Установка солнечных батарей для дома: выбор места монтажа, этапы

Что следует учесть на этапе проектирования?

Перед установкой автономной электростанции важно выбрать наиболее подходящее место для установки солнечных панелей, их тип и назначение. В соответствии с этими критериями определяют параметры солнечных панелей и аксессуаров.

Если вы собираетесь использовать домашнюю электростанцию ​​для выработки электроэнергии с выходной мощностью 220 В, вам потребуются следующие предметы:

• Фотоэлектрический преобразователь — позволяет вырабатывать электрическую энергию из солнечного излучения посредством химической реакции. Они характеризуются мощностью на 1м2 площади, производительностью и типом. Общее количество выбирается в зависимости от потребностей потребителя и планируемых объемов производства.
• Аккумуляторная батарея – накапливает электрический заряд, полученный от солнечной батареи, для питания устройств в ночное время. Поэтому емкость выбирается с запасом из расчета, что в пасмурную погоду заряд будет намного хуже.
• Контроллер заряда — перераспределяет электроэнергию от солнечных панелей к аккумулятору и при достижении максимума отдает излишки во внешнюю сеть. При отсутствии такой системы она снижает электрическую мощность, подводимую к аккумулятору, до минимума.
• Инвертор – предназначен для преобразования постоянного напряжения, поступающего от солнечной батареи, в переменное напряжение, используемое в бытовых сетях. Они также позволяют владельцам солнечных панелей продавать лишнюю электроэнергию от своей домашней электростанции.
• Соединительные провода — осуществляют передачу электроэнергии по электрической сети в солнечную систему. В зависимости от места к ним предъявляются разные требования, например, при размещении на улице они должны быть устойчивыми к внешним факторам.

Несмотря на важность каждого элемента домашнего генератора свободной энергии, выбору солнечного модуля следует уделить особое внимание, так как от него будет зависеть как производительность, так и качество всей системы.

Кратко об основах: что такое солнечные панели, и как они работают

Солнечные панели представляют собой модули, состоящие из десятков солнечных элементов, соединенных последовательно или параллельно. Как только свет попадает на солнечный элемент, он начинает вырабатывать электричество, и чем интенсивнее свет, тем больше электричества вы можете получить.

В средней полосе России летом качественные солнечные панели для дома могут генерировать около 150 Вт/м2 в пике и около 120 Вт/м2 в нормальных условиях.

Виды солнечных панелей

Подавляющее большинство солнечных панелей изготовлено из кремния (Si), но есть перспективные батареи из теллурида кадмия (Cd-Te) и деселенида галлия-меди-индия (CIS или CIGS). Потенциально они значительно удешевят домашнюю солнечную электростанцию, но это только в будущем.

Пока некремниевые фотоэлементы производят всего несколько компаний в мире, а цена за ватт электроэнергии выше, поэтому такие солнечные панели для домашнего использования в России практически не используются.

Независимо от материала, есть три типа солнечных панелей:

• Монокристаллический. Эти солнечные панели изготовлены из монокристалла чистого кремния. У них самый высокий КПД — до 22% — при ярком солнечном свете, а разрушение структуры происходит медленнее, чем у других типов аккумуляторов — на монокристаллические элементы производители дают не менее 25 лет гарантии.
• Поликристаллический. Как следует из названия, эти панели состоят не из одного, а из множества разноориентированных кристаллов кремния. Это сказывается и на КПД – обычно он не превышает 18%, и на сроке службы – поликристаллические панели стареют быстрее.

Тем не менее, в России на крышу частного дома чаще всего устанавливают поликристаллические солнечные панели, так как они существенно дешевле монокристаллических.

• Тонкопленочный или аморфный. Этот тип солнечной панели является самым дешевым, поскольку для его производства требуется наименьшее количество кремния.

КПД тонкопленочных солнечных панелей последнего поколения составляет всего 8-12%, но они работают лучше, чем кристаллические элементы, в условиях рассеянного освещения — в пасмурную погоду или в условиях тени от соседнего дерева, аморфные солнечные панели выдают 10-15 % больше мощности, чем монокристаллические модули.

В дополнение к «чистым» панелям, которые работают на основе одного типа материала, в последние годы появились гибридные гетероструктурные (HJT или HIT) солнечные элементы. В них одновременно используется как кристаллический, так и аморфный кремний, что повышает эффективность панелей и улучшает работу при внешнем освещении и высоких температурах.

Как выбрать солнечные батареи

Большинство людей выбирают солнечные батареи на крышу дома примерно так же, как кофеварку или пылесос. То есть в основном контролируются ценой, рекламой и отзывами в интернете. Но такой подход в корне неверен: никто не рассчитывает, что пылесос прослужит хотя бы 25 лет, да еще и все это время проработает на улице под палящими лучами солнца.

При таком долгом сроке эксплуатации отзывы людей, которые ставили солнечные батареи на крышу своего дома максимум год-два назад, просто ничего не стоят. Не говоря уже о том, что это немассовый продукт, из-за чего отзывы реальных людей буквально тонут в массе заказных.

Поэтому при выборе комплекта солнечных панелей советуем учитывать следующие характеристики:

• Режиссер. Это ключевой фактор. Производитель солнечных элементов должен войти в оценку крупнейших, а в идеале он должен иметь полный цикл производства: от кремния до самих аккумуляторов. Да, за брендовые панели приходится платить слишком много, но относительно немного – 10-15%, в то время как при покупке noname панелей есть риск потерять всю сумму.

