Меню

Генерация электроэнергии солнечными батареями

Генератор на солнечных батареях для дома и дачи плюсы и минусы

Рынок солнечных генераторов медленно, но неуклонно растет. Портативные электростанции «все в одном», использующие солнечную энергию, являются новой альтернативой традиционным портативным генераторам, работающим на топливе.

Как эти источники автономного электричества сравнивнить друг с другом? Солнечные генераторы лучше, чем портативные генераторы, работающие на бензине?

Что такое солнечный генератор? Стоит ли его покупать.

Читайте дальше, чтобы узнать больше о преимуществах и недостатках портативной электростанции на солнечной энергии и узнайте, подходят ли они для ваших нужд.

Принцип работы так называемого солнечного генератора сильно отличается от того, как работает обычный генератор на топливе. Механика иная, и технические характеристики, как правило, тоже очень разные.

Базовая установка солнечного генератора — это аккумулятор, инвертор, солнечное зарядное устройство и солнечные батареи. Энергия, получаемая от солнечных батарей, проходит через солнечное зарядное устройство к перезаряжаемой батарее, а затем инвертор преобразует электричество постоянного тока в электричество переменного тока.

Другая, более подходящая маркировка для солнечных батарей — это портативная электростанция. Иногда эти устройства также называют универсальными портативными электростанциями, когда батарею также можно заряжать через обычную настенную розетку или автомобильную розетку.

Преимущества портативной электростанции на солнечной энергии по сравнению с топливными генераторами

Есть много преимуществ использования солнечной энергии для удаленных мест вне сети. Солнце бесплатно для всех и светит во всем мире, поэтому использование солнечной энергии в этом смысле — надежная ставка.

Рассмотрим основные преимущества использования портативных солнечных электростанций.

Как солнечные генераторы сравнивают с обычными топливными генераторами?

Отсутствие шума: в переносной электростанции, работающей на солнечной энергии, нет двигателя, который исключал бы самый большой источник шума, который есть во всех традиционных переносных генераторах, работающих на топливе. Кроме того, в солнечном генераторе нет движущихся частей — тряска в топливном генераторе — еще одна причина, по которой они шумят.

Бесплатное энергоснабжение: использование солнечной энергии бесплатно, поэтому солнечные панели позволяют использовать бесплатный и неограниченный источник энергии. Тем не менее, он не является полностью бесплатным, так как требует в первую очередь инвестиций в солнечную энергетическую систему.

Кроме того, солнечная энергия более доступна в большинстве отдаленных районов по сравнению с бензином или дизельным топливом. Вы не можете исчерпать солнечную энергию, пока находитесь в месте, где светит солнце.

Еще одним преимуществом, связанным с затратами, является то, что солнечная энергия не подвержена колебаниям цен, как бензин и дизельное топливо. Когда у вас есть солнечное энергетическое оборудование, ваши расходы на топливо остаются неизменными.

Несколько источников энергии: как уже упоминалось, многие солнечные генераторы на самом деле являются портативными электростанциями «все в одном», что означает, что они также могут заряжаться от источников энергии, отличных от солнечной энергии. Помимо солнечной энергии, основными источниками питания являются обычное электричество переменного тока от настенной розетки или от автомобиля.

Низкие эксплуатационные расходы: по сравнению с переносным генератором, работающим на топливе, солнечный генератор имеет более низкие эксплуатационные расходы. Вам не нужно покупать топливо, так как солнечная энергия может свободно извлекаться, и нет масла, которое нужно менять.

Отсутствие движущихся частей также снижает риск повреждения или необходимости замены запасных частей. Таким образом, несмотря на большие первоначальные инвестиции в солнечные генераторы, их эксплуатационные расходы ниже по сравнению с переносным генератором, работающим на топливе.

Отсутствие паров. Окись углерода, выделяемая обычным генератором на топливе, представляет серьезную опасность для здоровья, поэтому их можно использовать только на открытом воздухе и на безопасном расстоянии от любых зданий. Солнечные генераторы не выделяют паров, что делает их самым безопасным вариантом, даже достаточно безопасным для использования внутри помещений.

