.

Тепло полученное от прямоточного вакуумного коллектора с перьевым абсорбером является наиболее дорогим. А тепло полученное от плоского солнечного коллектора самое дешевое, соответственно плоские коллекторы имеют минимальный срок окупаемости.

Однако цена солнечного коллектора не всегда является основополагающим фактором. Более дорогие коллекторы имеют больший срок службы и низкие эксплуатационные расходы, связанные с возможными поломками. В связи с этим, целесообразно рассматривать установку как дорогой брендовой техники, так и бюджетных вариантов при соответствующем уровне начальных капиталовложений.

Выбирая солнечный коллектор, обратите внимание на техническую информацию

Важнейшим фактором для выбора солнечного коллектора является наличие полного технического описания. В первую очередь необходимо знать параметры оптического КПД (ŋ₀), коэффициенты тепловых потерь a₁ (k₁) и а₂ (k₂) и площадь солнечного коллектора (апертурная и общая). Именно эти параметры позволяют оценить эффективность и рассчитать прогнозируемую производительность солнечного коллектора.

Если производитель или продавец по каким-то причинам не предоставляет эти данные, то в итоге мы получаем “кота в мешке” и не сможем оценить энергетический вклад гелиосистемы, поэтому лучше воздержатся от покупки такого изделия. Наличие международного сертификата (например, от швейцарской лаборатории SPF или Solar Keymark) приветствуется, однако не всегда нам продают именно тот коллектор который проходит испытания. Особенно этим грешат азиатские производители, тут уж мы ничего не сможем проверить, остаётся только надеяться на порядочность компании производителя или поставщика.

вакуумный солнечный колекторплоский солнечный коллекторсолнечный коллектор

Коллектор на солнечных батареях в оконных стеклах

Дата публикации: 7 августа 2019

Содержание

Принцип действия оконного солнечного коллектора
Выгода оконных солнечных коллекторов
Самостоятельное изготовление солнечного воздушного коллектора на окно

Неудовлетворительное качество централизованного отопления заставляет задуматься о покупке и использовании дополнительных источников тепловой энергии. Однако их стоимость достаточно высока, а высокая энергоемкость приводит к резкому увеличению сумм в счетах за израсходованную электроэнергию. Один масляный обогреватель способен увеличить энергозатраты едва ли не на 60-80% относительно прежнего уровня потребления. А если поставить по такому устройству в каждую комнату, семейный бюджет будет целиком уходить на коммунальные расходы.

Решение проблемы готовы подсказать альтернативные источники тепла, в частности – энергия солнечного света. Те, кто хорошо учил физику в школе, помнит о способности воды накапливать тепло. Под воздействием ярких лучей она превращается в недорогой и эффективный теплоноситель, с применением которого можно разработать и сконструировать солнечный коллектор на окно. Для счастливых обладателей квартир, выходящих на южную сторону, такое решение – настоящая находка, позволяющая получать неограниченное количество бесплатного тепла в ясные дни.

Принцип действия оконного солнечного коллектора

Оконный солнечный коллектор, или гелиосистема, обладает способностью аккумулировать энергию солнца для нагрева воды, циркулирующей по внутреннему трубопроводу. Нагретая вода постепенно остывает, отдавая тепло в окружающую атмосферу. В результате температура воздуха в помещении становится выше. А счетчик электроэнергии продолжает работать в штатном режиме, т.к. к нему не подключены энергоемкие обогреватели.

Простейший солнечный коллектор представляет собой черные пластины в стеклянном или пластиковом корпусе. Благодаря способности черного цвета поглощать большой процент лучей пластины быстро нагреваются и одновременно передают часть полученного тепла воде в теплообменнике. Последняя попадает в накопительный резервуар, где постепенно остывает и опускается вниз, освобождая место для очередной порции нагретой воды из теплообменника. В солнечные дни температура воды может легко достигать 70^oС. Этого более чем достаточно, чтобы «помочь» централизованному отоплению прогреть помещение, не тратя на это ни копейки.

В зависимости от типа конструкции различают:

Плоские модели, в которых сочетается низкая стоимость и сравнительно невысокий КПД из-за потерь тепла. В роли поглотителя солнечной энергии здесь выступает окрашенный в черный цвет металлический лист. В качестве теплоносителя используется смесь воды и гликоля. Переданное водяной смеси тепло поступает в солнечный аккумулятор, после чего постепенно выделяется в окружающий воздух и нагревает его.
Вакуумные модели. Их отличительная особенность – вакуум внутри трубок с поглотителем тепла. Нулевая пропускная способность вакуумной среды снижает теплопотери до минимума, и устройство демонстрирует высокую эффективность работы.
Концентрационные коллекторы – модели с неподвижной конструкцией. Благодаря встроенным цилиндрическим отражателям солнечные лучи собираются и концентрируются, после чего направляются прямо на солнечную панель. Такие модели чаще применяются в промышленных целях, где от количества полученной энергии зависит производительность работы. Благодаря сложному техническому устройству их стоимость сравнительно высока, но все расходы полностью оправданы возможностью получить бесплатную тепловую энергию в промышленных объемах.
Воздушные модели. Роль теплоносителя здесь играет воздух, который проходит через нагретый поглотитель благодаря эффекту естественной конвекции или нагнетается за счет работы вентилятора. Последний вариант менее эффективен, т.к. часть полученной энергии расходуется на работу вентиляционного узла.