При этом не стоит бояться китайских производителей, крупные компании, такие как JA Solar, Suntech или Helios House производят качественные солнечные панели. Хотя, конечно, лучше выбирать европейские или североамериканские компании:

First Solar, Canadian Solar, Solarworld, Viessmann Group. Отличные характеристики и солнечные панели поставляются из Японии и Южной Кореи: Hanwha Solar One, Sharp, Kyocera, Sanyo.

• Толерантность. Это разница между пропускной и реальной мощностью солнечной батареи. Если реальная мощность меньше паспортной, то допуск отрицательный, если больше, то положительный. Допуск должен быть нулевым или положительным, потому что при отрицательном допуске вы все равно платите полную стоимость, то есть платите за несуществующие ватты.

Для дешевых панелей допустим отрицательный допуск, но только если он не более 2-3%. Это означает, что при номинальной мощности 100 кВт/м2 панель должна выдавать не менее 97-98 кВт/м2.

• Температурный коэффициент. С повышением температуры эффективность солнечной панели снижается. Температурный коэффициент показывает, насколько мощность упадет при повышении температуры, поэтому чем ниже, тем лучше.
• Значение ПТК. Чтобы можно было сравнивать солнечные панели разных производителей, их тестируют в стандартных условиях (STC). Эти условия далеки от реальных, поэтому был разработан независимый стандарт PTC, который лучше отражает условия эксплуатации панелей. Чем ближе отношение PTC/STC к единице, тем лучше солнечная панель будет работать на вашей крыше.
• Эффективность панели. Здесь все просто: чем выше КПД, тем лучше панели преобразуют солнечную энергию в электрическую. Приемлемым считается КПД 15%, но оптимальный показатель выше – 18-20%.
• Гарантийный срок. Мы уже говорили о гарантии на панели 25 лет. Это минимальный период и де-факто отраслевой стандарт. Поэтому, если вы хотите купить солнечную панель для дома, а не переносной солнечный модуль для кемпинга, помните о гарантийном сроке и всегда внимательно изучайте условия.

Теперь о цене. Для большинства людей это основная настройка системы, но мы рекомендуем смотреть на нее в последнюю очередь. На протяжении десятилетий брендовая и дорогая техника часто оказывается более выгодной, чем дешевая.

Такие солнечные панели медленнее стареют, производят больше энергии на единицу площади и часто имеют даже не нулевой, а положительный допуск. Все это вместе компенсирует большие первоначальные затраты через 5-8 лет эксплуатации. Разумеется, речь идет об оправданно дорогом оборудовании.

Например, лучше купить крышную солнечную панель из монокристаллических элементов от известного производителя, чем такую ​​же панель от небольшой компании. Если вы покупаете панели, изготовленные по последнему слову техники, или модные модули в виде черепицы и других кровельных материалов, вряд ли это можно будет назвать рациональной покупкой.

Кроме того, смотрите не на цену всего аккумулятора, а на цену 1 ватта энергии. Это более информативный показатель, так как мощность солнечных панелей одного размера, но разных производителей, зачастую отличается на десятки процентов.

Что влияет на производительность солнечной электростанции

Максимальная производительность домашней солнечной системы ограничена производительностью солнечных панелей. Однако то, какую мощность будет генерировать система в реальных условиях, зависит от ряда вещей, не всегда очевидных для покупателя.

Качество оборудования

Помимо самой солнечной панели в состав домашней СЭС входят еще как минимум два устройства: контроллер и инвертор. И обычно их выбирают по остаточному принципу. Из-за этого потери на них могут достигать 20-25%.

То есть вы получаете только 75% энергии, вырабатываемой солнечными панелями, просто потому, что не уделили должного внимания выбору инвертора и контроллера. Для сравнения, потери по стандарту не должны превышать 5%.

Качественный преобразователь – это в первую очередь устройство с высоким КПД – от 95%. Причем это должна быть реальная эффективность, а не просто цифры по делу. Например, средние и мелкие китайские производители часто завышают производительность своих инверторов, но в реальности их КПД может составлять 85% и даже 80%.

Поэтому лучше выбирать контроллеры и преобразователи европейских, японских или американских производителей. Продукцию китайских заводов, за исключением очень крупных производителей, стоит покупать только в том случае, если есть возможность убедиться, что фактическая эффективность соответствует номинальной.

Кроме того, со временем инвертор и контроллер необходимо менять. И чем оно лучше, тем позже потребуется такая замена. Например, топовые блоки меняют через 15-16 лет, а дешевые инверторы часто выходят из строя, не прослужив и 5 лет.

Расположение

Эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую зависит от угла, под которым солнечные лучи падают на панель. В России этот угол максимален, если панели направлены строго на юг. В этом случае домашняя солнечная электростанция будет производить больше всего электроэнергии.

Немного хуже юго-восточное и юго-западное направления, но это тоже хорошая альтернатива — эффект будет ниже, но не значительно. Ориентация панелей на запад, восток и особенно на север нежелательна из-за сильного снижения производительности домашней солнечной электростанции.

Если скаты дома направлены на запад или восток, панели выгоднее укладывать прямо на землю. Такая установка солнечных панелей несколько дороже из-за заливки фундамента и необходимости прочного каркаса, но эти затраты окупаются большей производительностью панелей.

Уровень инсоляци

Не все регионы России подходят для установки солнечных батарей. В северной части страны, в том числе в Санкт-Петербурге, уровень изоляции слишком низок, чтобы солнечные батареи имели приемлемую эффективность.

Это опять же связано с углом падения солнечных лучей, только на этот раз не горизонтальным, а вертикальным. И чем ближе к югу, тем выше солнце над горизонтом и больше солнечных дней.

Кроме того, угол наклона солнечных панелей также зависит от географических координат. На севере их необходимо ставить под большим углом, а по мере продвижения на юг этот угол уменьшается, пока на экваторе не станет почти нулевым.

