Как правильно подключить электрическую часть
В зависимости от вашей взаимосвязи с местной энергоснабжающей организацией, существует три основных способа подключения солнечной электростанции:
- Автономный, когда к вашему дому невозможно (или просто нет желания) протянуть линию электропередач. В этом случае во время светового дня, солнечные панели накапливают энергию в аккумуляторах, а в темное время суток наступает пик потребления. Обязательно использование качественных и дорогих аккумуляторных батарей, и надежного зарядного устройства. Поскольку энергоснабжение вашего объекта напрямую зависит от количества «солнце-часов», не лишним будет подстраховаться ветровой электростанцией. Начальное вложение средств достаточно велико, зато вы навсегда забудете о счетах за электроэнергию.
- Резервный, когда вы одновременно пользуетесь и местной энергосистемой, и собственной солнечной электростанцией. Какой источник считать основным, а какой резервным — зависит от емкости аккумуляторов и мощности ваших солнечных панелей. Оптимальный алгоритм использования — днем 100 % загрузка солнечных панелей, потребление из сети стремится к нулю. Ночью, когда тариф ниже, можно подпитываться от городской энергосистемы. При таком подключении вы не зависите от капризов погоды и аварий в местной электросети. Есть возможность проводить обслуживание солнечной электростанции без перерыва в энергоснабжении дома. Неплохой вариант для дачи или СНТ, где качество снабжения электроэнергией ниже плинтуса.
- Комбинированное (последовательное) подключение. Такой способ предполагает не только два источника снабжения электричеством: собственная солнечная станция и местная энергосеть, но и возможность производить избыток электричества для продажи.В зависимости от местного законодательства, есть способы продажи избытков энергии снабжающим организациям. В этом случае устанавливается специальный счетчик энергии, и заключается соответствующий договор. При формировании избыточных мощностей, они перетекают в местную электросеть, возвращая вам затраты на электростанцию. Однако этот путь требует не только технического, но и грамотного юридического сопровождения.
Расчет солнечных панелей – порядок действий
Вычисляем необходимую потребителю мощность приборов
Для начала необходимо рассчитать точное количество приборов, которые нужно обеспечить электроэнергией с учетом энергопотребления каждого из них. Сюда могут входить бытовая техника (холодильник, телевизор, стиральная машина, микроволновка, утюг, электрочайник и другая мелкая бытовая техника), компьютерная техника, системы освещения, бойлеры, котлы, насосы, газонокосилки, снегоуборочная техника и т.п. Для этого либо анализируем и усредняем среднесуточные показатели электросчетчика, либо просто складываем все мощности приборов, которые будут работать при помощи солнечных батарей. Это можно сделать согласно инструкции на приборах или найти информацию по усредненным значениям техники в специальной литературе или интернете.
Если вы решили установить солнечные батареи, при подсчете мощности всех приборов обязательно нужно учесть потери, которые составляют примерно 20%. К примеру, если потребляемая суточная мощность приборов составляет 5 кВт/ч, то общее среднесуточное потребление с учетом потерь составит: 5 х 1,2 = 6 (кВт/ч). Такой запас энергии понадобится нам в сутки для бесперебойной работы всех приборов.
Рассчитываем необходимую емкость аккумулятора солнечных панелей
Это можно изобразить такой упрощенной формулой с условными обозначениями: Е = М/Н, где Е – емкость АКБ солнечных панелей, М – потребляемая приборами мощность, Н – напряжение сети. В нашем примере при напряжении 12В получим:
Е = 6кВт/12В = 500 (А/ч).
Выясняем коэффициент инсоляции или месячный уровень радиации
Коэффициенат зависит от региона/города проживания. Это открытая информация, которую несложно найти в интернете и справочниках. К примеру, в Харькове среднегодовой коэффициент уровня радиации составляет 3,49 кВт/ч/м2, минимальное его значение в декабре – 0,93 кВт/ч/м2/день, а максимальное в июне – 5,89 кВт/ч/м2/день. А в Одессе среднегодовой показатель – 3,41 кВт/ч/м2,минимум в декабре – 0,87 кВт/ч/м2/день, максимум в июле – 6,39 кВт/ч/м2/день.