Экологичность: солнечная энергия является одним из самых экологически чистых возобновляемых источников энергии. Использование портативной электростанции, работающей на солнечной энергии, намного более экологично, чем генераторы, работающие на топливе.

Обычный переносной генератор выделяет углекислый газ и другие вредные для окружающей среды газы, в то время как переносной генератор на солнечной энергии не выделяет никаких паров. Таким образом, не только ввод чистой энергии, но и выход.

Легкий вес. Самыми тяжелыми деталями в обычном топливном генераторе являются двигатель, (заполненный) топливный бак и аккумулятор. Солнечная портативная электростанция имеет только батарею, что означает, что значительная часть веса генератора отсутствует.

Вот почему многие солнечные генераторы более легкие, с большим количеством моделей весом менее 10 кг. Кроме того, производители могут создавать более портативные конструкции, например портативные солнечные электростанции в стиле портфеля, когда нет необходимости включать топливный бак и двигатель.

Читайте также:  Чем заливают солнечные батареи

Недостатки портативной электростанции на солнечной энергии по сравнению с топливными генераторами

Как и во всем, у портативных электростанций, работающих на солнечной энергии, есть свои недостатки. В определенных аспектах обычный портативный генератор имеет выигрышную комбинацию.

Взгляните на основные недостатки, связанные с использованием портативного генератора на солнечной энергии по сравнению с портативным генератором на топливе. Как эти недостатки соотносятся с преимуществами переносной электростанции на солнечной энергии?

Чувствительность к температуре: по иронии судьбы некоторые портативные генераторы «все в одном» не выдерживают длительного воздействия высоких температур. Поэтому, если вы используете их в очень жарком климате, вам необходимо убедиться, что в электростанции поддерживается более низкая температура, а солнечные панели все еще расположены для максимального воздействия солнечного света.

Ищите солнечные генераторы, в которых упоминается наличие системы управления батареями или BMS. Это особая функция, которая, помимо прочего, контролирует температуру портативной электростанции.

Непостоянное энергоснабжение: энергия солнца не постоянна. В некоторых местах мира солнечные часы и пасмурные дни ограничены, а другие погодные условия также ограничивают эффективность использования солнечных батарей.

В действительности, солнечный генератор лучше всего работает в тропическом и субтропическом климате, где солнечный свет более постоянный. Генератор солнечной энергии менее эффективен в регионе с сезонными различиями в солнце.

Цена: существует широкий диапазон цен на генераторы, и солнечные генераторы, как правило, относятся к более дорогой категории, особенно когда вы смотрите, сколько энергии вы получаете. Технология солнечной энергии просто дороже, чем обычные топливные двигатели.

Таким образом, портативная электростанция на солнечной энергии, как правило, является более крупной первоначальной инвестицией, чем обычный генератор на топливе. Однако имейте в виду, что затраты на техническое обслуживание и эксплуатационные расходы солнечного генератора ниже, чем у обычного генератора на топливе.

Большой размер для большой мощности: солнечные генераторы, предназначенные для легкого использования, более легкие, чем инверторные генераторы и обычные генераторы.

Медленная зарядка. Несмотря на то, что большинство портативных электростанций «все в одном» имеют три различных варианта зарядки, все варианты зарядки, как правило, медленные. Время зарядки 8 часов не является чем-то необычным для универсальной портативной электростанции.

Такое длительное время зарядки не идеально для чрезвычайных ситуаций. Производители пытаются ограничить это неудобство с помощью солнечных батарей, которые могут накапливать энергию, но это всегда меньше полной зарядки.

Другой способ, с помощью которого производители пытаются компенсировать эту проблему, — это разработка аккумуляторных батарей, которые можно использовать во время зарядки. Не каждая модель солнечного генератора способна на это.

Солнечные генераторы лучше, чем обычные портативные генераторы на топливе?

Большинство истинных преимуществ универсальной портативной электростанции на солнечной энергии заключается в том, насколько она удобна и экологична.