Независимо от уровня изоляции, мощность солнечных панелей можно увеличить, если их установить на поворотные платформы и подключить к устройству слежения за солнцем. Устройство поворачивает солнечную панель в течение дня так, что она, как подсолнух, всегда обращена к солнцу. Для этого панели устанавливаются на держатель параллельно полярной оси.

Именно этот способ установки описывает последняя строка в таблице. Вращатели очень эффективны, но в то же время дороги, поэтому солнечные панели для дома ими оснащают редко.

Затенение панелей

Вы построили дом посреди леса в тени высоких деревьев? Поздравляю — это красиво и экологично, но поставить солнечные батареи на крышу такого дома вряд ли получится. Точнее установить их можно, но эффективность панелей в тени низкая. То же самое относится и к любой другой тени, например, от близлежащего многоквартирного дома или соседского большого коттеджа.

При наличии затенения нужно либо убрать препятствие, например дерево, либо установить панели не на крышу, а на солнечную часть участка.

5 реальных причин поставить солнечные панели на крыше дома

Солнечные панели — актуальная тема. Сторонники этой технологии приписывают ей множество преимуществ, зачастую несуществующих. Оппоненты, наоборот, отрицают даже очевидные преимущества. Истина, как всегда, лежит посередине. Установка солнечных батарей на крыше дома в ряде случаев более чем оправдана по пяти причинам:

1. Автономия. Для домов вдали от цивилизации солнечные батареи – настоящая находка. В отличие от генераторов, у которых может закончиться топливо, солнце всегда светит. По крайней мере, на следующие пять миллиардов лет. Поэтому на базе солнечных батарей можно построить действительно автономное электроснабжение дома.
2. Экологичность. «Зеленые» активно спорят об экологичности солнечных панелей и справедливо отмечают, что на производство некоторых из них уходит больше энергии, чем можно получить за весь период эксплуатации. За исключением того, что они делают панели за тысячи миль от вашего дома, а бензиновый генератор отравляет воздух на вашем крыльце. Поэтому солнечные панели однозначно более экологичны.
3. Защита от перебоев в подаче электроэнергии. Для охранной и пожарной сигнализации, котлов и даже холодильников длительные отключения электроэнергии приводят к проблемам. Солнечные панели даже с малой мощностью обеспечивают бесперебойное питание ответственных потребителей в любых условиях.
4. Экономит электроэнергию. Установка солнечных батарей на крыше дома значительно снижает затраты на электроэнергию. При этом срок окупаемости панелей всего 7-10 лет, в зависимости от тарифов и ежемесячного потребления. Потом они начинают зарабатывать деньги.
5. Продлевает срок службы кровли. Хотя это и побочный эффект установки солнечных батарей, от этого он не становится менее значительным. При правильной установке солнечные панели защищают значительную часть материала кровли от атмосферных осадков, а также уменьшают количество льда на скатах, так как при работе выделяют тепло.

Конечно, эти преимущества необходимо сопоставлять с эффективностью солнечных батарей в конкретных условиях, а также со стоимостью системы.

Сколько стоит установка домашней солнечной электростанции

Цена установки солнечных панелей на крыше зависит в основном от двух факторов: типа системы и мощности. И если с электричеством все понятно – чем оно больше, тем дороже стоит солнечная электростанция в доме, то о видах мы расскажем подробнее.

Системы электроснабжения с солнечными панелями на крыше дома бывают трех видов:

1. Автономно — дорого, но не страшно. В этом случае дом получает электроэнергию только от солнечных батарей и, возможно, бензинового или дизельного генератора. Для работы системы нужны аккумуляторы, и их много: их емкости должно хватить, чтобы обеспечить бесперебойное питание в темное время суток.
2. Подключен к сети — бюджетно и просто. В такой системе компенсируется недостаток энергии из общей электросети, а излишек отдается в нее в часы пиковой выработки. В этом случае отпадает необходимость в батареях, а на предоставленной энергии можно даже зарабатывать деньги. Но если отключат электричество, солнечные панели тоже не будут работать.
3. Гибрид – оптимален для больших домов. Эти системы оснащены батареями, но после их полной зарядки в часы пик не отключают панели, а передают питание от них в сеть. От сети также можно компенсировать отсутствие электричества, в том числе зарядить аккумуляторы.

Батарейки дорогие и их нужно менять каждые 3-8 месяцев лет в зависимости от типа батареи и использования. Поэтому их наличие существенно удорожает систему. Если брать средние цифры, то:

1. Автономная система на 1 кВтч/сутки обойдется в 120-140 тыс руб., а мощностью 5 кВтч/сутки цена вырастет вдвое – до 280 тыс руб. Этот пример показывает, что для оценки порядка цен не имеет значения, сколько стоит солнечная панель на крыше от конкретного производителя. Все, что вам нужно, это информация о стандартной цене 1 Вт энергии, которая примерно равна 60-65 руб. Тип солнечных панелей, их производитель, марка инвертора и контроллера, конечно, влияют на цену, но меняют ее на десятки процентов, а не в разы и не на порядок.
2. Система, подключенная к сети на 1 кВтч/сутки, будет стоить 30-35 тыс руб., а при мощности 5 кВтч/сутки цена вырастет до 70-80 тыс руб.
3. Гибридная система стоит на 10-15% дороже автономной эквивалентной мощности из-за большей сложности установки.

При расчете стоимости установки солнечной панели смотрите цену 1кВт полностью готовой системы с установкой и без. Так вы сможете быстро сравнить предложения разных компаний между собой и выбрать самое выгодное.