Выгода оконных солнечных коллекторов

Благодаря сравнительно простой конструкции солнечные коллекторы могут проработать 20-30 лет. Недорогие модели азиатского производства вряд ли порадуют таким сроком службы, зато продукция из Европы способна «перескочить» указанные границы за счет надежности и качества сборки.

Рассчитать мощность коллектора несложно. Она равна произведению площади поглощения, уровня солнечной инсоляции в вашем регионе и заявленного КПД устройства. Так, в столице, где уровень инсоляции составляет 1173,7 для модели площадью поглощения около 1 кв.м и КПД около 65% рабочая мощность составит 760 кВт*час/кв.м за год, или 2,08 кВт*час/кв. м. При этом для обеспечения горячей водой одного человека в день требуется около 2-3 кВт тепла. Таким образом, коллектор будет давать ощутимую часть требуемой тепловой энергии, причем совершенно бесплатно.

Самостоятельное изготовление солнечного воздушного коллектора на окно

Если вы намерены установить коллектор на солнечных батареях в оконные стекла, обратите внимание на следующий момент. Непрозрачная конструкция закроет путь для солнечных лучей, и в помещении будет темно. В свою очередь, прозрачные солнечные батареи в оконных стеклах – пока еще технология обозримого будущего. Выход – установка коллектора в помещении с двумя окнами, либо – разработка и изготовление конструкции, занимающей только пол-окна.

Обратите внимание: важно, чтобы поверхность коллектора располагалась под прямым углом к направлению падения солнечных лучей. Поскольку угол движения солнца меняется в зависимости от сезона года, конструкция должна быть подвижной. Не забывая менять расположение конструкции, вы сможете получить максимум солнечной энергии в любое время года. Как вариант — применение адсорберов, криволинейная поверхность которых будет улавливать солнечный свет под любым углом его падения.

Сборка модели солнечного воздушного коллектора на окно осуществляется следующим образом:

По размеру окна вырезается и собирается фанерный корпус.
Внутреннюю поверхность короба прокладывают фольгой, чтобы полезное тепло не выходило через легкие стенки, и теплопотери снизились до минимума.
Внутри короба укладывают черные алюминиевые адсорберы изогнутой формы. Последний момент — изогнутая конструкция — имеет большое значение, позволяя получать и использовать солнечный свет зимой, когда солнце поднимается над горизонтом на незначительное расстояние.
В нижней части окна просверливают два отверстия для поступления холодного воздуха. Также делают два отверстия в верхней части корпуса коллектора, что необходимо для отведения нагретого воздуха. Чтобы усилить воздушный поток, возле отверстий монтируют обычные компьютерные кулеры 12В. Если не полениться и установить рядом терморегулятор, работа кулеров будет автоматически останавливаться при повышении температуры воздуха до 25-30^oС.
Внутреннюю часть коллектора, выходящую в комнату, можно закрыть шторой или обить декоративной тканью.

Остается протестировать устройство и наслаждаться бесплатным теплом в первые прохладные дни, когда централизованная система отопления только запускается в работу.

Солнечная интеграция: основы инверторов и сетевых услуг

Офис технологий солнечной энергии

Что такое инверторы?

Инвертор является одним из наиболее важных элементов оборудования в системе солнечной энергии. Это устройство, которое преобразует электричество постоянного тока (DC), которое генерирует солнечная панель, в электричество переменного тока (AC), которое использует электрическая сеть. В постоянном токе электричество поддерживается при постоянном напряжении в одном направлении. В переменном токе электричество течет в обоих направлениях по цепи, когда напряжение меняется с положительного на отрицательное. Инверторы — это лишь один пример класса устройств, называемых силовой электроникой, которые регулируют поток электроэнергии.

По сути, инвертор выполняет преобразование постоянного тока в переменный, очень быстро переключая направление входа постоянного тока назад и вперед. В результате вход постоянного тока становится выходом переменного тока. Кроме того, фильтры и другая электроника могут использоваться для создания напряжения, которое изменяется в виде чистой повторяющейся синусоидальной волны, которую можно подавать в энергосистему. Синусоида — это форма или схема, которую напряжение создает с течением времени, и это модель мощности, которую сеть может использовать без повреждения электрооборудования, которое предназначено для работы на определенных частотах и напряжениях.