Короче говоря, перевешивают ли преимущества недостатки в действительности, зависит от того, для чего будет использоваться генератор, и от климата в этом месте.

Переносные генераторы на солнечной энергии идеально подходят для отдыха на природе, например, для рыбалки и кемпинга. Они не производят никакого шума, поэтому они не могут беспокоить соседей или дикую природу, и они не выделяют никаких опасных паров, поэтому они являются экологически чистыми и безопасными.

Портативные электростанции «все в одном» также являются единственным реальным вариантом в качестве альтернативного источника электропитания для использования внутри помещений, поскольку они не выделяют никаких паров.

Генератор солнечной энергии также является идеальным спутником в путешествиях для профессионалов, работающих в автономных ситуациях.

Генератор солнечной энергии также является распространенным механизмом для поездок по бездорожью. Аккумулятор можно использовать для питания небольших электрических инструментов в случае поломки автомобиля или для запуска автомобиля.

Короче говоря, портативная электростанция на солнечной энергии является универсальным автономным источником электроэнергии, но она не подходит для всех целей.

Солнечная энергия также не является надежным источником энергии в регионах с ограниченными солнечными часами или непредсказуемыми погодными условиями. Например, переносная электростанция на солнечной энергии не получит достаточно солнечных часов для полной зарядки в нашей стране зимой.

Как выбрать между солнечным генератором и топливным генератором

Не существует стандартного ответа на вопрос, является ли солнечный генератор более подходящим, чем обычный портативный генератор. Это зависит от цели, местоположения и требований к питанию.

Читайте также:  Многоэтажные дома с солнечными батареями

Все еще не можете выбрать между портативным генератором солнечной энергии и обычным генератором на топливе? Вот вопросы, которые нужно задать себе.

Сколько энергии вам нужно?

Это всегда первый вопрос, который нужно задать себе при поиске генератора. В общем, чем больше энергии вам нужно, тем менее портативным будет генератор.

Каким должен быть портативный генератор?

Последующий вопрос к вопросу 1 — как часто вам нужно перемещать генератор. Легкие солнечные генераторы более портативны, но как только вам понадобится больше энергии, инверторный генератор с параллельными возможностями может быть более подходящим вариантом.

Где вы будете использовать генератор?

Солнечные генераторы являются единственным вариантом для использования в помещении. Они не выделяют никаких испарений и не создают шума и делают их более подходящим вариантом для активного отдыха, например, для рыбалки.

Получите ли вы достаточно часов солнца?

Солнечные генераторы имеют длительное время зарядки, поэтому убедитесь, что количество солнечных часов будет достаточно. Альтернативой является использование обычной настенной или автомобильной розетки для зарядки аккумулятора.

Каков ваш бюджет для покупки солнечного генератора?

Портативные электростанции на солнечной энергии недешевы. Рассмотрите возможности, а затем решите, будут ли стоять ли первоначальные инвестиции в генератор на солнечной энергии более низких эксплуатационных расходов и затрат на техническое обслуживание в долгосрочной перспективе.

Источник

Электроснабжение при помощи солнечных батарей: сборка системы своими руками

Статья рассматривает практическое применение солнечных батарей, подробно описывает необходимые для бесперебойного электроснабжения узлы, самостоятельное подключение и настройку солнечных батарей.

Оборудование системы электроснабжения: ассортимент, характеристики

В предыдущей статье мы рассмотрели виды солнечных батарей. Но в системах генерации солнечной энергии эти элементы являются лишь первичными преобразователями. Для создания полноценной домашней электростанции нам понадобится такой комплект оборудования:

  • контроллер заряда аккумуляторной батареи
  • аккумуляторная батарея (АКБ)
  • инвертор напряжения

Контроллеры заряда АКБ бывают двух типов: ШИМ-контроллеры (PWM-контроллеры) и ОТММ-контроллеры (MPPT-контроллеры).