Принцип работы солнечной батареи

На самом деле правильное название — фотоэлемент (то есть фотоэлемент). Но поскольку источником света является солнце, то и прижилось название «солнечная батарея».

Элемент представляет собой «бутерброд» и кремниевые пластины, разделенные стандартным (для радиодеталей) спаем. Секрет в том, что силиконовые детали бывают разных типов:

• Н слой;
• Команда П.

Такие наборы используются практически во всех радиодеталях из кремния.

Это интересно: многие стандартные радиодетали также могут генерировать электричество при воздействии яркого света. Вот только КПД настолько низкий, что использовать их в качестве источника питания нет смысла.

Фосфор добавляется к слою кремния N-типа. В состоянии покоя такая смесь производит избыток электронов с естественным отрицательным зарядом.

P-тип «обогащен» бором, что создает дефицит отрицательных зарядов (так называемый электронно-дырочный эффект).

Соответственно к N-слою подключается отрицательный электрод (для снятия электрического тока), а к P-слою подключается положительный электрод.

Из законов физики мы знаем, что в P/N-переходе существует электрическое поле. Под воздействием солнечных фотонов на отрицательную панель в переходе происходит интенсивное разделение отрицательных и положительных частиц.

«Идели» накапливаются в верхнем слое, а «плюс» — в нижнем. В результате солнечный бутерброд становится обычной батареей с накопленным зарядом. Если к электродам подключить потребитель энергии, возникает электрический ток.

Естественно, заряд в таком источнике сразу пропадает, но тут же восстанавливается солнечным светом. Пока фотоэлемент интенсивно бомбардируется фотонами, мы таким образом имеем достаточно производительную мини-электростанцию.

Современные аккумуляторы могут работать даже при отсутствии прямых солнечных лучей (например, в пасмурную погоду). Естественно, снижается интенсивность производства электроэнергии. Но при отсутствии света (даже луна не способна «разбудить» батарею) процесс останавливается.

Поэтому рассматривать фотопанели отдельно как источник питания нельзя. Схема подключения солнечных панелей обязательно включает буферный блок: аккумулятор энергии.

Кроме того, генерируемый ток нестабилен, поэтому для организации электроснабжения установки требуется контроллер управления. Конечно, если вы используете мобильный фотоаккумулятор для зарядки смартфона в многодневном походе, такие технологии не нужны. А для строительства индивидуальной силовой установки требуется набор периферийных устройств.

Устройство солнечной батареи

Когда вы планируете подключить солнечные батареи своими руками, вам необходимо иметь представление о том, из каких элементов состоит система.

Солнечные панели состоят из набора аккумуляторов на основе фотоэлементов, основным назначением которых является преобразование солнечной энергии в электрическую. Сила тока системы зависит от интенсивности света: чем ярче излучение, тем больше генерируемый ток.

Солнечные батареи являются составными частями мини-электростанции, которая может частично обеспечивать электроэнергией частный дом.Использование солнечной энергии даст возможность сократить расходы на содержание автономных установок и забыть о перебоях с подачей электроэнергии в регионах с нестабильной электросетью.

Задачи и потребности в электроэнергии При строительстве автономных солнечных электростанций используются панели из моно- и поликристаллических солнечных элементов.

Они отличаются производительностью и ценой. Для приема, хранения, распределения и доставки заряда к электроприборам солнечные панели оснащаются оборудованием. Аккумуляторы нужны для того, чтобы накапливать заряд, полученный в солнечные дни, и расходовать его по вечерам и в пасмурные дни.

Контроллеры нужны для поддержания постоянного напряжения на выходе перед подачей в приборы и для защиты технических устройств от перегрева Инвертор в схеме солнечной батареи нужен для преобразования постоянного тока в переменный, который нужен для питания бытовой и офисной техники.

Важнейшими конструктивными элементами системы являются:

• Солнечная панель — преобразует солнечный свет в электрическую энергию.
• Аккумулятор — это химический источник энергии, который хранит выработанную электроэнергию.
• Регулятор заряда следит за напряжением аккумуляторов.
• Инвертор, преобразующий постоянное напряжение аккумулятора в переменное 220В, что необходимо для функционирования системы освещения и работы бытовой техники.
• Предохранители устанавливаются между всеми элементами системы и защищают систему от коротких замыканий.
• Набор разъемов стандарта MC4.

Помимо основного назначения контроллера — следить за напряжением аккумуляторов, устройство отключает те или иные элементы по мере необходимости. Если индикатор на клеммах аккумулятора в течение дня достигает 14 вольт, что говорит о том, что они заряжаются, контроллер прерывает зарядку.

Помимо солнечного модуля, в устройство такой электростанции входят фотоэлектрические преобразователи – контроллер и инвертор, а также подключенные к ним аккумуляторы

Ночью, когда показатель напряжения аккумулятора достигает крайне низкого уровня в 11 вольт, контроллер останавливает работу силовой установки.

Где лучше установить панели?

Первое, что необходимо сделать перед установкой и подключением солнечной батареи, это определиться с местом установки агрегата.

Для установки фотоэлектрических модулей удобно использовать стационарные конструкции из металлических профилей, либо более современные поворотные аналоги

Солнечные батареи можно разместить практически в любом хорошо освещенном месте:

• на крыше коттеджа на даче;
• на балконе многоквартирного дома;
• на участке рядом с домом.

Самое главное – обеспечить необходимые условия для достижения максимальной выработки мощности. Одним из них является ориентация и угол наклона по отношению к горизонту. Так что светопоглощающая поверхность прибора должна быть направлена ​​на юг.