Рассчитываем дневную производительность выбранной солнечной батареи
Чтобы рассчитать, сколько солнечных батарей нужно для дома или квартиры, используем формулу: П = К х S x КПД, где П – производительность одной батареи, К – коэффициент инсоляции (уровня радиации), S – площадь одной батареи, КПД – эффективность батареи в процентах. Рассмотрим на практике. К примеру, для батареи мощностью 250 Вт, площадью 2 м2 и с эффективностью (КПД) 15% мы получим:
Среднесуточная производительность, Харьков:
годовая: 3,49 кВт/ч/м2 х 2м2 х 0,15 = 1,047 кВт;
мах: 5,89 кВт/ч/м2 х 2м2 х 0,15 = 1,767 кВт;
мin: 0,93 кВт/ч/м2 х 2м2 х 0,15 = 0,279 кВт.
Среднесуточная производительность, Одесса:
годовая: 3,41 кВт/ч/м2 х 2м2 х 0,15 = 1,023 кВт;
мах: 6,39 кВт/ч/м2 х 2м2 х 0,15 = 1,917 кВт;
мin: 0,87 кВт/ч/м2 х 2м2 х 0,15 = 0,261 кВт.
Рассчитываем необходимое количество солнечных панелей
Это можно сделать по следующей формуле: С = М/П, С – необходимое количество солнечных панелей, М – потребляемая приборами мощность (ее мы уже определили выше), а П – производительность одной солнечной батареи.
В наших примерах получим:
Для Харькова:
мах: 6 кВт/ч / 1,767 кВт = 3 батареи
мin: 6 кВт/ч / 0, 279 кВт = 22 батареи
Для Одессы:
мах: 6 кВт/ч / 1,917 кВт = 3 батареи
мin: 6 кВт/ч / 0, 261 кВт = 23 батареи
Оборудование для получения электроэнергии
В минимальный комплект входят: сама панель, АКБ, инвертор и контроллер.
Солнечная панель дает нам постоянный ток – 12 или 24 В. Этого достаточно для работы многих бытовых приборов, вроде радиоприемников, настенных электронных часов и прочего оборудования. Но в большинстве случаев техника нуждается в электросети с напряжением 220 В. Следовательно, нужно как-то преобразовать постоянный ток напряжением 12-24 В в переменный ток напряжением 220 В – для этого потребуется дополнительное оборудование.
Для преобразования электроэнергии применяются инверторные преобразователи, отличающиеся высоким КПД. Но есть еще одна проблема – ночью батареи не работают, поэтому нам потребуются еще и аккумуляторы. К ним прибавляем зарядные устройства (или приобретаем автоматические преобразователи/контроллеры, которые самостоятельно выбирают источники питания и заряжают аккумуляторы).
Далее необходимо определиться с видом панелей. Солнечные батареи для дома представлены следующими разновидностями:
- Пленочные (гибкие) – характеризуются легкостью монтажа и небольшим весом, но не могут похвастаться высокой эффективностью;
- Монокристаллические – для их работы необходимо яркое солнце, в облачную погоду их эффективность падает практически до нуля;
- Поликристаллические – самые современные солнечные батареи, которые могут работать в облачную погоду.
Гибкие солнечные панели не самый лучший вариант для постоянного использования.
Гибкие солнечные панели не подходят для длительного применения
Поэтому мы рекомендуем обратить свое внимание на последнюю категорию батарей – они представлены самым широким ассортиментом
Далее нам нужно определиться с мощностью оборудования. Если солнечные батареи будут использоваться только для осветительных целей, можно обойтись панелями небольшой площади и малой мощности. Если к местной сети будут подключаться мощные потребители – пылесосы, микроволновые печи, чайники и многое другое – придется приобрести большое количество батарей, мощные преобразователи и аккумуляторы с высокой суммарной емкостью.
Некоторые люди приобретают в свои загородные дома низковольтное оборудование – это лампы на 12 или 24 В, а также аналогичная бытовая техника (мониторы, телевизоры, мультимедийные плееры и многое другое). Что касается микроволновых печей и электрочайников, то они заменяются обычной газовой печкой с баллоном.