Первые инверторы были созданы в 19 веке и были механическими. Например, вращающийся двигатель будет использоваться для постоянного изменения того, подключен ли источник постоянного тока вперед или назад. Сегодня мы делаем электрические переключатели из транзисторов, твердотельных устройств без движущихся частей. Транзисторы изготовлены из полупроводниковых материалов, таких как кремний или арсенид галлия. Они контролируют поток электричества в ответ на внешние электрические сигналы.

A 1909 г. «Вращающийся преобразователь» Westinghouse мощностью 500 киловатт, ранний тип инвертора. Иллюстрация предоставлена Викимедиа.

Если у вас есть домашняя солнечная система, ваш инвертор, вероятно, выполняет несколько функций. Помимо преобразования вашей солнечной энергии в энергию переменного тока, он может контролировать систему и предоставлять портал для связи с компьютерными сетями. Аккумуляторные системы с солнечными батареями полагаются на усовершенствованные инверторы для работы без какой-либо поддержки со стороны сети в случае перебоев, если они предназначены для этого.

К сети на основе инвертора

Исторически сложилось так, что электроэнергия в основном вырабатывалась путем сжигания топлива и создания пара, который затем вращал турбогенератор, вырабатывающий электричество. Движение этих генераторов вырабатывает мощность переменного тока по мере вращения устройства, что также определяет частоту или количество повторений синусоидальной волны. Частота сети является важным показателем для контроля за исправностью электрической сети. Например, при слишком большой нагрузке — слишком большом количестве устройств, потребляющих энергию, — энергия удаляется из сети быстрее, чем может быть поставлена. В результате турбины замедлятся, а частота переменного тока уменьшится. Поскольку турбины представляют собой массивные вращающиеся объекты, они сопротивляются изменениям частоты точно так же, как все объекты сопротивляются изменениям своего движения — свойство, известное как инерция.

По мере того, как к сети добавляется больше солнечных систем, к сети подключается больше инверторов, чем когда-либо прежде. Инверторная генерация может производить энергию на любой частоте и не обладает такими инерционными свойствами, как паровая генерация, поскольку в ней нет турбины. В результате переход к электрической сети с большим количеством инверторов требует создания более интеллектуальных инверторов, которые могут реагировать на изменения частоты и другие сбои, возникающие во время работы сети, и помогают стабилизировать сеть от этих сбоев.

Сетевые службы и инверторы

Сетевые операторы управляют спросом и предложением электроэнергии в электрической системе, предоставляя ряд сетевых услуг. Сетевые услуги — это действия, выполняемые сетевыми операторами для поддержания общесистемного баланса и лучшего управления передачей электроэнергии.

Когда сеть перестает работать должным образом, например, при отклонениях напряжения или частоты, интеллектуальные инверторы могут реагировать по-разному. В общем, стандарт для небольших инверторов, таких как те, которые подключены к домашней солнечной системе, должен оставаться включенным во время или «проходить через» небольшие сбои в напряжении или частоте, и если сбой длится в течение длительного времени или больше, чем обычно , они отключатся от сети и отключатся. Частотная характеристика особенно важна, потому что падение частоты связано с неожиданным отключением генерации. В ответ на изменение частоты инверторы настраиваются на изменение выходной мощности для восстановления стандартной частоты. Ресурсы на основе инвертора могут также реагировать на сигналы оператора об изменении их выходной мощности по мере того, как другие поставки и потребности в электрической системе колеблются, что представляет собой сетевую услугу, известную как автоматическое управление генерацией. Чтобы предоставлять сетевые услуги, инверторы должны иметь источники энергии, которыми они могут управлять. Это может быть либо генерация, например солнечная панель, которая в настоящее время производит электроэнергию, либо хранение, например аккумуляторная система, которую можно использовать для обеспечения энергии, которая ранее накапливалась.

Еще одна сетевая услуга, которую могут предоставлять некоторые продвинутые инверторы, — формирование сетки. Инверторы, формирующие сеть, могут запустить сеть, если она выходит из строя — процесс, известный как запуск из обесточенного состояния. Традиционным «сетевым» инверторам требуется внешний сигнал из электрической сети, чтобы определить, когда произойдет переключение, чтобы создать синусоидальный сигнал, который можно ввести в электрическую сеть. В этих системах мощность из сети обеспечивает сигнал, который инвертор пытается согласовать. Более совершенные сеткообразующие инверторы могут сами генерировать сигнал. Например, сеть небольших солнечных панелей может назначить один из своих инверторов для работы в режиме формирования сети, в то время как остальные следуют его примеру, как партнеры по танцу, формируя стабильную сеть без какой-либо турбинной генерации.