В идеале солнечные лучи должны падать на него под углом 90°. Для достижения этого эффекта необходимо подобрать оптимальный угол наклона в зависимости от климатических условий региона. Этот показатель индивидуален для каждого региона.

Для обеспечения максимальной производительности солнечных панелей рекомендуется менять угол наклона блоков 2-4 раза в год: 18 апреля, 24 августа, 7 октября и 5 марта

Например, в Московской области угол наклона поверхности солнечных панелей в летние месяцы составляет 15-20°, а в зимние месяцы изменяется до 60-70°.

Чаще всего комплекс солнечных панелей, объединенных в мини-электростанцию, монтируют на крышах домов, гаражей и хозяйственных построек. Их также размещают на навесах, способных выдержать вес Солнечной системы. Размещение солнечных панелей на установках, которые могут двигаться по движению солнца, значительно повышает эффективность системы.

Если солнечные панели нужны только для зарядки мобильных устройств и в качестве вспомогательных источников энергии, их можно монтировать на фасад. Целесообразно выбирать наиболее освещенную сторону и выбирать оптимальный угол наклона.

Система, крепящаяся к перилам на чердаке, террасе, веранде, имеет хорошую производительность, но меньшую, чем при ее размещении на скатах крыши. Самое популярное место для монтажа солнечных панелей Размещение на вращающихся стеллажах чердака

При размещении солнечных батарей на придомовой территории лучше приподнять панели над поверхностью земли не менее чем на полметра – на случай большого количества снега. Это решение правильное в том смысле, что обеспечивает достаточное расстояние для циркуляции воздуха.

Стоит помнить, что даже незначительная тень негативно влияет на выработку электроэнергии устройством. Панели следует размещать только в местах, не подверженных даже малейшему затенению.

Некоторые «кустари» устанавливают поверх панелей дополнительное стекло для защиты батарей, но даже при видимой прозрачности слой стекла может снизить КПД панелей на 30%

Существует несколько способов крепления панелей:

• путем соединения хомутов;
• болтами через отверстия, расположенные в нижней части рамы.

Несущая конструкция должна быть изготовлена ​​из коррозионностойких материалов. Независимо от способа монтажа, самостоятельно вносить изменения в конструкцию панелей и сверлить дополнительные отверстия нельзя.

Задача владельца дома — содержать панели в чистоте. Скопления пыли, снега и птичьего помета на экране снижают количество электроэнергии, вырабатываемой системой, как минимум в 10 раз.

Читайте также: Скрытая камера в квартире: как замаскировать и куда лучше всего поставить

Варианты соединения гелиобатарей

Солнечные панели состоят из нескольких отдельных панелей. Чтобы увеличить выходные параметры системы в виде мощности, напряжения и тока, элементы соединяются друг с другом, применяя законы физики.

Соединение нескольких панелей между собой может осуществляться с помощью одной из трех схем крепления солнечных панелей:

• параллельно;
• последовательный;
• смешанный.

Параллельная схема предполагает соединение одноименных клемм между собой, где элементы имеют два общих узла для схождения проводников и их разветвления.

При параллельной схеме плюсы соединяются с плюсами, а минусы с минусами, в результате чего выходной ток увеличивается, а выходное напряжение остается в пределах 12 вольт

Величина максимально возможного выходного тока в параллельной цепи прямо пропорциональна количеству соединенных элементов. Принципы расчета суммы приведены в статье, которую мы рекомендуем.

Последовательная схема предполагает подключение противоположных полюсов: «плюс» к первому щитку, «минус» ко второму. Оставшиеся неиспользованными «плюс» второй панели и «минус» первой батареи подключаются к контроллеру, расположенному дальше по схеме.

Этот тип связи создает условия для протекания электрического тока, когда существует только один способ передачи энергоносителя от источника к потребителю.

При последовательном подключении выходное напряжение увеличивается и достигает 24 вольт, чего достаточно для питания портативной техники, светодиодных ламп и некоторых электроприемников

Последовательно-параллельную или смешанную схему чаще всего используют, когда необходимо соединить несколько групп аккумуляторов. Используя эту схему, можно увеличить как напряжение, так и ток на выходе.

При последовательно-параллельной схеме подключения выходное напряжение достигает отметки, характеристики которой лучше всего подходят для решения основной части бытовых задач

Этот вариант выгоден еще и тем, что при выходе из строя одного из структурных элементов системы другие звенья цепи продолжают функционировать. Это значительно повышает надежность всей системы.

Вне зависимости от типа и размера, один элемент, используемый в сборке солнечной батареи, способен генерировать напряжение 0,7 ВА.В зависимости от потребности в электроэнергии выбирают количество солнечных панелей, учитывая, что их собирают от 36 или 72 части.

При необходимости увеличения напряжения производят последовательное соединение, для увеличения тока — параллельное соединение. При подключении напрямую к блокам уличного освещения контроллеры заряда иногда не используются.

Такое решение возможно, если номинальное напряжение аккумуляторов значительно выше, чем напряжение аккумуляторов на выходе Подключение солнечных батарей Количество панелей в зависимости от необходимости

Принцип сборки комбинированной схемы основан на том, что блоки внутри каждой группы соединяются параллельно. А соединение всех групп в цепи выполняется последовательно.

Комбинируя разные виды соединений, не составит труда собрать аккумулятор с нужными параметрами.

Главное, чтобы количество подключаемых элементов было таким, чтобы рабочее напряжение, подаваемое на аккумуляторы, с учетом падения в цепи заряда, превышало напряжение самих аккумуляторов, а ток нагрузки аккумуляторов при этом обеспечивал необходимое количество зарядного тока.