ШИМ-контроллер более простое и более дешевое устройство, управляющее зарядом АКБ. КПД ШИМ-контроллера обычно выше, чем у ОТММ-контроллера в силу того, что на начальном этапе зарядки он подключает аккумулятор практически напрямую к солнечной батарее без преобразования генерируемого напряжения. ОТММ-контроллеры рекомендуют использовать с модулями с нестандартным выходным напряжением от 28 В и выше.

Экономически оправданным использование ОТММ-контроллеров будет в системах генерации номинальной мощностью более 400 Вт. Еще одно основание для использования такого контроллера — проектирование солнечной станции для круглогодичной выработки электроэнергии. В пасмурные зимние дни при зарядке аккумуляторов ОТММ-контроллер проявит себя с лучшей стороны.

Аккумулятор в системе солнечного электроснабжения играет роль буфера, накапливающего электрическую энергию.

В отличие от всего остального оборудования гелиостанции аккумулятор является расходным элементом. Поэтому чем дольше он проработает без замены, тем меньше будет срок окупаемости приобретенных вами компонентов. Чтобы АКБ прослужила долго, нужно ответственно подойти к его выбору. Основные параметры АКБ, интересующие потенциального владельца, — это:

  • напряжение (Вольт, В) — в продаже есть аккумуляторы для солнечных батарей на напряжение 12, 24 и 48 В. Для небольших домашних станций мощностью 200–300 Вт вполне подходят АКБ на 12 В;
  • электрическая емкость (Ампер⋅час, А⋅ч) — характеризует количество электроэнергии, которую можно аккумулировать. Соответственно, чем больше этот параметр, тем больше электросистема может проработать в автономном режиме (в пасмурную погоду или в темное время суток);
  • уровень саморазряда (% от номинальной емкости) — чем ниже этот параметр, тем лучше АКБ.

Инвертор напряжения предназначен для преобразования постоянного напряжения аккумулятора в переменное напряжение сети 220 В, питающей бытовую нагрузку.

На рынке есть большой ассортимент инверторов, обладающих разнообразными функциями. Среди самых важных параметров следует отметить следующие:

  • мощность инвертора;
  • напряжение первичной цепи (напряжение подключаемого аккумулятора);
  • наличие встроенных защит (от перегрузки, от переполюсовки аккумулятора, от короткого замыкания в нагрузке, от чрезмерного разряда аккумулятора);
  • синусоидальность выходного напряжения (принципиально, если в подключаемой нагрузке есть двигатели, например, стиральные машины, холодильники, циркуляционные насосы, вентиляторы и т. п.).

Следует также отметить, что избыточное количество функций приводит лишь к удорожанию прибора и усложнению его настройки и эксплуатации.

Схема подключения оборудования гелиостанции

Сборка схемы солнечной электростанции достаточно проста. Ниже будет приведена последовательность подключений, проиллюстрированная фотографиями. Для сборки простой системы используется солнечная панель с поликристаллическими элементами, контроллер заряда и аккумулятор. Сборку начинаем с подключения кабеля к солнечной батарее.

Читайте также:  Kerbal space program солнечные панели

Для батарей, которые идут в комплекте с кабелем, этот шаг не требуется. К выходным клеммам контроллера подключаем АКБ. Далее провода, идущие от панели, необходимо присоединить к входным клеммам контроллера заряда.

Все присоединения производятся по принципу «+» к «+», а «-» к «-». На входные клеммы инвертора подаем питание от аккумулятора. После включения контроллера заряда и инвертора мы видим, что генерируемое солнечной панелью электричество начинает зарядку аккумулятора.

Для того чтобы определить полярность выводов солнечной батареи, достаточно замерить напряжение на клеммах с помощью мультиметра. Если возле показаний величины напряжения стоит знак «минус», то положение черного щупа соответствует плюсовой клемме (проверьте правильность подключения щупов перед измерением). Если знак «минус» отсутствует, то положение черного щупа соответствует отрицательной клемме батареи.

