Монтаж систем солнечных батарей

Как установить солнечные батареи для дома?

В связи с постоянным повышением тарифов на энергоносители и стимуляцией зеленой энергетики в ряде государств, для обывателей стал актуальным вопрос организации собственной солнечной электростанции. Для чего многими владельцами частных территорий и квартир осуществляется установка солнечных батарей для дома. Но далеко не все автономные источники выдают ожидаемые от них результаты, а некоторые вообще не функционируют. Поэтому далее мы рассмотрим основные нюансы использования солнечных батарей и детальный алгоритм установки, что позволит вам добиться максимального эффекта.

Что следует учесть на этапе проектирования?

Перед тем как установить автономную электростанцию, важно выбрать наиболее подходящее место для установки солнечных панелей, их тип и назначение. В соответствии с этими критериями определите параметры солнечных батарей и комплектующего оборудования. Если вы собираетесь использовать домашнюю электростанцию для выработки электроэнергии номиналом в 220 В, то вам понадобятся такие элементы:

Рис. 1: устройство солнечной электростанции

• Фотоэлектрический преобразователь – позволяет генерировать электрическую энергию из солнечного излучения посредством химической реакции. Характеризуются мощностью на 1м 2 площади, производительностью и типом. Общее количество выбирается в зависимости от нужд потребителя и планируемых объемов выработки.
• Аккумуляторная батарея – накапливает электрический заряд, получаемый от солнечной батареи для питания приборов в темное время суток. Поэтому емкость выбирается с запасом из расчета, что в пасмурную погоду заряд будет происходить значительно хуже.
• Контроллер заряда – осуществляет перераспределение электроэнергии от солнечных батарей к аккумулятору, а при достижении ним максимума, передает избыток во внешнюю сеть. При отсутствии такой системы, снижает электрическую мощность, поступающую на аккумулятор до минимума.
• Инвертор – предназначен для преобразования постоянного электрического напряжения, поступающего от фотоэлектрического элемента, в переменное, используемое в бытовых сетях. Они же позволяют владельцам солнечных батарей продавать избыток электричества от домашней электростанции. Рис. 2. Принцип реализации солнечной электроэнергии
• Соединительные провода – осуществляют передачу электроэнергии по всей электрической сети солнечной установки. В зависимости от места расположения, к ним предъявляются различные требования, к примеру, прокладываемые на улице должны быть устойчивыми к воздействию внешних факторов.

Несмотря на важность каждого элемента домашнего генератора свободной энергии, особое внимание следует уделить выбору фотоэлектрического модуля, так как от этого будет зависеть и продуктивность, и качество работы всей системы.

Выбор солнечной батареи

В качестве источника электроэнергии сегодня популярны три типа солнечных батарей:

• С поликристаллическим модулем – отличаются стабильными показателями генерации, не зависимо от интенсивности солнечных лучей. Также солнечные батареи на основе поликристаллического кремния отличаются сравнительно небольшим КПД – от 9 до 18%, в зависимости от производителя. Со временем КПД не снижается, но к недостаткам поликристаллических элементов следует отнести сравнительно небольшой срок службы – порядка 10 лет.
• С монокристаллическим модулем – такие панели неравномерно вырабатывают электричество в солнечную и пасмурную погоду, теряют мощность со временем эксплуатации. Но КПД автономного электроснабжения на основе монокристаллического кремния находится в пределах от 12 до 25%. А срок службы монокристаллических панелей составляет порядка 25 лет. Рис. 3. поликристаллический и монокристаллический модуль
• С аморфными кристаллами – используются в гибких пластинах, отличаются довольно низким КПД – порядка 6%. Максимальная мощность, заявляемая производителем, значительно снижается со временем эксплуатации и может упасть на 20 – 40%. Срок службы довольно низкий – не более 5 лет. Рис. 4: аморфный модуль

Выбор места и способа установки

Оптимальная генерация электрического тока обеспечивается при условии попадания достаточного количества солнечного света на поверхность панели, поэтому близлежащие постройки и деревья не должны ее затенять. То же касается и способа размещения их друг относительно друга – верхние или боковые панели не должны закрывать собой соседние. Оптимальная выработка электроэнергии достигается при перпендикулярном попадании лучей на фотоэлектрический преобразователь, что тоже должно учитываться при выборе места.