Реактивная мощность — одна из наиболее важных функций, которые могут предоставлять инверторы. В сети напряжение — сила, толкающая электрический заряд — всегда переключается туда-сюда, как и ток — движение электрического заряда. Электрическая мощность максимизируется, когда напряжение и ток синхронизированы. Однако могут быть случаи, когда напряжение и ток имеют задержки между двумя чередующимися моделями, например, когда двигатель работает. Если они не синхронизированы, часть мощности, протекающей по цепи, не может быть поглощена подключенными устройствами, что приводит к потере эффективности. Для создания такого же количества «реальной» мощности потребуется больше общей мощности — мощности, которую могут поглотить нагрузки. Чтобы противодействовать этому, коммунальные предприятия поставляют реактивную мощность, которая синхронизирует напряжение и ток и облегчает потребление электроэнергии. Эта реактивная мощность не используется сама по себе, а делает полезной другую мощность. Современные инверторы могут как обеспечивать, так и поглощать реактивную мощность, помогая сетям сбалансировать этот важный ресурс. Кроме того, поскольку реактивную мощность трудно транспортировать на большие расстояния, особенно полезными источниками реактивной мощности являются распределенные энергетические ресурсы, такие как солнечная энергия на крыше.

Рабочий проверяет инвертор на солнечной станции CoServ мощностью 2 МВт в Крюгервилле, штат Техас. Фото Кена Олтманна/CoServ.

Типы инверторов

Существует несколько типов инверторов, которые могут быть установлены как часть солнечной системы. На крупномасштабной коммунальной станции или в проекте среднего масштаба по солнечным батареям каждая солнечная панель может быть подключена к одному центральному инвертору . Строка инверторы соединяют набор панелей — цепочку — с одним инвертором. Этот инвертор преобразует мощность, производимую всей цепочкой, в переменный ток. Несмотря на свою экономичность, эта установка приводит к снижению выработки энергии на цепочке, если на какой-либо отдельной панели возникают проблемы, такие как затенение. Микроинверторы – инверторы меньшего размера, размещенные на каждой панели. С микроинвертором затенение или повреждение одной панели не повлияет на мощность, которую можно получить от других, но микроинверторы могут быть дороже. Оба типа инверторов могут поддерживаться системой, которая контролирует, как солнечная система взаимодействует с подключенным аккумулятором. Солнечная батарея может заряжать аккумулятор непосредственно от постоянного тока или после преобразования в переменный ток.

Дополнительная информация

Узнайте больше о программе системной интеграции солнечного офиса.

Подпишитесь на нашу рассылку , чтобы быть в курсе последних новостей.

Главная » Информационные ресурсы по солнечной энергии » Интеграция солнечной энергии: основы инверторов и сетевых услуг

Правильный выбор солнечного преобразователя или инвертора

Автор: Сотрудники Управления солнечной энергетики

Установка системы солнечной энергии может оказаться сложной задачей. В настоящее время на рынке представлено множество различных продуктов, которые сильно различаются по цене, и может быть сложно ориентироваться в различных элементах, необходимых для данной установки.

В домашних установках часто путают два компонента: солнечные преобразователи и инверторы. В этой статье будут объяснены основные различия между двумя трансформаторами и даны некоторые советы при выборе того или иного типа трансформаторов.

Солнечные преобразователи 101

В массиве солнечной энергии преобразователь представляет собой электрическое устройство, которое регулирует выходное напряжение постоянного тока (DC) вверх или вниз по сравнению с входным уровнем. Часто называемые контроллерами заряда, эти преобразователи постоянного тока могут максимизировать сбор энергии для фотоэлектрических систем и помогают регулировать количество энергии постоянного тока, проходящей через систему. Это означает, что все в системе за пределами контроллера — батареи, инверторы и т. п. — получает более стабильный ток.

Существует два основных типа контроллеров заряда:

Контроллер широтно-импульсной модуляции (ШИМ) : Этот тип устройства в основном представляет собой переключатель, который соединяет солнечную батарею с батареей. Хотя эти устройства функциональны, они не особенно сложны; например, они не настраиваются на большую эффективность в более или менее солнечное время дня.

Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) Контроллер: Контроллеры MPPT имеют гораздо более сложные функции. Они могут регулировать потребление энергии, помогая повысить общую эффективность вашей солнечной батареи.

Солнечные инверторы 101

Инверторы солнечных панелей, которые иногда ошибочно называют преобразователями, имеют дело не столько с уровнем напряжения, сколько с типом тока, переключая питание с постоянного тока на переменный ток (AC) — то, что используется в большинстве бытовых приборов. Без солнечного инвертора энергию, используемую солнечными панелями, нелегко использовать.