Монтаж солнечных панелей и вспомогательного электрооборудования

Монтаж электрооборудования гелиостанции производится медным проводом. Сечение медного провода для одной панели стоит выбирать не менее 2,5 мм². Это обусловлено тем, что нормальная плотность тока в медном проводнике 5 ампер на 1 мм². То есть при сечении 2,5 мм² допустимый ток будет составлять 12,5 А.

При этом ток короткого замыкания панели RZMP-130-T мощностью 145 Вт составляет всего 8,5 А. При объединении нескольких панелей с параллельным подключением сечение общего выходного кабеля должно подбираться исходя из максимального суммарного тока всех панелей по вышеописанной концепции (5 А на 1 мм²).

В продаже есть разнообразные кабели для подключения солнечных батарей. Их отличительная особенность в том, что внешняя изоляция кабеля подверглась специальной обработке и имеет повышенную стойкость к ультрафиолетовому излучению. Покупать такие кабели необязательно. Солнечные батареи можно подключить кабелем с обычной ПВХ-изоляцией, но проложить его в гофрированном рукаве, который предназначен для прокладки внешней проводки. Такой вариант обойдется на 30–40% дешевле.

Контроллер заряда АКБ и инвертор необходимо разместить в сухом помещении с комнатной температурой, например, в кладовке или прихожей. Размещать это оборудование вне помещения нецелесообразно, так как электронные узлы аппаратуры не должны подвергаться значительным колебаниям температуры и влажности. Саму аккумуляторную батарею можно разместить вместе с электроникой.

Если вы решили использовать кислотные или щелочные аккумуляторы, то следует их разместить в хорошо проветриваемом нежилом помещении, так как при их эксплуатации выделяются вредные для здоровья испарения электролита. Кроме того, в помещении с аккумуляторами не должно быть источников искровой и огневой опасности, так как выделяющиеся кислород и водород в плохо проветриваемых помещениях могут образовать взрывоопасную смесь.

Солнечная панель может устанавливаться двумя способами:

  • неподвижная установка предполагает стационарное размещение панелей на крыше дома или на кронштейне, закрепленном на стене или фундаменте. При этом панели должны быть направлены на юг, горизонтальный наклон панелей должен составлять угол, равный широте местности плюс 15°. Широту вашего местоположения можно определить, например, по показаниям GPS-навигатора или в сервисе Google Maps;
  • подвижная установка панелей производится на траверсу, которая способна поворачиваться азимутально (в направлении движения солнца вдоль горизонта) и зенитально, наклоняя панели для того, чтобы солнечные лучи падали на них перпендикулярно. Такая система установки позволяет увеличить КПД используемых солнечных батарей, но требует дополнительных ощутимых финансовых затрат на конструкцию траверсы, приводные двигатели и систему для их управления.

Пути повышения эффективности автономного электроснабжения

Для повышения эффективности солнечной электростанции можно идти двумя путями: увеличивать количество генерируемой электроэнергии с одной стороны и уменьшать её потребление с другой. Пути для увеличения генерируемой электроэнергии могут быть следующие:

  • установка солнечных батарей на подвижную траверсу или на механизм управления зенитальным наклоном (полумера, но тоже достаточно эффективная, в основном для монокристаллических панелей);
  • использование качественных аккумуляторов с малым процентом саморазряда и долгим сроком службы без значительного снижения емкости;
  • регулярное техническое обслуживание системы: чистка панелей от пыли и снега, обслуживание разъемных и клеммных соединений с целью уменьшения контактных сопротивлений и, как следствие, потерь мощности.

Со стороны нагрузки энергоэффективность может быть увеличена следующим образом:

  • выделение цепи низковольтного питания напрямую от аккумулятора, например, для подключения светодиодного освещения. Это позволит избежать двойного преобразования энергии в инверторе;
  • отключение инвертора при отключении нагрузки на его выходе, так как инвертор, работающий вхолостую, все равно потребляет небольшое количество энергии;
  • установка совместно с освещением датчиков движения с таймером, чтобы исключить досадное расходование электроэнергии из-за того, что просто забыли выключить лампу в прихожей.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *