Autonomiczne optymalizacje fotowoltaiczne z cieczami OPALE

Forum słoneczna fotowoltaiczna PV i wytwarzanie energii elektrycznej z energii słonecznej promieniowania bezpośredniego.
Avatar de l'utilisateur
Remundo
moderator
moderator
Wiadomości: 15992
Rejestracja: 15/10/07, 16:05
Lokalizacja: Clermont Ferrand
x 5188




przez Remundo » 03/09/11, 15:07

Widok rozstrzelony dwustopniowego urządzenia filtrującego płyn powrotny

Obraz
0 x
Obraz
Avatar de l'utilisateur
Remundo
moderator
moderator
Wiadomości: 15992
Rejestracja: 15/10/07, 16:05
Lokalizacja: Clermont Ferrand
x 5188




przez Remundo » 03/09/11, 15:10

Dodatkowo urządzenie (OPALE) jest wyposażone zintegrowana podwójna filtracja (FRI, FDI): zintegrowana filtracja powrotna/wylotowa (FRI/FDI) do zbiorników (REP, RLS, REC).

Jak pokazano na rysunkach 1 do 3, a dokładniej na rysunkach 4 i 5, zintegrowany filtr powrotny (FRI) obejmuje dwustopniową skrzynkę (BBE) ze zdejmowaną pokrywą (CAM).

Stopień dolny (INF) oddzielony jest od stopnia górnego (SUP) kratką (GRI), na której osadzona jest powierzchnia filtrująca (SFI) zbierająca ścieki przynoszone przez wodę z pola (CPV). Ta powierzchnia filtrująca (SFI) przyjmuje geometrię kosza zamkniętego zdejmowaną pokrywą (CAM). Dolny stopień (FRI) zawiera dystrybutor płynu (DIS), który umożliwia powrót przefiltrowanego płynu do odpowiedniego zbiornika. Całość skręca się śrubami (VI1, VI2, VI3, VI4).

Jak pokazano na fig. 1 do 3, a w szczególności na fig. 6, zintegrowany filtr początkowy (FDI) składa się z członu ssącego (ASP) posiadającego głowicę filtrującą (TFI) z fig. 6 lub powierzchnię filtrującą (SFI) z wylotem zawory (VDP, VDC, VDS) na rysunku 3.

System posiada wyzwalacze pomp (PMP):- termostat (TST) wrażliwy na temperaturę paneli
- przekaźnik zmierzchowy (PHO) wrażliwy na światło
- elektryczne przekaźniki czasowe (RTE) lub programowalne przekaźniki czasowe (RHP)


Rury wznoszące (ASC) doprowadzają wybrany płyn na szczyt pola fotowoltaicznego (CPV),

Co najmniej jedna rampa nawadniająca (RA, RA1, RA2, RA3) umożliwia przepływ płynu, a rynny zbiorcze (CHN) zbierają go i kierują rurami powrotnymi (RET) w stronę zintegrowanego filtrowania powrotu (FRI ).

3.b) Chłodzenie (z wyjątkiem zimy)

Ze względu na ciemny kolor panel wystawiony na bezpośrednie działanie promieni słonecznych może osiągnąć temperaturę do 90°C, co oznacza, że ​​wyprodukuje o 30% mniej niż gdyby był przechowywany w temperaturze 20°C. Ograniczając się do niskiego naturalnego wychłodzenia panelu, chwilowe straty rzędu 25% nie są rzadkością.

Ponadto przy naprzemiennej zmianie dnia i nocy występują cykle temperatur o dużej amplitudzie (do 80°C), które przyczyniają się do starzenia się panelu.. Rozwój paneli fotowoltaicznych zintegrowanych z dachem (ze względów estetycznych) znacznie ograniczył ich wentylację : przy silnym nasłonecznieniu wyraźnie odczuwalne jest ich przegrzanie, nawet poza okresem letnim. Szacuje się, że we Francji instalacja traci od 10 do 15% swojej rocznej produkcji z powodu nagrzewania się paneli.