Наиболее часто для установки солнечных батарей используются:

• Крыши зданий – в зависимости от угла наклона, солнечные батареи могут располагаться как непосредственно на кровле, так и на специальной конструкции. Но далеко не каждый угол наклона подойдет для получения электричества, оптимальным считается от 0° до 40°. Рис. 5: солнечная батарея на крыше здания
• Отдельно стоящие опоры – подходят для дома с приусадебным участком, на котором есть место под дополнительную конструкцию. Рис. 6: отдельно стоящие солнечные батареи
• Стены – несмотря на горизонтальное положение, панель крепиться к наклонному каркасу. Рис. 7: солнечная батарея на стенах зданий
• Лоджия или балкон – для покрытия фотоэлементами подходят как стены, так и крыша. Рис. 8: солнечная батарея на балконе

Помимо открытого пространства, не забывайте, что выбранная конструкция должна выдерживать и вес солнечной батареи. Это особенно актуально для строящихся или модернизируемых зданий, дабы та же крыша не провалилась под весом домашней электростанции, солнечного коллектора и прочего крышевого оборудования. По отношению к сторонам света ее устанавливают с юга. Расположенные на земле, обязательно приподымаются над поверхностью грунта не менее чем на полметра.

Заметьте, скопление на солнечном модуле пыли, снега, листьев, продуктов жизнедеятельности животных и насекомых существенно снижает эффективность их работы. Поэтому место установки должно предусматривать возможность ухода и периодического технического обслуживания.

Этапы установки солнечных батарей

После того, как вы заготовили все необходимое для домашней электростанции, подобрали место и составили схему расположения панелей, переходите непосредственно к установке. Для этого:

• Соберите каркас – для этого подойдут любые прочные материалы (сталь, алюминий или дерево). Желательно использовать долговечные варианты, так как электростанция прослужит вам не один год. Рис. 9: Соберите каркас

В зависимости от места установки их можно изготавливать и собирать отдельно от монтажной площадки, но размеры должны учитывать габариты панелей заранее. Между крышей и батареей обязательно оставляйте воздушный зазор для вентиляции.

• Если модули в панелях не спаяны между собой, обязательно произведите данную процедуру. Выполняйте ее крайне аккуратно, так как хрупкие детали можно легко повредить. Рис. 10: спаяйте модули

Если вы приобрели готовые панели, в которых ничего спаивать не нужно, сразу переходите к монтажу.

• Установка готовых солнечных батарей не требует дополнительных манипуляций – главное надежно зафиксировать их на каркасе. Рис. 11: установите панели

Если вы собираете их из модулей, изготовьте основание из диэлектрического материала с отверстиями для вентиляции, установите клеевую основу и закройте герметичной прозрачной крышкой.

• Припаяйте соединительные провода – панели между собой могут соединяться как последовательно, так и параллельно, но главное, не забудьте установить запирающий диод в цепь питания каждой из них. Это предотвратит обратный разряд аккумулятора в цепь модуля после захода солнца.
• Подключите солнечную батарею к остальным элементам домашней электростанции.

Следует отметить, что положение солнца летом и зимой кардинально отличается, поэтому весьма эффективно выполнять регулировку угла наклона. Для этого можно предусмотреть соответствующий подвижный механизм в каркасе или опорном кронштейне.

Видео по теме

Источник

Тонкости процесса установки солнечных батарей

Альтернативные источники получения энергии в последние десятилетия становятся все более популярными, особенно распространены солнечные батареи. Преимущества такого источника в том, что он практически неиссякаем, по крайней мере, в следующие пять миллиардов лет Солнце будет отдавать планете свою энергию и тепло. Именно поэтому производители не смогли обойти такой уникальный природный дар и создали солнечные батареи, которые эффективно собирают и аккумулируют энергию нашего главного светила.

Особенности

В наши дни максимальное распространение имеют батареи на базе фотоэлектрических поликристаллов. Такие модели отличаются оптимальным сочетанием стоимости и объемом выделяемой энергии, они характеризуются насыщенно-синей окраской и кристаллической структурой основных элементов. Они очень просты в монтаже, ведь справиться с их установкой в своем частном доме и на дачном участке сможет даже мастер без большого опыта работы. Монокристаллические фотоэлектрические панели являются вторыми по популярности.