Схема сборки солнечной электросистемы

Солнечные панели подключаются с помощью встроенных соединительных кабелей сечением 4 мм2. Лучше всего для этой цели подходят цельные медные провода, изолирующая оплетка которых устойчива к ультрафиолетовому излучению.

При использовании провода, изоляция которого не устойчива к воздействию УФ-лучей, наружную прокладку рекомендуется выполнять в гофрированном рукаве.Конец каждого провода соединяется с разъемом MC4 с помощью пайки или обжима, что обеспечивает плотное соединение

Независимо от выбранной схемы, перед подключением солнечных панелей важно проверить правильность проводки.

При подключении панелей рекомендуется не превышать технические требования по допустимому току и максимальному напряжению для других устройств. Важно следовать спецификациям производителя контроллера заряда и преобразователя.

Во избежание поломки контроллера важно соблюдать порядок при подключении элементов системы.

Монтажные работы проводятся в несколько этапов:

1. Аккумулятор подключается к контроллеру с помощью правильных для этого разъемов, при этом не забывайте соблюдать полярность.
2. Солнечная батарея подключается к контроллеру через контакты, соблюдая при этом ту же полярность.
3. К контактам контроллера подключается нагрузка 12 В.
4. При необходимости преобразования электрического напряжения с 12 на 220 В в схему включается преобразователь. Он подключается только к аккумулятору и ни в коем случае напрямую к контроллеру.
5. Электроприборы, рассчитанные на напряжение 220 В, подключаются к свободному выводу преобразователя.

После подключения проверьте полярность и измерьте напряжение холостого хода панелей. Если индикатор отклоняется от проходного значения, соединение неправильное.

Для подключения устройства к системе нет необходимости открывать распределительную коробку – все контакты расположены в пределах легкой досягаемости

На заключительном этапе солнечная батарея должна быть заземлена. Чтобы свести к минимуму возможность короткого замыкания, в соединениях между аккумулятором, инвертором и контроллером установлены предохранители.

Энергия солнечных электростанций найдет применение в питании маломощных бытовых приборов и в зарядке аккумуляторов мобильной техники:

Энергия, вырабатываемая солнечной электростанцией, подходит для питания световых линий со светодиодами и люминесцентными лампами.Уличные фонари на солнечных батареях не нужно подключать к мини-электростанции. Однако это практичное решение работает по тем же принципам: частная солнечная установка будет снабжать энергией ЖК-телевизор.

Для его питания необходимо установить 4-10 аккумуляторов. Их количество должно быть определено заранее по потребляемой мощности Построение системы электроснабжения из солнечных батарей обеспечит бесплатной энергией аккумуляторы всех типов мобильных устройств Энергосберегающие лампы в интерьере Уличное освещение на солнечных батареях

Тем, кто хочет построить солнечную батарею своими руками, поможет информация в следующей статье.

Подключение разнонаправленных элементов

При последовательной схеме монтажа солнечных панелей, чтобы не снижать КПД блоков, все панели в общей цепи следует располагать под одним углом и в одной плоскости.

Если панели размещать в разных плоскостях, это может привести к тому, что ближайшая или более освещенная будет работать мощнее, чем те, которые размещены чуть дальше.

Это означает, что ближняя панель будет генерировать электроэнергию, часть которой пойдет на обогрев дальних панелей. А причина кроется в том, что ток течет по пути наименьшего сопротивления. Для минимизации потерь лучше использовать отдельный контроллер для каждой панели.

Основными требованиями при использовании контроллера являются мощность подключаемых панелей выше 1 кВт и расстояние между батареями на достаточно большом расстоянии

Также можно решить проблему установкой отсечных диодов. Они размещаются внутри между плитами. Благодаря этому и обеспечивая максимальный эффект, пластины не перегреваются.

Немаловажное значение имеет падение напряжения в соединениях, а также сами провода к низковольтной части системы.

Таблица отклонений передаваемой мощности от сечения кабеля с указанием красным цветом параметров, при которых существует опасность сильного пожароопасного нагрева

Примером может служить тот факт, что для метрового кабеля сечением 4 мм2 при прохождении тока с показателем 80А (напряжение 12 В) значения падают на 3,19%, что составляет 30,6 Вт. При использовании скрутки падение напряжения может варьироваться от 0,1 до 0,3 В.

Совмещение гелиоэнергии и стационарной сети

При планировании использования электричества от солнца параллельно с оборудованной централизованной стационарной сетью схема подключения делается несколько иначе. И главная причина такого решения в том, что у частного потребителя нет возможности «сбросить» оставшуюся энергию.

А это может спровоцировать перепады напряжения, длящиеся до одной секунды.

При объединении солнечной энергетики со стационарной централизованной сетью действует одно и то же правило: чем больше подключено источников, тем сложнее становится схема

При проектировании такого варианта установки следует учитывать два вида нагрузки:

• нерезервируемые — свет в доме, бытовая техника и т.п.;
• зарезервировано — аварийное освещение, холодильник, электрочайник.

Помните: чем больше емкость аккумулятора, тем дольше резервные электрические устройства будут работать в автономном режиме.

Выбирая этот способ выработки энергии для сети, будьте готовы, что вам придется оформлять разрешение в местных электросетях.

Несмотря на то, что солнечные инверторы вырабатывают напряжение, качество которого иногда выше, чем в централизованной сети, местные электросети не дают четкого сигнала для вращения электросчетчика в обратную сторону.

По этой причине по схеме солнечные инверторы перестают работать в момент пропадания напряжения в сети. И резервируемая нагрузка начинает «запитываться» от аккумулятора.

Выбор солнечной батареи

Сегодня в качестве источника питания популярны три типа солнечных панелей:

• С поликристаллическим модулем – отличаются стабильными показателями генерации вне зависимости от интенсивности солнечного света. Также солнечные панели на основе поликристаллического кремния имеют относительно низкий КПД — от 9 до 18% в зависимости от производителя.

Со временем КПД не снижается, но к недостаткам поликристаллических элементов можно отнести относительно небольшой срок службы – около 10 лет.

• С монокристаллическим модулем – такие панели неравномерно вырабатывают мощность в солнечную и пасмурную погоду, со временем теряют мощность. А вот КПД автономного источника питания на основе монокристаллического кремния находится в пределах от 12 до 25%. А срок службы монокристаллических панелей около 25 лет.
• С аморфными кристаллами — используемыми в гибких пластинах, они имеют довольно низкий КПД — около 6%. Заявленная производителем максимальная мощность значительно уменьшается со временем работы и может упасть на 20 — 40%. Продолжительность жизни довольно низкая – не более 5 лет.

Выбор места и способа установки

Оптимальная генерация электрического тока обеспечивается при попадании на поверхность панели достаточного количества солнечного света, поэтому близлежащие здания и деревья не должны его загораживать. То же самое относится и к их расположению по отношению друг к другу – верхние или боковые панели не должны закрывать соседние.

Оптимальная выработка электроэнергии достигается при перпендикулярном попадании лучей на инвертор солнечной батареи, что также следует учитывать при выборе места.

Наиболее часто используемые солнечные панели:

• Крыши зданий – в зависимости от угла наклона солнечные батареи могут размещаться либо непосредственно на крыше, либо на специальной конструкции. Но не каждый угол наклона подходит для выработки электроэнергии, оптимальным считается от 0° до 40°.
• Отдельностоящие опоры – подходят для дома с приусадебным участком, где есть место для дополнительной конструкции.
• Стены – несмотря на горизонтальное положение, панель крепится к наклонному каркасу.
• Лоджия или балкон – для покрытия солнечными батареями подходят и стены, и крыша.

Помимо открытого пространства, не забывайте, что выбранная конструкция также должна выдерживать вес солнечной панели. Это касается, в частности, строящихся или модернизируемых зданий, чтобы одна и та же крыша не падала под тяжестью домашней электростанции, солнечного коллектора и другого кровельного оборудования.

По отношению к сторонам света она устанавливается с юга. Поставленные на землю, они должны возвышаться над землей не менее чем на полметра.

Учтите, что скопление пыли, снега, листьев, продуктов жизнедеятельности животных и насекомых на солнечных модулях значительно снижает эффективность их работы. Поэтому место установки должно предусматривать возможность ухода и периодического обслуживания.

Типы солнечных батарей

Генераторы «чистой» энергии классифицируются по типу материала, из которого изготовлены элементы:

1. Монокристалл — самый массовый продукт на энергетическом рынке. Для полноценного электроснабжения системы требуется значительная монтажная площадь. Приоритетная область использования – резервные или резервные системы электроснабжения с существующим подключением к сети.
2. Поликристаллические системы более производительны, а при меньшей площади элементов их можно использовать как автономную электростанцию ​​для объекта без централизованного электроснабжения. Единственный недостаток (сглаживается в процессе применения), стоимость намного выше.
3. Аморфный кремний — это прорыв в солнечной энергетике. Производительность высокая, долгий срок службы, элементы гибкие. Однако затраты слишком высоки (по крайней мере, на текущем этапе — пока производство не достигло промышленного уровня).

Какие солнечные панели лучше? Это чисто субъективный выбор. Простые расчеты показывают, что на сегодняшний день первые два типа имеют лучшее соотношение цены и качества.

• Монокристаллы обычно приобретаются дополнительно к существующей системе электроснабжения, поэтому их стоимость компенсируется экономией на счетах за электроэнергию. С психологической точки зрения такой способ подключения избавляет от боязни остаться «без света» в случае отказа оборудования.

Это можно считать предубеждением, так как надежность современных солнечных систем достаточно высока. И выход из строя всей системы сразу маловероятен. Элементы дублированы, есть возможность проводить ремонт без полного отключения электропитания.

• Поликристаллические батареи ровно настолько дороги, насколько они производительнее. Электростанция на поликристаллах может быть полностью автономной, то есть без вводной линии к центральному электроснабжению. Опыт использования в удаленных жилых домах показывает, что такие системы вполне жизнеспособны и не нуждаются в резервировании.

Возможна ли установка ветрогенератора (на случай стихийных бедствий типа затяжного дождя с пасмурной погодой несколько дней). Возврат 100%, если вы построили новый дом без электричества. Стоимость технических условий и монтажных работ сопоставима с покупкой комплекта на солнечной батарее мощностью 4000 Вт.

А дальше — экономия в чистом виде. Вы даже не знаете, сколько стоит электроэнергия.

• Аморфные батареи по-прежнему являются экзотикой (с точки зрения стоимости). Однако технологии развиваются настолько быстро, что в относительно короткие сроки эти системы станут более доступными: вспомните ситуацию со светодиодными лампами.

Преимущества и недостатки солнечной энергетики

Преимущества:

• На этапе использования — экологичность (почему с оговоркой: производство и утилизация такие же «грязные», как и вся остальная электроника).
• После первоначальных вложений полученная мощность является условно бесплатной (некоторые средства требуются на обслуживание после окончания периода эксплуатации).
• Возможна полная автономность: можно организовать электроснабжение в местах, где централизованное электроснабжение не планируется.
• Вы не зависите от тарифной политики энергокомпаний.
• При соблюдении определенных норм возможна «продажа» излишков электроэнергии в городские сети.