В продаже представлены даже низковольтные холодильники вполне приличного объема. Минус у них один – стоят они в 4-5 дороже своих аналогов с питанием от сети 220 В.
ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ
4,5
Домашняя солнечная электростанция: как узнать, что солнечный модуль не китайский
О качестве китайской продукции можно дискутировать долго, но в данном случае речь пойдет о другом …
Administrator
30 марта 2020
5
Солнце 100 дней в году: можно ли сэкономить на установке солнечных батарей?
Когда речь заходит об альтернативных источниках энергии, не зависящих от природных ископаемых, в …
Administrator
20 сентября 2019
4
Можно ли отапливать помещение с помощью солнечной энергии?
Отопление – самая большая статья расходов на содержание загородного дома, дачи для временного …
Administrator
7 апреля 2020
(г. Брянск)
Предприятие «Термотрон» производит автономные системы уличного освещения на солнечных батареях и мини-автономные солнечные станции. Первые поставляются на базе серийных модулей с высокой столбовой опорой.
Особенности автономных систем уличного освещения от «Термотрона»:
- температурный диапазон эксплуатации – -40…+50 °C;
- угол раскрытия луча – 135 на 90 градусов;
- гарантированный срок работы – 12 лет в городских условиях;
- высота опоры – от 6 до 11 м;
- мощность – от 30 до 160 Вт.
Автономная станция «Экотерм», выпускаемая заводом, будет интересна владельцам загородных домов и участков. Ее применяют также на фермах, телефонных станциях, для оснащения сельских школ, больниц, магазинов. Станция работает от дизель-генератора 14,5 кВт. Цена вырабатываемой энергии при количестве 18 фотоперерабатывающих элементов – 5,12 руб./кВт, срок окупаемости – до 5 лет (цену станции уточнять у производителя).
| Вариант | Мощность станции, кВт | Емкость АКБ, А/ч |
| «Экотерм-3» ЮКЛЯ.565216.001 | 3 | 1 000 |
| «Экотерм-5» | 5 | 1 500 |
| «Экотерм-10» | 10 | 2 000 |
| «Экотерм-15» | 15 | 3 000 |
| «Экотерм-20» | 20 | 4 000 |
| «Экотерм-25» | 25 | 5 000 |
| «Экотерм-30» | 30 | 6 000 |
| «Экотерм-35» | 35 | 7 000 |
| «Экотерм-40» | 40 | 8 000 |
| «Экотерм-50» | 50 | 10 000 |
Рекомендации по установке
В этом списке мы перечислим те моменты, к которым монтажники должны подойти со всей ответственностью.
Итак, важны такие нюансы:
- Площадь гелиополя. То есть позаботьтесь проверить, достаточное ли количество панелей вы приобрели. Также часто случается так, что магазин в погоне за прибылью продает слишком большое количество изделий.
- Угол наклона коллекторов.
Исходные данные для вычисления оптимального угла наклона прибора
- Объем накопительного бака.
Во всех случаях самым лучшим решением будет взять консультацию у независимого специалиста и уже с этими расчетами идти в магазин.
На этом наш обзор завершен, и можно перейти к итогам.
Мощность инвертора и потери в нем
Теперь что касается инвертора, он тоже имеет свой КПД а это порядка 75-90%, т.е. все полученные величины выработки энергии и запаса можно относить к этим процентам. В итоге лучше брать двойной запас емкости для аккумуляторов, Так при потреблении 2400Вт.ч за ночь, устанавливать 4 АКБ емкостью 100А.ч. 100А*12В*4 = 4800Вт.ч. Мощность инвертора показывает номинальную нагрузку которую можно подключить к нему, т.е количество и тип бытовых приборов.
В Итоге получаем солнечную электростанцию на 2,5кВт:
- Солнечные батареи 4шт. по 250Вт. Выработка в месяц 170 -240кВт.ч (36тыс.руб.)
- АКБ по 100А.ч. 4 шт. запас до 4800 Вт. (AGM аккумуляторы 50тыс.руб.)