В солнечных энергосистемах обычно используются инверторы трех типов:

Микроинверторы: Микроинвертор — это небольшой инвертор, расположенный рядом с солнечной панелью, который преобразует электричество постоянного тока, вырабатываемое одной панелью. Поскольку они работают с отдельными солнечными панелями, микроинверторы позволяют вашему массиву продолжать работать, даже если одна из панелей выйдет из строя. Однако они дороже, чем другие типы солнечных инверторов, и требуют большего обслуживания.

Струнные инверторы: Это распространенный тип инверторов как для домашних, так и для коммерческих систем солнечной энергии. Струнные инверторы высокоэффективны, надежны и недороги по сравнению с другими типами инверторов, но они не имеют контроля на уровне панели, а их высокое напряжение может представлять потенциальную угрозу безопасности.

Центральные инверторы: Они предназначены для больших массивов и в основном функционируют как более консолидированная версия струнных инверторов. Они имеют низкую капитальную цену за ватт, очень эффективны и относительно просты в установке. Недостатками центральных инверторов являются их размер, потенциальное шумовое загрязнение и тот факт, что, если одна часть массива выходит из строя, вся система может выйти из строя.

Обратите внимание, что некоторые более современные инверторы солнечной энергии, особенно микроинверторы, также работают как преобразователи MPPT. Эти опции помогут упростить вашу систему и сократить расходы.

Что купить?

Необходимое вам оборудование во многом будет определяться солнечной установкой, которую вы хотите запустить. Пользователям, которые планируют в значительной степени полагаться на батарею, например, следует, вероятно, выбрать достойный контроллер заряда MPPT, в то время как те, кто ожидает расширения своего массива в ближайшем будущем, вероятно, захотят выбрать микроинверторы, так как проще добавлять панели с такой тип аранжировки.

Размер преобразователя или инвертора, который вам нужен, должен основываться на том, сколько ватт может генерировать ваша солнечная батарея и сколько ватт потребляет ваше домашнее хозяйство. Если вы приобретете преобразователь со слишком малой входной емкостью, вы не сможете максимизировать эффективность своего массива и рискуете поджарить устройство. Если вы приобретете инвертор со слишком маленькой выходной мощностью, вы не сможете питать все бытовые электроприборы.

Популярные солнечные продукты

Вот несколько популярных преобразователей и инверторов, доступных для покупки в Интернете. Имейте в виду, что не все устройства совместимы со всеми настройками панели, поэтому перед покупкой вам следует ознакомиться с руководством по эксплуатации панели.

Преобразователи солнечной энергии

Контроллер заряда Morningstar TS-45, 155 долл. США

Этот ШИМ-контроллер может управлять массивами мощностью до 4000 Вт и предназначен для работы как с герметичными, так и с залитыми батареями.

Плюсы: Пользователи высоко оценивают надежность этого устройства.

Минусы: Работает с технологией ШИМ, которая может быть не такой эффективной, как некоторые устройства MPPT.

Контроллер заряда Renology Tracer 40 А, $189

Tracer может потреблять максимум 100 В постоянного тока. Он также имеет различные механизмы безопасности, помогающие предотвратить перезарядку и разрядку аккумулятора.

Плюсы: Большая входная мощность делает его хорошим выбором для пользователей солнечной энергии, которые хотят расширить свои массивы.

Минусы: Годовая гарантия короче, чем на некоторые другие устройства.