Минусы:

• Относительная дороговизна оборудования (как видно из вариантов использования, это не всегда проблема).
• Зависимость от погодных условий (в районах, где мало солнечных дней, использование затруднено).
• Оборудование нуждается в периодическом обновлении – это естественный износ.

Правильный монтаж

Схема подключения солнечных батарей намного сложнее, чем централизованный вход в городскую сеть. Домашняя электростанция состоит как минимум из четырех элементов.

Мы не рассматриваем примитивные системы освещения садовых дорожек на 12 вольт. Речь идет о полноценном питании 220 вольт.

• Собственно фотоэлементы. Мы уже рассмотрели принцип работы и критерии выбора. Расчет мощности производится из базовой цифры 5 кВт на 1 дом. Это примерно 20-40 стандартных панелей площадью 0,5 м².
• Блок управления (контроллер). Без него ваша электростанция не сможет функционировать. Как выбрать правильный контроллер заряда солнечной батареи? Он должен поддерживать общую мощность системы электроснабжения, обеспечивать зарядку аккумуляторов и правильно распределять поток мощности при потреблении и заряде.

Кроме того, контроллер отвечает за безопасность системы, в том числе за пожарную безопасность. Агрегат может входить в комплект силовой установки или приобретаться отдельно.
Функционал всех моделей стандартный. При выборе вы определяете мощность, напряжение (12 или 24 В) и главный критерий — срок службы (гарантия). При отказе контроллера ваше питание определяется емкостью аккумуляторов (пока они не разрядятся).

• Батарейный модуль. Пожалуй, второй по значимости элемент в «силовой установке». Он действует как накопительный буфер для энергетической системы. На самом деле, выходная мощность исходит от аккумуляторов. Солнечные элементы только восстанавливают заданный запас энергии (заряжают аккумулятор).

Конечно могут быть периоды, когда часть нагрузки ложится на солнечные элементы (если вырабатываемая энергия существенно превышает стоимость зарядки). Тогда можно сказать, что ваш телевизор или холодильник питается непосредственно от солнца. Перед установкой солнечных батарей необходимо рассчитать емкость аккумуляторов.

Делается это легко: при входной мощности 3 кВт ток потребления не превышает 15 А (220 вольт в сети). На выходе 12 вольтовых аккумуляторов ток будет уже 250 А (по закону Ома). Конечно, такая мощность не принимается постоянной, но для примера в расчетах мы возьмем эти цифры.

То есть, если установить 5 аккумуляторов емкостью по 100 Ач, зарядка с такой нагрузкой прекратится через 2 часа. Это, конечно, условные цифры: на самом деле поправок в расчетах много. Но базовый ток и мощность рассчитываются именно по этому принципу.Аккумуляторы бывают разные:кислотные,щелочные,гелевые…

По большому счету гнаться за самыми «продвинутыми» системами нет смысла. А сэкономить можно только на возможности обслуживания: батареи, требующие присмотра, дешевле.

• Трансформатор напряжения. Можно брать питание напрямую от аккумулятора, если потребители рассчитаны на питание 12 вольт. Однако большинство электроприборов рассчитано на 220 вольт. Поэтому на выходе установлен преобразователь 12-220В.
  Он подключается к вашему внутреннему источнику питания.

Самостоятельная установка

Знание того, как подключить солнечную панель к электросети вашего дома, может сэкономить вам деньги на монтажниках. Самое сложное — установить комплект солнечной панели на крышу. Если высота дома не более 2-х этажей, эту работу можно выполнить самостоятельно (с помощником). Монтаж осуществляется с учетом погодных условий и ветровой нагрузки в вашем регионе.

После завершения установки солнечных панелей приступаем к подключению электрики. Все фотоаккумуляторы заведены на контроллер, управляющий зарядкой аккумуляторов. От аккумулятора можно отводиться для потребителей 12 В.

Затем подключаем инвертор, и запускаем его на начальном электрощите. Автономный блок питания готов.

На типовой схеме показано взаимное расположение элементов и последовательность электрических соединений. При покупке оборудования каждый элемент снабжается технической документацией, по которой осуществляется сборка.

Этапы установки солнечных батарей

После того, как вы подготовили все необходимое для домашней электростанции, выбрали место и сделали раскладку панелей, приступайте непосредственно к установке. За это:

• Соберите каркас – для этого подойдет любой прочный материал (сталь, алюминий или дерево). Рекомендуется использовать долговечные варианты, так как силовая установка прослужит вам не один год.

В зависимости от места установки их можно производить и монтировать отдельно от места установки, но размеры должны заранее учитывать размеры панелей. Обязательно оставляйте воздушный зазор между крышей и батареей для вентиляции.

• Если модули в панелях не спаяны между собой, обязательно выполните эту процедуру. Делайте это очень осторожно, так как хрупкие детали можно легко повредить.

Если вы приобрели готовые панели, где ничего паять не нужно, приступайте сразу к установке.

• Установка готовых солнечных панелей не требует дополнительных манипуляций – главное надежно прикрепить их к каркасу.

Если собирать их из модулей, сделайте основу из диэлектрического материала с отверстиями для вентиляции, установите клеевую основу и закройте ее герметичной прозрачной крышкой.

• Припаяйте соединительные провода — панели можно соединять друг с другом как последовательно, так и параллельно, но самое главное, не забудьте установить в цепь каждой из них блокировочный диод. Это предотвратит разряд батареи обратно в цепь модуля после захода солнца.
• Подключите солнечную панель к остальной части домашней электростанции.

Следует отметить, что положение солнца летом и зимой принципиально отличается, поэтому регулировка угла наклона очень эффективна. Для этого в раме или опорном кронштейне может быть устроен соответствующий подвижный механизм.