- Инвертор 2,4кВт номинальная мощность подключаемого оборудования (27тыс.)
Итого 113 тыс. руб. за комплект оборудования.
Выбор панелей
Далее рассмотрим, на что следует обращать внимание при выборе солнечных панелей и остального оборудования, которое нужно, чтобы вся система функционировала. Вначале следует определиться с тем, какая суммарная мощность электроэнергии должно быть выработано панелями
Для этого высчитывается среднесуточное потребление энергии
Вначале следует определиться с тем, какая суммарная мощность электроэнергии должно быть выработано панелями. Для этого высчитывается среднесуточное потребление энергии.
Затем определяется, какую мощность обеспечивает одна панель за световой день.
Далее просто определяется, сколько панелей потребуется для выработки энергии, которая потребляется за сутки. Это в случае полного перехода на автономное энергообеспечение.
Исходя из этого уже и выбираются модули. Если площади для их установки не так уж и много, то лучше будет приобрести монокристаллические модули.
Они хоть и дороже, но площадь каждой панели меньше, чем поликристаллической, и срок службы ее больше.
Панели лучше приобретать известных производителей, на которые они дают длительный срок гарантии.
Освещение дачи своими руками – глаза боятся, а руки делают
Коллекторная система отопления
Наибольшей эффективности и отдачи можно добиться, установив вместо солнечных модулей коллекторы – наружные установки, в которых под действием солнечного излучения происходит нагрев воды. Такая система является более логичной и естественной, так как не потребует нагревания теплоносителя другими устройствами.
Рассмотрим конструкцию и принцип действия приборов двух основных видов: плоских и трубчатых.
Плоский вариант для самостоятельного изготовления
Конструкция плоских установок настолько проста, что опытные мастера-умельцы собирают кустарные аналоги своими руками, часть деталей купив в специализированном магазине, часть соорудив из подручного материала.
Внутри стального или алюминиевого утепленного короба закреплена пластина, адсорбирующая солнечное тепло. Чаще всего она покрыта слоем черного хрома. Сверху теплопоглотитель защищен герметичной прозрачной крышкой.
Нагревание воды происходит в трубках, уложенных змейкой и соединенных с пластиной. Вода или антифриз поступает внутрь короба через впускной патрубок, нагревается в трубках и перемещается на выход – к выпускному патрубку.
Светопропускная способность крышки объясняется использованием прозрачного материала – прочного закаленного стекла или пластика (например, поликарбоната). Чтобы солнечные лучи не отражались, стеклянную или пластиковую поверхность матируют (+)
Существует два вида подключения, однотрубное и двухтрубное, принципиальной разницы в выборе нет. Но существует большая разница в том, каким способом теплоноситель будет подаваться к коллекторам – самотечным или с помощью насоса. Первый вариант признан неэффективным из-за слабой скорости передвижения воды, по принципу нагрева он напоминает емкость для летнего душа.
Функционирование второго варианта происходит благодаря подключению циркуляционного насоса, который подает теплоноситель в принудительном порядке. Источником энергии для работы насосного оборудования может стать энергосистема на солнечных батареях.
Температура теплоносителя при нагреве солнечным коллектором достигает 45-60 ºС, на выходе максимальный показатель – 35-40 ºС. Для повышения эффективности работы отопительной системы наряду с радиаторами используют «теплые полы» (+)
Трубчатые коллекторы – решение для северных регионов
Общий принцип работы напоминает функционирование плоских аналогов, но с одной разницей – теплообменные трубки с теплоносителем находятся внутри стеклянных колб. Сами трубки бывают перьевыми, запаянными с одной стороны и внешним видом напоминающие перья, и коаксиальными (вакуумными), вставленными друг в друга и запаянными с обеих сторон.
Теплообменники также бывают разными:
- система преобразования солнечной энергии в тепловую Heat-pipe;
- обычная трубка для перемещения теплоносителя U-type.
Второй вид теплообменников признан более эффективным, но недостаточно популярным из-за стоимости ремонта: при выходе из строя одной трубки придется производить замену всей секции.