Инверторы солнечной энергии

OutBack Power VFX3648 Автономный инвертор с вентиляцией 3600 Вт, 48 В пост. Он также имеет защищенные от жучков экранированные отверстия, которые обеспечивают высокую выходную мощность переменного тока даже в самых жарких условиях эксплуатации.
Плюсы: Это отличный инвертор для автономных установок.
Минусы: Очень дорого.
Микроинвертор Enphase M215, $128
Произведенный в 2015 году одной из шести компаний по производству солнечных инверторов Green Tech Media, этот микроинвертор Enphase работает с 60-элементными фотоэлектрическими модулями и работает с высокой эффективностью.
Плюсы: В качестве микроинвертора он обеспечивает больший доступ к информации о функциях отдельных панелей, что упрощает выявление системных проблем.
Минусы: В зависимости от размера массива это может оказаться более дорогостоящим вариантом, так как для каждой панели потребуется отдельное устройство.
Не спешите решать, какой преобразователь или инвертор купить для вашей солнечной системы. Не торопитесь, и если вы не уверены, подойдет ли данный продукт для вашего массива, обратитесь к специалистам по установке солнечных батарей, чтобы получить рекомендации о том, как организовать вашу конкретную настройку.
*Примечание. Управление по солнечной энергии не поддерживает и не гарантирует какие-либо продукты, перечисленные здесь.
Солнечная конвекция и средние потоки
Любое исследование первопричин солнечной магнитной активности должно вскоре столкнуться с турбулентной тепловой конвекцией. Конвекция — это средство, с помощью которого светит Солнце. Энергия, высвобождаемая в результате ядерного синтеза глубоко в ядре Солнца, фильтруется наружу за счет диффузии фотонов. На внешнем радиусе примерно 30% Солнца солнечная плазма более холодная и непрозрачная, что делает диффузию излучения менее эффективной. Конвекция становится основным механизмом переноса энергии от 0,7 R к солнечной фотосфере, где она излучается в космос.
Конвекция во вращающейся звезде не только переносит энергию, но и переносит импульс, создавая глобальные циркуляции и сдвигающие потоки. Такие средние потоки работают вместе с турбулентной конвекцией для усиления, организации и переноса магнитных полей, преобразования кинетической энергии в магнитную. Это солнечное динамо, где начинается цепь событий, порождающая космическую погоду.
Турбулентная солнечная конвекция
Поверхность Солнца покрыта лоскутным одеялом из ярких и темных узоров, которые постоянно меняются, обновляясь каждые пять минут. Каждое яркое пятно имеет около 1000 км в поперечнике и окружено извилистой сетью более темных переулков. Это явные признаки тепловой конвекции; горячая плазма поднимается к поверхности снизу, а более холодная и плотная плазма опускается. Эта поверхностная конвекция известна как грануляция и легко наблюдается в оптический телескоп среднего размера. Хотя их нельзя наблюдать напрямую, исследователи долгое время полагали, что более крупные конвекционные ячейки лежат глубже, взбалтывая массы плазмы диаметром до 100 000 км, каждая из которых в десять раз больше диаметра Земли. Они стали известны под красноречивым названием гигантских клеток 9.0003
Рисунок 1: Конвективные модели в компьютерном моделировании солнечной конвекции. Показана горизонтальная поверхность вблизи верхней части зоны конвекции в проекции Моллевейде. Яркие цвета обозначают плазму, текущую вверх, а темные — плазму, текущую вниз.
Ресурсы суперкомпьютеров, необходимые для численного моделирования солнечной конвекции, огромны. Чтобы использовать массивно-параллельные вычислительные архитектуры последнего поколения, исследователи HAO и международные сотрудники разработали компьютерный код ASH (Anelastic Spherical Harmonic), который решает трехмерные уравнения магнитогидродинамики (МГД) во вращающихся сферических оболочках с высокими пространственными и временное разрешение. Моделирование ASH дает беспрецедентный взгляд на то, на что может быть похожа конвекция гигантских ячеек в недрах звезды (9).0071 Рисунок 1 ). Радиационное охлаждение у поверхности Солнца создает относительно холодные, плотные шлейфы плазмы, которые притягиваются вниз под действием силы тяжести, создавая сложную взаимосвязанную структуру конвекционных ячеек. Рисунок напоминает грануляцию, но увеличен в 100 раз. При ближайшем рассмотрении обнаруживается дальнейшая структура. На низких солнечных широтах полосы нисходящего потока имеют преимущественную ориентацию с севера на юг, двигаясь на восток относительно окружающей плазмы. Там, где полосы пересекаются в более высоких широтах, солнечные циклоны появляются с завихрением против часовой стрелки в северном полушарии (по часовой стрелке в южном), но исчезают через несколько дней, погружаясь в глобальный водоворот.
Гелиосейсмология и внутреннее вращение Солнца
Хотя внутреннюю часть Солнца нельзя наблюдать напрямую, внутреннюю динамику Солнца можно исследовать, изучая поведение звуковых волн в исследовательской деятельности, известной как гелиосейсмология. Солнце звенит, как колокол, миллионами различных тонов, называемых модами акустических колебаний. Тщательное изучение частот этих мод колебаний дает информацию о структуре и динамике под поверхностью. Например, когда звуковые волны распространяются через движущуюся плазму, их частота смещается вследствие эффекта Доплера. Тщательно измерив такие сдвиги частоты на поверхности Солнца, можно составить карту течения под поверхностью. Компьютерные модели помогают интерпретировать такие карты погоды под поверхностью Солнца и вдохновляют на новые гелиосейсмические исследования. Подобные методы, применяемые к другим звездам, называются астеросейсмологией.
Рис. 2: Профиль внутреннего вращения Солнца, полученный на основе гелиосейсмологии. Синий, зеленый и красный цвета обозначают более быстрое вращение, как указано в легенде. Скорость вращения 450 нГц соответствует периоду вращения 26 дней, а 325 нГц соответствует 36 дням. Изображение простирается от солнечного экватора в правом нижнем углу до полюса в верхнем левом (усреднено по северному и южному полушариям).
Среди самых замечательных достижений гелиосейсмологии — предполагаемый профиль вращения недр Солнца ( Рисунок 2 ). Уже почти два столетия известно, что поверхность Солнца вращается по-разному, причем период вращения неуклонно увеличивается с 25 дней на экваторе до примерно 36 дней у полюсов. Гелиосейсмология теперь показывает, что этот профиль вращения сохраняется во всей зоне конвекции с резким переходом к почти равномерному вращению в относительно спокойном радиационном недрах. Узкий переходный слой известен как солнечный тахоклин (см. ниже).
Сдвиг, магнетизм и глобальные циркуляции
Профиль внутреннего вращения Солнца, полученный из гелиосейсмологии, предполагает, что конвекция ответственна за дифференциальное вращение солнечной оболочки. Зона конвекции вращается по-разному, а внутренняя часть — нет. Понимание того, как этот профиль вращения устанавливается и поддерживается, является одной из самых сложных задач солнечной и звездной физики. Исследователи HAO сталкиваются с этой проблемой, вооружившись несколькими взаимодополняющими числовыми моделями, включая трехмерное моделирование конвекции и некинематические модели среднего поля, которые решают средние потоки, а также средние магнитные поля.
Рисунок 3: Средние потоки в зависимости от широты и радиуса в репрезентативной выборке моделирования солнечной конвекции ASH. На панелях a и b показаны профили внутреннего вращения, на панели c показаны широтные вариации удельной энтропии на единицу массы, а на панелях d и e показаны модели меридиональной циркуляции, с линиями, указывающими направление потока массы, и цветами, указывающими на его смысл (красный для по часовой стрелке, синий — против часовой стрелки).
Такие компьютерные модели показывают, что дифференциальное вращение Солнца происходит посредством тонкого нелинейного взаимодействия между конвективным переносом энергии и количества движения, вращательным сдвигом, осесимметричными циркуляциями в меридиональной (радиус-широта) плоскости и температурными градиентами, означающими вариации температуры, плотность, давление и энтропия с радиусом и широтой. Генерируемые таким образом средние потоки играют важную роль в солнечном динамо; вращательный сдвиг создает сильные горизонтальные слои и трубки магнитного потока, которые в конечном итоге выходят через солнечную поверхность, образуя солнечные пятна и активные области, в то время как меридиональная циркуляция переносит магнитный поток, тем самым регулируя цикл солнечной активности (9). 0071 Рисунок 3 ).
Рисунок 4: Некинематическая модель солнечного динамо среднего поля, показывающая крутильные колебания в зоне солнечной конвекции. Красный и синий представляют плазму, текущую на восток и запад соответственно. На панели а показано, как чередующиеся полосы течения в восточном и западном направлениях изменяются в зависимости от широты и времени, а на панели б показано их изменение в зависимости от широты и радиуса в один момент времени.
Магнетизм, порожденный конвекцией, вращательным сдвигом и меридиональной циркуляцией, может тонким и интересным образом влиять на эти потоки, обеспечивая дальнейшие подсказки к происхождению и проявлениям солнечной магнитной активности. Ярким примером являются крутильные колебания; чередующиеся полосы более быстрого и более медленного вращения, которые дрейфуют к солнечному экватору в ходе цикла солнечной активности. Некинематические модели динамо среднего поля HAO предполагают, что они возникают за счет комбинированного влияния магнитных напряжений и усиленного излучения в активных областях фотосферы (9). 0071 Рисунок 4 ).
Солнечный тахоклин
Одной из наиболее поразительных особенностей внутреннего профиля Солнца, выводимой из гелиосейсмологии, является солнечный тахоклин; область резкого перехода между дифференциально вращающейся конвективной оболочкой и равномерно вращающейся излучающей внутренней частью. Значение солнечного тахоклина намного превышает его относительно небольшую пространственную протяженность. Хотя по радиусу он охватывает лишь несколько процентов внутренней части Солнца, считается, что именно здесь возникают солнечные пятна и связанные с ними активные области в солнечной фотосфере. Кроме того, тахоклин регулирует взаимодействие между зоной конвекции и более глубокими солнечными недрами, что имеет важные последствия для истории вращения и состава Солнца на протяжении его жизни в пять миллиардов лет.
Рисунок 5: Если продольная полоса магнитного потока находится в области, где скорость вращения меняется в зависимости от широты, при определенных условиях полоса будет склоняться к наклону. На изображениях выше показано компьютерное моделирование такой неустойчивости при опрокидывании. На левом изображении показано магнитное поле после того, как полоса, изначально ориентированная с востока на запад, опрокинулась, оранжевым и синим цветом обозначен магнитный поток, направленный на восток и запад. Центральная и правая панели показывают скорость в продольном направлении и изменение завихренности, связанное с наклоном полос.
Солнечный тахоклин представляет собой вращающийся, стратифицированный, намагниченный сдвиговый слой, демонстрирующий сложный набор физических явлений, включая турбулентную проникающую конвекцию, внутренние гравитационные волны и различные МГД-неустойчивости. Исследователи HAO исследуют разнообразные и загадочные тонкости тахоклина с помощью множества подходов к теоретическому и вычислительному моделированию, некоторые из которых предназначены для использования тонкого радиального размера тахоклина. Пример показан на ( Рисунок 5 ), на котором показано трехмерное МГД-моделирование так называемой опрокидывающей неустойчивости, возникающей, когда горизонтальная петля магнитного потока внедряется во вращательный сдвиговый поток. Такие неустойчивости также изучались как аналитически, так и численно с использованием МГД-обобщения приближения мелкой воды, первоначально разработанного для океанических приложений.
Звездное дифференциальное вращение
Рисунок 6: Верхний, средний и нижний кадры справа представляют синоптические карты наблюдений данных магнитного поля Пика Китт при вращении Кэррингтона 1921, 1927 и 1936; три теоретические синоптические карты слева получены из суперпозиции мод m=1,S,A и m=2,A для тороидальной полосы 20 кГс в моменты времени, эквивалентные 0, 6 и 15 оборотам Кэррингтона. Желтые стрелки в рамках правого столбца обозначают новые точки цикла; пятно внутри пунктирного круга в верхнем правом кадре — это пятно старого цикла. Белые стрелки в рамках в левой колонке показывают долготы выхода пятен на поверхность. Единственное место, которое не попадает в выпуклость (красная область), обведено в правом нижнем кадре.
Даже без коротких данных о частоте вращения, полученных для астросейсмологии, миссия Kepler даст высокоточные фотометрические временные ряды для многих звезд, которых будет достаточно, чтобы охарактеризовать поверхностное дифференциальное вращение посредством детального моделирования пятен ( Рисунок 6 ). Фотометрия будет достаточно точной, чтобы выявить сигнатуры отдельных звездных пятен, вращающихся в поле зрения, а непрерывный мониторинг покажет пятна на разных звездных широтах, перекрывающие друг друга, поэтому их местоположение и скорость вращения можно будет определить безошибочно. Данные Кеплера позволят измерить поверхностное дифференциальное вращение до 100 000 звезд солнечного типа, а за время существования миссии это может даже позволить построить элементарные «диаграммы бабочки», показывающие миграцию поясов активности через некоторую часть звездного магнитного поля. циклы.
Рисунок 7: Период вращения пятен на разных широтах молодой звезды солнечного типа κ1 Кита по наблюдениям спутника MOST в 2003 г. (зеленый), 2004 г. (синий) и 2005 г. (розовый), демонстрирующий одинаковую картину дифференциального вращения поверхности как Солнца (красные линии). Период вращения по наземным наблюдениям эмиссии H и K Ca II находится в диапазоне, показанном вертикальными пунктирными линиями (адаптировано из Walker et al. 2007).
Для более ярких астросейсмических целей, где можно обнаружить отдельные частоты колебаний, временной ряд должен быть достаточно длинным, чтобы разрешить вращательное расщепление мод на мультиплеты для звезд со скоростями вращения примерно в 2–10 раз превышающими скорость Солнца (Баллот и др., 2008 г.). ). Более медленное вращение затрудняет выделение отдельных компонентов каждого мультиплета из их сильно перекрывающихся лоренцевских профилей, в то время как более быстрое вращение приводит к расщеплению, сравнимому с небольшим разделением, что создает некоторую неоднозначность в идентификации моды. Измерения вращательного расщепления как функции радиального обертона могут косвенно исследовать радиальное дифференциальное вращение, поскольку различные моды отбирают немного разные (но перекрывающиеся) области звезды (9).0071 Рисунок 7 ). Точнее говоря, даже с ограниченным набором частот низкоградусных колебаний, доступных для далеких звезд, можно построить ядра инверсии, которые могли бы обнаружить быстро вращающееся ядро (Гоф и Косовичев, 1993), хотя более поздние работы показывают, что значительная обнаружение может потребовать нереально сильного дифференциального вращения (Чаплин и др. , 1999).
Рис. 8: Теоретическая диаграмма H-R, показывающая положения различных моделей вращающихся звезд с такой же массой, как у Солнца. Некоторые из быстровращающихся моделей появляются рядом с моделями главной последовательности нулевого возраста для невращающихся звезд (пунктирная линия), создавая потенциальный источник путаницы. На вставке показана топология поверхности и зоны конвекции для вращающейся модели с наблюдаемыми свойствами, подобными Солнцу (адаптировано из MacGregor et al. 2007).
Эффекты вращения могут изменять многие звездные свойства, изменяя светимость, температуру поверхности, размеры и форму звезд способами, которые не учитываются в невращающихся моделях звезд. Ученые HAO разработали методы построения самосогласованных моделей дифференциально вращающихся химически однородных звезд, посредством которых уравнения звездной структуры и уравнение Пуассона для гравитационного потенциала итеративно решаются для предполагаемого консервативного закона внутреннего вращения.
No related posts.