По своему КПД они эффективнее, чем поликристаллические модификации, однако, их стоимость гораздо выше, а монтаж значительно сложнее. Такие панели характеризуются многоугольной формой заполняющих элементов.

Солнечные батареи, которые изготовлены с использованием аморфного кремния, отличаются довольно низкой эффективностью. Однако их цены несколько ниже, чем стоимость аналогов, поэтому модель пользуется спросом у собственников загородных домов. На данный момент подобные изделия составляют 85% рынка. Они не могут похвастаться высокой мощностью и модификации из теллурида кадмия, в основе их производства лежит высокотехнологичная пленочная методика: несколько сотен микрометров вещества наносят тончайшим слоем на прочную поверхность. Примечательно, что при очень низком уровне эффективности изделия его мощность довольно высокая.

Еще одним вариантом батарей, работающих от солнечной энергии, являются разновидности на базе полупроводника CIGS. Как и предыдущий вариант, они производятся по пленочной технологии, однако, показатель их эффективности гораздо выше. Отдельно стоит остановиться на механизме работы солнечных источников тепла и света. Главное – это четко осознавать, что общее количество вырабатываемой энергии никак не может находиться в зависимости от степени эффективности самого устройства, поскольку обычно все типы подобных устройств дают примерно идентичную мощность. Основная разница состоит лишь в том, что панели, которые имеют максимальную эффективность, требуют меньше места для своей установки.

К примеру, 8 квадратных метров монокристаллических изделий дают 1 кВт энергии, а вот для получения этого же количества тепла батареям из кремния потребуется уже 20 кв. м. Ну и, конечно же, интенсивность и время воздействия солнечного света оказывает большое значение на окончательную выработку тепла.

Солнечные батареи имеют следующие преимущества:

• экологичность установки;
• длительный срок использования, на протяжении которого эксплуатационные особенности панелей остаются неизменно высокими;
• технологии довольно редко ломаются, поэтому не нуждаются в сервисном и техническом обслуживании, а также дорогостоящем ремонте;
• использование батарей на основе энергии солнца позволяет сократить расходы на электричество и газ в доме;
• солнечные батареи отличаются исключительной простотой в использовании.

Впрочем, без недостатков тоже не обошлось, среди наиболее существенных можно обозначить следующие:

• высокая сцена панелей;
• потребность в установке разнообразного дополнительного оборудования для эффективной синхронизации энергии, получаемой от батареи, и того что получается от традиционных источников;
• панели не могут использоваться в контакте с такими приборами, которые требуют высоких мощностей.

Схема подключения

Энергия, которая вырабатывается солнечными батареями, не имеет технической возможности напрямую использоваться для работы каких-либо электрических приборов. Для выделения необходимого для работы напряжения используют своеобразные инверторы, расположенные между панелью и основной сетью потребления.

При этом нужно знать три основных типа подключения солнечных панелей.

• Автономное подключение. Этот вариант чаще других применяется в тех территориальных зонах, где отсутствует какая-либо централизованная сеть электроснабжения. В этом случае конструкцию формируют аккумуляторные высокомощные батареи. Принцип их работы состоит в накапливании внутри себя энергии в светлое время. Когда наступает время недостаточного освещения, накопленные потоки и перенаправляются в сеть.

• Резервное подключение. Этот способ оптимален в местах, где проведено централизованное электроснабжение через сеть переменного тока. Создание резервной системы получения энергии в данном случае используется как запасной вариант, потребность в котором может возникнуть в случае аварийных ситуаций. Перебои с электроснабжением – это далеко не редкость для дачи и в загородных хозяйствах и территориях, поэтому многие домовладельцы создают дополнительные возможности получения тепла и света.
• Последовательное подключение к сети. Чтобы подключить систему к электросети, этот метод предполагает формирование избыточной солнечной энергии и ее дальнейшего поступления в сеть для окончательной продажи.