Трубка Heat-pipe не является частью целого сегмента, поэтому поменять ее можно за 2-3 минуты. Вышедшие из строя коаксиальные элементы ремонтируют, просто сняв заглушку и заменив поврежденный канал.
Схема, объясняющая цикличность нагревательного процесса внутри вакуумных трубок: холодная жидкость под воздействием солнечного тепла нагревается и испаряется, уступая место следующей порции холодного теплоносителя (+)
Проанализировав технические характеристики коллекторов разного типа и обобщив опыт их использования, решили, что для южных областей больше подходят плоские коллекторы, а для северных – трубчатые. Особенно хорошо зарекомендовали себя в условиях сурового климата установки с системой Heat-pipe. Они обладают нагревательной способностью даже в пасмурные дни и ночью, «питаясь» минимальным количеством солнечного света.
Образец стандартной схемы подключения солнечных коллекторов к бойлерному оборудованию: насосная станция обеспечивает циркуляцию воды, контроллер регулирует процесс нагревания
Основные виды и классификация солнечных батарей
Все солнечные батареи, известные в настоящее время, можно классифицировать следующим образом:
- Устройства малой мощности, предназначенные для питания и зарядки небольших приборов – смартфонов, планшетов и т.д. Их можно применять вне стационарных сетей.
- Универсальные батареи. Обеспечивают питание электронных устройств при отсутствии стационарной сети.
- Солнечная батарея (панель). Состоят из набора фотоэлементов, закрепленных на подложке. Получили наиболее широкое распространение и в свою очередь разделяются на отдельные категории.
Классификация и типы солнечных батарей (модулей):
- Фотоэлектрические преобразователи. Конструктивно являются полупроводниковыми устройствами для преобразования солнечной энергии напрямую в электрическую. Несколько элементов, соединенных между собой, становятся солнечной батареей, которая выглядит как панель. Принцип действия заключается в фотоэлектрическом эффекте, когда в неоднородных полупроводниковых структурах под действием солнечного света появляется электрический ток. Электрофизические характеристики полупроводников могут отличаться, что влияет и на эффективность самого преобразователя.
- Гелиоэлектростанции. Представляют собой солнечные установки, работающие от концентрированной энергии солнца, приводящей в движение паровые, газотурбинные и другие агрегаты. Принцип работы основан на использовании обычных линз или вогнутых зеркал, собирающих и концентрирующих солнечные лучи. В фокусе размещается нагревательный элемент, температура которого постепенно увеличивается. Зеркала считаются более эффективными, поскольку дают возможность получить более мощное излучение.
- Солнечные коллекторы. Относятся к низкотемпературным нагревательным установкам, обеспечивающим горячее водоснабжение в автономном режиме. Широко применяются и в других сферах. Мощность каждого устройства полностью зависит от его полезной площади. Они способны нагревать жидкости до температур в диапазоне 100-200С.
Дополнительная классификация
Существует еще целый ряд признаков, позволяющих классифицировать солнечные батареи. Среди них большое значение имеет расположение атомов кремния в кристаллическом элементе.
В связи с этим, можно выделить следующие типы солнечных батарей:
- Монокристаллические. Для их изготовления применяется кремний высокой чистоты, получаемый промышленным способом. КПД таких батарей составляет 14-17%.
- Поликристаллические. Этот вид солнечных батарей изготавливается из кремниевого расплава, медленно охлаждаемого до нужного состояния. Данный способ значительно дешевле, а полученный кремний приобретает ярко синий цвет. КПД таких элементов ниже, в пределах 10-12%.
- Панели на основе аморфного кремния. Они относятся к категории тонкопленочных, поскольку кремний наносится на основу как очень тонкая пленка и покрывается защитным материалом. Данный метод изготовления считается наиболее дешевым и простым, но эффективность таких изделий ниже, чем в любом кристаллическом варианте. Компоненты панелей постепенно теряют свои качества. КПД находится на уровне 5-6%.
Основные виды солнечных панелей следует рассмотреть более подробно. Зная их параметры и технические характеристики, гораздо легче сделать правильный выбор.
Особенности монтажа
Помимо правильного выбора оборудования и грамотного проектирования для безупречной работы системы необходим квалифицированный монтаж. Существует много тонкостей, применение которых поможет увеличить срок эксплуатации всех элементов коллектора.
Первый нюанс касается термостатического клапана, который служит защитой от ожогов. В стандартных системах теплоснабжения этот элемент монтируют редко ввиду того, что температуру горячей воды можно регулировать на генераторе. Поэтому при проектировании гелиосистемы про клапан зачастую забывают. В регуляторе солнечной системы также можно установить ограничитель нагрева воды, но тогда эффективность оборудования будет существенно снижена. Нагретый до максимальной температуры бак обеспечит горячей водой даже в пасмурные дни.
Чтобы клапан работал правильно, его устанавливают немного дальше от водонагревателя. Близкое расположение провоцирует перегрев узла, в результате чего горячая вода перестаёт поступать в трубопровод.
Второй нюанс касается ёмкости аккумулятора ГВС. Он устанавливается в просторном месте
Это важно для беспрепятственного доступа к бачку для его обслуживания и ремонта. Нередко для бака подбирают часть помещения под лестницей или подвал. В таком случае необходимо учесть высоту потолка
Наверху водонагревателя расположен магниевый анод. Для его замены потребуется пространство над баком не менее 60 см. Если высота не позволяет производить ремонтные работы, то на этапе монтажа системы следует установить активный электрический анод
В таком случае необходимо учесть высоту потолка. Наверху водонагревателя расположен магниевый анод. Для его замены потребуется пространство над баком не менее 60 см. Если высота не позволяет производить ремонтные работы, то на этапе монтажа системы следует установить активный электрический анод.
Третий нюанс касается монтажа расширительного бачка, который компенсирует весь теплоноситель, вытесняемый из коллекторов при стагнации. При этом учитывается температурное расширение жидкости. Корректное функционирование бачка обеспечивает его правильное расположение. Монтаж производится ниже уровня насосной группы. Если расположить ёмкость выше насосов, то мембрана станет уязвимой перед воздействием высоких температур, в результате чего на ней образуется воздушный пузырь. Он подсушивает резину, ухудшая её эластичность и другие физические свойства. Это приводит к быстрому изнашиванию мембраны.
Четвёртый нюанс касается подключения гелиоконтура к баку аккумулятору. Из-за того, что тепло всегда устремляется вверх, нужно делать подключение снизу, создавая преграду на пути тёплого потока. Это достигается путём подсоединения труб к водонагревателю с созданием, так называемой петли (термопетли). При игнорировании рекомендации температура воды в баке за ночь снизится минимум на 2-8 градусов.
Пятый нюанс касается обратного клапана. При его отсутствии всё тепло, накопленное за день в гелиоконтуре, рассеется через коллекторы в ночное время суток. Для предотвращения нерационального использования ресурсов рекомендуется в нижнем подключении бака аккумулятора устанавливать обратный клапан.
КОМПЛЕКТ ОБОРУДОВАНИЯ
Рассмотрим составляющие фотоэлектрической системы подробнее.
Солнечные панели.
Панели состоят из полупроводниковых кремниевых фотоэлементов, соединительных проводов и корпуса. Входящие в них фотоэлектрические преобразователи бывают двух основных видов:
- монокристаллические, изготовленные из искусственно выращенного кристалла кремния, нарезанного на пластины;
- поликристаллические, полученные из обрезков, оставшихся от монокристаллических элементов, методом длительного охлаждения кремниевого расплава.
Монокристалл имеет однородную структуру поверхности и выглядит как квадрат со срезанными углами. Его КПД выше, чем у поликристалла, и достигает 20-22%, а стоимость дороже примерно на 10%. Лучи света, попадающие на его поверхность, не рассеиваются, а распределяются равномерно, вызывая направленное беспрепятственное движение свободных электронов.
Поликристалл имеет вид плоского квадрата с неоднородной поверхностью и цветовой гаммой, переливающейся синими и голубыми оттенками. Его КПД находится в пределах 17-18%, поскольку он состоит не из чистого кремния, а с примесями, и из разных кристаллов.
Разницей в КПД объясняется то, что при одинаковой мощности панели второго типа будут иметь больший размер. При равной площади модулей монокристалл вырабатывает электроэнергии на 30% больше.
Вместе с тем, у поликристаллов есть свои преимущества: у них медленнее снижается мощность по мере увеличения эксплуатационного срока (2% против 3% в первый год работы).
Инвертор.
Это устройство, которое преобразует постоянный электрический ток, вырабатываемый солнечными батареями и равный 12 или 24 вольтам, в переменный ток 220 В, который используется для подключения и работы всех бытовых приборов. КПД инвертора составляет около до 96%, так что 4% — это гарантированные потери.
Аккумулятор.
Аккумуляторы предназначены для перераспределения полученной солнечной энергии, поскольку она поступает неравномерно в течение суток: в полдень возможен ее переизбыток, а ночью выработка прекращается. Аккумулятор накапливает электричество в течение светлого времени суток и отдает его в вечерние и ночные часы.
Не следует устанавливать на солнечные батареи автомобильные аккумуляторы, хотя это кажется на первый взгляд рациональным решением.
Их мощности хватает на электропитание одного дома, однако они рассчитаны на эксплуатацию в совершенно иных условиях. Разряд более чем на 30% является для них экстремальным, в то же время они выдают высокий пусковой ток, в чем в данном случае нет никакой необходимости.
В таком режиме, когда в первой половине суток батарея заряжается, а во второй – отдает энергию, автомобильный аккумулятор прослужит не более года, причем его емкость будет уменьшаться, и вероятность внезапной поломки – увеличиваться.
В солнечных батареях используют два типа аккумуляторов, кислотные и гелевые. Последние эффективнее, лучше переносят сильный разряд, но стоят дороже. Батарея не должна разряжаться на 100%, остаточный заряд должен быть не менее 40% (зависит от типа батареи), и чем выше этот процент, тем больше прослужит аккумулятор.
Полностью обеспечить электропитание всех устройств и приборов в доме с помощью современных аккумуляторов невозможно, это выльется в слишком большую сумму. Поэтому к ним не подключают стиральные машины и пылесосы, а только осветительные приборы, холодильники, компьютеры.
Аккумуляторы – самое слабое звено современных систем альтернативного энергоснабжения.
Контроллер.
Этот прибор обеспечивает полную зарядку аккумулятора и защищает его от перезарядки и закипания. Поскольку панели вырабатывают электричество только в световое время суток, а основной пик потребления приходится на вечерние часы, подключать панели к аккумуляторам напрямую нельзя – выйдет из строя и то, и другое.
Существует три типа контроллеров, отличающихся функциональностью и ценой:
- ON/OFF – самый простой и элементарный, который просто отключает поступление энергии с панели при достижении максимального заряда батареи. Срабатывает при 70% уровне заряда, и батарея быстро выходит из строя. Используется в основном для тестирования системы.
- ШИМ или PWM – обеспечивает ступенчатую зарядку аккумулятора, переключая режимы заряда, которые выбираются автоматически в зависимости от уровня разрядки аккумулятора. Он заряжается до 100%, однако потери при зарядке составляют до 40%.
- MPPT – наиболее экономичный и усовершенствованный, работает по вычислительной технологии, сравнивая напряжение, подаваемое с панелей, с напряжением на аккумуляторе и выбирая оптимальное преобразование для получения максимального заряда. Его КПД составляет 93-97%.
Солнечные батареи на крыше
Прежде всего, нужно выяснить, выдержит ли кровля дополнительную нагрузку. Один-два модуля выдержит любая, а для большего количества придется считать.
Для надежной фиксации они должны крепиться как минимум в четырех точках. Причем, если вы монтируете панели заводского изготовления, не поленитесь изучить инструкцию по установке: при нарушении хотя бы одного из пунктов, оборудование снимается с гарантии. В большинстве случаев требования такие:
Крепятся солнечные батареи на расстоянии 5-15 см выше кровельного материала. Этот зазор необходим для проветривания (для поддержания температурного режима).
- Для закрепления использовать только имеющиеся в корпусе отверстия. Дополнительные сверлить нельзя.