Urządzenie (OPALE) chłodzi instalację przepływającą wodą. Natężenie przepływu pompy (PMP) i częstotliwość pompowania można zaplanować tak, aby obniżyć temperaturę paneli do około 20°C, a we wszystkich przypadkach poniżej 30°C. Tym samym produkcję fotowoltaiki można porównać z produkcją instalacji, w której przez cały rok panuje chłodna atmosfera..

Jednocześnie amplitudy temperatur doświadczane przez panele są zredukowane do kilkudziesięciu °C, co praktycznie eliminuje naprężenia termiczne, zarówno na ramach, jak i na światłoczułych elementach panelu.

Z energetycznego punktu widzenia pompowanie zużywa energię, a zaletą OPALE jest umożliwienie wytworzenia energii fotowoltaicznej większej niż potrzebna do pompowania. W tym celu system (OPALE) łączy dwie strategie:
0 x
Obraz
Avatar de l'utilisateur
Remundo
moderator
moderator
Wiadomości: 15992
Rejestracja: 15/10/07, 16:05
Lokalizacja: Clermont Ferrand
x 5188




przez Remundo » 03/09/11, 15:12

Figa. Rys. 6: przykład głowicy filtra do wstępnej filtracji płynu

Obraz

Figa. 7: OPALE ze zdejmowaną szklarnią (SAM): widok z profilu
0 x
Obraz
Avatar de l'utilisateur
Remundo
moderator
moderator
Wiadomości: 15992
Rejestracja: 15/10/07, 16:05
Lokalizacja: Clermont Ferrand
x 5188




przez Remundo » 03/09/11, 15:16

1. Optymalny dobór hydrauliczny ograniczający straty ciśnienia do pompy i wszystkich rur wody pod ciśnieniem,

2. Precyzyjna kontrola uruchamiania pompy który uruchamia się tylko wtedy, gdy za pośrednictwem wyzwalaczy (RHP, TST, RTE) możliwe jest wytworzenie większej ilości energii elektrycznej niż zużywa pompa.


I. Chłodzenie: Dobór hydrauliczny

Urządzenie (OPALE) składa się z niskociśnieniowego obiegu wody, który rozpoczyna się w zbiorniku płynu (REP, RLS, REC), następnie przechodzi do elementu ssącego (ASP) pompy, następnie do pompy (PMP ), a następnie do rur wznoszących (ASC). ), i wreszcie belki podlewające (RA, RA1, RA2, RA3). Powrót (RET) odbywa się poprzez prostą grawitację oraz filtrowanie (FRI).

Szczególną uwagę należy zwrócić na dobór średnic rur, ich ilości oraz belek podlewających (RA, RA1, RA2, RA3), których dwoma istotnymi parametrami są odległość pomiędzy 2 otworami (PER) kolejnych wylotów oraz ich średnica.

Dla belki podlewającej (RA,RA1,RA2,RA3) urządzenie (OPALE) nie stara się wypychać wody w postaci mgły (mgiełki), ponieważ jest to nieskuteczne:
- strata ciśnienia w głowicach zamgławiających
- silne parowanie bezpośrednio do powietrza
- znaczne straty wody na skutek wiejącego wiatru,
- ryzyko zablokowania drobnych dysz przez odpady lub osady (szczególnie jeśli woda jest twarda lub pochodzi z recyklingu)


Wręcz przeciwnie, OPALE celowo dąży do zapewnienia solidnego przepływu wody (FIL) przy każdym odwiercie (PER) belek podlewających(RA, RA1, RA2, RA3).

W zależności od pola fotowoltaicznego (CPV) wymaga to wiercenia o średnicach od 0.5 do 2 mm w odstępach od 1 cm do 15 cm, ale w każdej sytuacji konieczne jest dokładne badanie hydrauliczne.

Strużki wody następnie spływają po panelach, rozprzestrzeniają się i tworzą płaty wody, które pobierają energię cieplną w całym polu fotowoltaicznym(CPV).

Wybór pompy (PMP) wynika z kilku parametrów:

1. wysokość pomiędzy punktem poboru a punktem wyrzutu płynu,

2. straty ciśnienia w rurach i filtrach,

3. ilość i średnica wylotów rampy (RA,RA1,RA2,RA3)


Wysokość pomiędzy poborem (ASP) a wyrzutem wody przez rampy (RA,RA1,RA2,RA3) zależy od instalacji:
* dla budynku wynosi od 5 do 10 m.
* w przypadku instalacji naziemnej, od 1 do 5 m, różnica w terenie jest bezpośrednio brana pod uwagę, jeśli zarządzanie płynami jest scentralizowane.

Straty obciążenia są dwojakiego rodzaju:
- zwykła: wzdłuż rury bez zaznaczonej krzywizny
- liczba pojedyncza: rozwidlenia lub określone przejścia.

Możliwe jest obliczenie tych strat ciśnienia hydraulicznego przy użyciu półempirycznych równań mechaniki płynów, w szczególności równań Darcy'ego-Colebrooka. Obliczenie strat ciśnienia w belkach podlewających (RA, RA1, RA2, RA3) wymaga specjalnego algorytmu uwzględniającego redukcję przepływu po każdym wierceniu (PER) powodującym wyciek płynu.
0 x
Obraz
Avatar de l'utilisateur
Remundo
moderator
moderator
Wiadomości: 15992
Rejestracja: 15/10/07, 16:05
Lokalizacja: Clermont Ferrand
x 5188




przez Remundo » 03/09/11, 15:18

Figa. 8: Strategia automatyzacji sezonowej OPALE lato/zima

Obraz

Figa. 9 Schemat ideowy okablowania integracji wyzwalaczy i pompy
0 x
Obraz
Avatar de l'utilisateur
Remundo
moderator
moderator
Wiadomości: 15992
Rejestracja: 15/10/07, 16:05
Lokalizacja: Clermont Ferrand
x 5188




przez Remundo » 03/09/11, 15:21

Należy wówczas wybrać pompę (PMP) o wystarczającym ciśnieniu i przepływie, aby pokonać straty ciśnienia, różnicę wysokości i równomiernie zasilać rampy (RA, RA1, RA2, RA3) na całej ich długości.

W każdym przypadku należy znaleźć parę (pompa, obwód hydrauliczny) dostosowaną pod względem przepływu i ciśnienia. Natężenie przepływu jest w przybliżeniu proporcjonalne do liczby wylotów na rampach (RA, RA1, RA2, RA3), ich przekroju przepływu i pierwiastka kwadratowego różnicy ciśnień pomiędzy wnętrzem ramp (RA, RA1, RA2 ,RA3) i ciśnienie atmosferyczne.

Ta różnica ciśnień musi być wystarczająca, aby zapewnić wszystkie wyloty niemal stałe natężenie przepływu nieszczelności. Kluczowym parametrem urządzenia (OPALE) jest różnica ciśnień pomiędzy atmosferą a wnętrzem belek nawadniających (RA,RA1,RA2,RA3). Przy danym ciśnieniu wylotowym pompa o większym przepływie zużywa więcej energii, ale chłodzenie jest intensywne (płyn powrotny jest chłodny), przeciwnie, pompa o niskim przepływie zużywa mniej przy słabszym chłodzeniu (powrotny płyn jest letni, lub nawet gorąco). Należy zatem znaleźć kompromis w zależności od preferowanych kryteriów (produkcja fotowoltaiczna lub pozyskiwanie ciepłej wody). Jednak dzięki mocnej pompie można zmniejszyć zużycie, dostosowując częstotliwość pompowania. (patrz ii).

W gorących regionach lub w okresach suszy minimalny poziom wody w zbiornikach (REP, REC) można zapewnić za pomocą pływaka (FLO), który automatycznie odcina dopływ wody z przyłącza domowego do budynku w przypadku podniesienia się poziomu zbiorników. W regionach, w których woda jest bardzo rzadka, konieczne będzie działanie w całkowicie zamkniętym obiegu wody i zapewnienie napowietrznego lub podziemnego przejścia do chłodzenia płynu. (patrz także 3.g).

II. Chłodzenie: Sterowanie spustem pompowania

Najlepiej urządzenie (OPALE) jest autonomiczne i nie wymaga skomplikowanych środków, takich jak komputery czy zdalne sterowanie. Tak więc, jak pokazano na rysunkach 8 i 9, latem urządzenie OPALE jest zautomatyzowane za pomocą programowalnego przekaźnika czasowego (RHP), przekaźnika termostatycznego (TST) i elektrycznego przekaźnika czasowego (RTE) umieszczonych w kaskadzie.

1) Przekaźnik (RHP) przekazuje napięcie sieciowe podczas długich okresów pracy systemu (kilka godzin),

2) przekaźnik termostatyczny (TST) przekazuje prąd tak długo, jak temperatura pola fotowoltaicznego przekracza zadaną temperaturę,

3) przekaźnik (RTE) przesyła prąd z przerwami, z krótkimi i powtarzalnymi opóźnieniami (kilka minut).

Warunek 1 to zazwyczaj zakres pracy w ciągu dnia pomiędzy 9:20 a XNUMX:XNUMX.. Możemy woleć opóźnić start rano, ponieważ chłodna noc głęboko schłodziła pole fotowoltaiczne, lub wręcz przeciwnie, zostawić okno nawadniania na sam koniec popołudnia, ponieważ słońce nagrzało całe pole (CPV) i atmosferę .

Warunek 2 to warunek wyłączenia termicznego : przekaźnik (TST) umożliwia ustawienie temperatury, powyżej której prąd elektryczny jest przekazywany do pompy (PMP), a poniżej której zostaje przerwany. Na przykład temperatura ta może wynosić od 15 do 60°C. Aby uzyskać maksymalną produkcję fotowoltaiczną, zazwyczaj wybieramy temperaturę od 20°C do 30°C. Wręcz przeciwnie, chcąc mieć ciepłą wodę użytkową (CWU), wybierzemy raczej temperaturę 60°C (patrz także 3.g).
0 x
Obraz
Avatar de l'utilisateur
Remundo
moderator
moderator
Wiadomości: 15992
Rejestracja: 15/10/07, 16:05
Lokalizacja: Clermont Ferrand
x 5188




przez Remundo » 03/09/11, 15:23

Względna ewolucja parametrów fotowoltaicznych mocy, napięcia i prądu wraz ze wzrostem temperatury

Obraz
0 x
Obraz
Avatar de l'utilisateur
Remundo
moderator
moderator
Wiadomości: 15992
Rejestracja: 15/10/07, 16:05
Lokalizacja: Clermont Ferrand
x 5188




przez Remundo » 03/09/11, 15:28

Przekaźnik termostatyczny (TST) jest zawsze umieszczany w ciemnym pudełku dobrze wystawionym na działanie słońca ; możliwe są wówczas dwa układy:
- Skrzynka umieszczona jest na dnie pola fotowoltaicznego (CPV).
- Skrzynka ma kontakt termiczny z rurą powrotną (RET) lub rynną (CHN).

Celem jest, aby temperatura przekaźnika (TST) była dość wiernym obrazem temperatury krzemu pola fotowoltaicznego (CPV): świeża woda deszczowa (EP) z kolei umożliwia chłodzenie przekaźnika termostatycznego (TST) za pomocą wyłączenie automatycznego pompowania (podobnie jak jego wznowienie).

Warunek 3 tymczasowo moduluje pompowanie poprzez kaskadowanie elektrycznego przekaźnika czasowego (RTE). Rolą przekaźnika (RTE) jest uczynienie urządzenia (OPALE) „inteligentnym”: wykorzystując bezwładność cieplną pola fotowoltaicznego (CPV) zmniejszamy zużycie wody i prądu w wyniku pompowania poprzez pracę przerywaną bez znacznego rozgrzewania pola (CPV).

Jest to możliwe dzięki bezwładności cieplnej, która wyrównuje jego temperaturę podczas cykli pompowania. Zatem poniższa tabela przedstawia typowy przykład zasięgów i działania OPALE:

harmonogram Działania
Przed 9:XNUMX. Żadnego pompowania
Od 9:19 do 5:5 XNUMX minut włączenia, XNUMX minut wyłączenia tak długo, jak temperatura CPV przekracza wartość zadaną
Po godzinie 19:XNUMX brak pompowania

Skomplikowane funkcje przekaźnika (RTE) mogą również asymetryzować lub mnożyć okresy włączenia/wyłączenia, na przykład:

Przed godziną 9:9 bez pompowania; od 19:5 do 5:19 pompowanie XNUMX min WŁ., XNUMX min WYŁ. tak długo jak temperatura CPV przekroczy ustawione napięcie; po godzinie XNUMX:XNUMX, bez pompowania/

25%: pompowanie 1 minuta z 4 lub 2 z 8…
50%: pompowanie 1 minuta z 2 lub 2 z 4…
75%: pompowanie 3 minuta z 4 lub 6 z 8…
Możemy również zapoznać się z rysunkiem 8, aby zaobserwować pełne warunki uruchamiania/zatrzymywania pompowania latem.

Dzięki takiemu sterowaniu urządzenie (OPALE) standardowo odzyskuje 5 dodatkowych W fotowoltaiki na 1 W pompowania elektrycznego w porównaniu z produkcją, jaka byłaby bez chłodzenia cieczą.

3.c) Odśnieżanie/rozmrażanie paneli (zima)

W czasie zimy, szczególnie w regionie górzystym panele są bardzo chłodne, a nawet zbyt zimne do tego stopnia, że ​​na polu fotowoltaicznym utrzymuje się trwała warstwa szronu lub śniegu (CPV).

W tych warunkach produkcja wynosi zero. Głównym problemem jest wysokie albedo warstwy śniegu, które odbija światło słoneczne: zapobiega to nagrzewaniu się paneli, a co za tym idzie topnieniu warstwy śniegu. To błędne koło utrzymuje śnieg równomiernie pomimo znacznego promieniowania, o ile temperatura atmosfery jest ujemna.

Z drugiej strony, gdy część paneli jest odsłonięta i występuje promieniowanie słoneczne, ich ciemny krzem natychmiast nagrzewa się o kilka °C i na ogół na tyle, aby spowodować pojawienie się warstwy wody pomiędzy szkłem a śniegiem. Należy zatem rozpocząć jesień, a najlepiej usunąć całą warstwę śniegu.

Urządzenie (OPALE) zapewnia odśnieżanie poprzez wypuszczenie określonego płynu (EC,LS) która może być podgrzaną wodą (EC) lub płynem przeciw zamarzaniu typu woda/alkohol (LS). Chociaż może to być ekonomiczne rozwiązanie na krótką metę, zastosowanie Nie zaleca się stosowania słonej wody ze względu na jej właściwości korozyjne i osady mineralne. Schematy binarne mieszanin woda/alkohol i woda/sól pokazano na rysunkach od 12 do 14.
0 x
Obraz
Avatar de l'utilisateur
Remundo
moderator
moderator
Wiadomości: 15992
Rejestracja: 15/10/07, 16:05
Lokalizacja: Clermont Ferrand
x 5188




przez Remundo » 03/09/11, 15:30

Przykład niektórych mieszanin binarnych o właściwościach przeciw zamarzaniu

Obraz
woda/alkohol i woda/sól
0 x
Obraz
Avatar de l'utilisateur
Remundo
moderator
moderator
Wiadomości: 15992
Rejestracja: 15/10/07, 16:05
Lokalizacja: Clermont Ferrand
x 5188




przez Remundo » 03/09/11, 15:33

W konfiguracji zimowej, jak pokazano na rysunku 8, pompowanie odbywa się wyłącznie w celu usunięcia śniegu.

Wyzwolenie następuje poprzez szeregowe połączenie programowalnego przekaźnika czasowego (RHP), czujnika zmierzchowego (PHO) i przekaźnika termostatycznego (TST):

1) Przekaźnik (RHP) przekazuje napięcie sieciowe podczas bardzo krótkich okresów pracy systemu (np. 10 min na początku każdej godziny dziennej),

2) jeżeli przekaźnik zmierzchowy (PHO) pokryty jest śniegiem lub mrozem, to słabe promieniowanie interpretuje jako nocne i przekazuje prąd,

3) przekaźnik termostatyczny przekazuje prąd do pompy (PMP) w momencie, gdy temperatura płynu odśnieżającego (EC,LS) przekroczy zadaną temperaturę (ma to na celu zapobieżenie jego zamarznięciu z kolei w rurach wznoszących (ASC) lub rampy (RA, RA1, RA2, RA3), powoduje to odpływ, który prawdopodobnie wykryje przekaźnik (PHO), co spowoduje natychmiastowe zatrzymanie pompowania.

Warunek 3 przekaźnika termostatycznego (TST) to próg bezpieczeństwa, np. 5°C dla podgrzewanej wody deszczowej (EC) lub -10°C dla środka przeciw zamarzaniu odpornego na –15°C. Zatem, jeśli 3 przekaźniki zgodzą się na przepływ prądu, pompa rozpoczyna przepływ ze zbiornika (RLS) i rozpoczyna się usuwanie śniegu. Zakończy się na 3 różne sposoby:

1. Detektor zmierzchu (PHO) znajduje światło, ponieważ przepływ określonego płynu (RLS) w polu fotowoltaicznym (CPV) przepędził śnieg. Przekaźnik zmierzchowy (PHO) przerywa prąd.

2. Specyficzny płyn (LS) w zamian za bardzo chłodzi określony zbiornik cieczy (RLS,REC) przeznaczony do odśnieżania. Przekaźnik termostatyczny (TST) przerywa prąd. Usuwanie śniegu nie zostało zakończone.

3. Usuwanie śniegu nie powiodło się w wyznaczonym czasie i programowalny przekaźnik czasowy (PHP) przerywa dopływ prądu, aby uniknąć marnowania cieczy (EC, LS).
Aby poznać dokładne warunki zatrzymania/uruchomienia pompowania w zimie, możemy zapoznać się z rysunkiem 8.

Ważna uwaga: zimą OPALE stosuje filtr siatkowy (ASP) bez zaworu zwrotnego: tak więc, gdy pompa (PMP) zatrzymuje się, woda w rurach wznoszących (ASC) lub w belkach nawadniających (RA, RA1, RA2, RA3) opada z powrotem pod działaniem sił grawitacji: to automatyczne oczyszczanie chroni obwody mocno narażony na zimno aby zapobiec ich oblodzeniu i/lub pękaniu przez mróz: odśnieżanie jest autonomiczne i bezpieczne, unikając jednocześnie niepotrzebnych wydatków na energię.

Rysunek 9 pokazuje niezbędne połączenia elektryczne pomiędzy siecią (220 V), przekaźnikami (RHP, TST, RTE, PHO), pompą (PMP) i opcjonalnie rezystorem grzejnym (RCH).

Na tym rysunku przewód neutralny i faza mogą zostać odwrócone, jeśli sektor jest prądem przemiennym (zwykle). W przypadku sektora prądu stałego (przypadek wyjątkowy) należy zachować polaryzację w stosunku do oczekiwanego kierunku pompowania.

Udoskonaleniem urządzenia (OPALE) jest zastosowanie przekaźnik termostatyczny (TST) z 2 wyjściami fazowymi (lub neutralnym): jedno zasila rezystor grzejny (RCH) tak długo, jak nie zostanie osiągnięta temperatura bezpieczeństwa w zbiorniku i/lub przekaźnik (PHO) zostanie pokryty śniegiem, drugi zasila pompę (PMP) zaraz po osiągnięciu tej temperatury po podgrzaniu, w zależności od wyboru okablowania przekaźników (PHO) i (TST).
0 x
Obraz

Powrót do "Energia odnawialna: energii słonecznej"

Kto jest online?

Użytkownicy przeglądający to forum : Brak zarejestrowanych użytkowników i gości 136