Рама, на которой закреплены фотоэлементы, рассчитана на вертикальную или горизонтальную установку (указано в паспорте), и в другом положении ее крепить нельзя.
Системы крепления солнечных панелей могут быть разными. Есть готовые (продаются там же, где и сами панели), но вполне можно использовать и сделанные собственноручно
Важно только использовать надежные, стойкие к коррозии материалы. Толщина реек и крепежа должна быть большой: выдерживать должны они и ветровые нагрузки, и массу панелей с самым толстым снежным покровом. Один из методов крепления солнечных батарей на крыше частного дома можно увидеть в видео
Один из методов крепления солнечных батарей на крыше частного дома можно увидеть в видео.
Теперь немного об электрической сборке. Схема подключения солнечной батареи, кроме самих преобразователей, предусматривает наличие:
- контроллера заряда с подключенными аккумуляторными батареями;
- преобразователя (инвертора), который преобразует постоянный ток в переменный;
- предохранителей для защиты от короткого замыкания (повысят безопасность и вашу и системы).
Контроллер и преобразователь имеют ограничения по току и напряжению. Суммарные параметры подключаемой для вашего дома солнечной системы не должны их превышать. Для электрического соединения батарей в единую систему, использовать нужно только те провода, которые выведены наружу.
Принципиальная схема подключения гелиобатарей
Для соединения панелей применяют медный проводник в стойкой к ультрафиолету изоляции. Если провода в подходящей изоляции не нашли, спрячьте его в гофрированный шланг для наружных работ. Толщина жил провода зависит от предполагаемой силы тока в системе и от длины линии, но минимальное сечение 4 мм2. Соединение проводников желательно делать при помощи коннекторов, а не на скрутках. Рекомендуют МС4 потому что проводники, выходящие из большинства солнечных батарей, оконечены именно такими разъемами
Эти разъемы хороши тем, что обеспечивают герметичное соединение, что на крышах немаловажно. Но не все фирмы устанавливают разъемы этого стандарта. В дешевых моделях (особенно китайских) может стоять что-либо иное, так что уточняйте при покупке
В дешевых моделях (особенно китайских) может стоять что-либо иное, так что уточняйте при покупке.
Это схематическое изображение подключения
Теперь о последовательности подключения оборудования в систему. Для безопасного подключения соблюдайте очередность такую:
- К контроллеру подключаются аккумуляторы с соблюдением полярности. Провода — медь, сечение выбирается в зависимости от мощности контроллера.
- К контроллеру подключаются солнечные батареи. Также необходимо соблюдать полярность.
- К контроллеру через предохранитель подключается 12 В потребители.
- К аккумуляторам подключается инвертор (через предохранитель), а к его выходу уже потребители 220 В. Подключение инвертора напрямую к контроллеру исключено: придется покупать новые устройства. А это приблизительно 600-1000$ в зависимости от фирмы и мощности.
Не пренебрегайте последовательностью подключения — это наиболее безопасный алгоритм, гарантирующий (при соблюдении полярности) рабочее состояние системы.
Напоследок, еще один вариант установки на крыше дачи с регулируемым углом наклона. Возможно, вам видео будет полезным.
Что можно получить от солнечных батарей?
Обеспечить свой дом теплом и горячей водой бесплатно, только за счет солнечной энергии — сценарий возможный, однако нужно понимать, что это не круглогодичное решение.
Дело в том, что на нашей широте наблюдается неравномерное распределение солнечного света в течение года. В России мы можем наслаждаться прекрасным солнцем только в течение нескольких летних месяцев. В свою очередь, с осени до начала весны лучам приходится пробиваться сквозь густые облака. Следовательно, использование солнечной энергии в этот период ограничено.
По этой причине солнечные батареи могут полностью удовлетворить задачу обогрева дома только в летние месяцы. В оставшиеся месяцы они лишь незначительно будут поддерживать тепло в доме.
В любом случае, установив такую систему на крыше, в течение 5-7 месяцев в году мы сможем бесплатно пользоваться горячей водой, что, безусловно, станет значительным облегчением для семейного бюджета, не говоря уже об охране окружающей среды.