Монтаж

Солнечные панели крепятся на особую конструкцию, соединение с которой обуславливают способность фотоэлементов выдерживать любые неблагоприятные атмосферные воздействия, такие как сильный ветер, дождь или снег, а также способствует формированию корректного угла наклона.

Такая конструкция представлена в продаже в следующих вариантах:

• наклонная – подобные системы оптимальны для монтажа на скатной кровле;
• горизонтальная – эта конструкция крепится к плоским крышам;
• свободностоящая – установить батареи подобного типа можно на крышах различного типа и размера.

Непосредственно процесс установки батарей проводится по следующей схеме:

• для крепления каркаса панели необходимы угольники из металла размером 50х50 мм, а кроме того, потребуются угольники 25х25 мм, которые используют для распорных перекладин. Присутствие этих деталей позволяет добиться требуемой крепости и надежной устойчивости опорной конструкции, а также придает требуемую степень наклона;
• нужно собрать каркас, для этого понадобятся болты размером 6 и 8 м;
• конструкция крепится под покрытие кровли при помощи 12-миллиметровых шпилек;
• в подготовленных угольниках формируются небольшие отверстия, в них закрепляются панели, а для более прочного сцепления следует применять шурупы;
• во время монтажных работ следует особенное внимание уделить каркасу – в нем не должны возникать какие-либо перекосы. В противном случае может возникнуть перенапряжение системы, которое приведет к растрескиванию стекол.

Монтаж солнечных источников тепла и света на лоджии или на балконе происходит по подобной схеме. Единственным исключением является то, что каркас крепится на наклонной плоскости. Он монтируется между основной несущей стеной здания и торцом строения, обязательно на солнечной стороне. Самостоятельная сборка и установка солнечных батарей всех типов не требует опыта ведения строительных работ, однако, некоторые навыки монтажных работ все-таки потребуются. Если есть желание, то можно смело заняться установкой самостоятельно, однако, перед этим было бы неплохо почитать специальную литературу об особенностях установки палей и изучить мастер-классы, которые имеются в интернете, ну и, конечно же, запастись необходимыми инструментами.

Плюсы от работы своими руками очевидны – это экономия немалых денег на услугах специалистов, а также колоссальный опыт, который, возможно, понадобится в дальнейшем. В то же время если личных способностей окажется недостаточно, то можно не только потерять время, но и стать причиной поломки панелей либо их низкой эффективности.

Следует учитывать, что только специалисты могут оказать по-настоящему квалифицированную помощь по монтажу модулей конструкции. В случае поломок они будут нести ответственность за ремонт и замену вышедшего из строя оборудования.

Советы

Специалисты дают несколько рекомендаций о том, как правильно уложить и соединить солнечные батареи.

• Чаще всего изделия, использующие альтернативные источники энергии, крепят на кровле либо на стенах домостроения, реже используют специальные надежные опоры. В любом случае должны быть полностью исключены какие-либо затемнения, то есть батареи должны ориентироваться таким образом, чтобы на них не падала тень от высоких деревьев и расположенных по соседству зданий.
• Монтаж набора пластин проводят рядами, их расположение параллельное, в связи с этим крайне важно предусмотреть, чтобы вышерасположенные ряды не бросали тень на те, что находятся ниже. Это требование очень важно, поскольку полное или частичное затенение провоцирует сокращение и даже полное прекращение какой-либо выработки энергии, кроме того, может возникнуть эффект образования «обратных токов», что зачастую служит причиной поломки оборудования.

• Грамотная ориентация относительно солнечного света имеет принципиальное значение для эффективности и результативной работы панелей. Очень важно, чтобы поверхность получала весь возможный поток ультрафиолетовых лучей. Правильную ориентацию рассчитывают, основываясь на данных о географическом расположении строения. К примеру, если монтаж панелей производится с северной стороны здания, то панели следует ориентировать на юг.
• Не меньшее значение имеет и общий угол наклона конструкции, он также определяется географической ориентацией строения. Специалисты рассчитали, что этот показатель должен соответствовать широте расположения дома, а поскольку солнце в зависимости от времени года несколько раз меняет свое удаление расположения над горизонтом, то имеет смысл продумать корректировку окончательного угла монтажа батарей. Обычно коррекция не превышает 12 градусов.

• Батареи нужно укладывать таким образом, чтобы обеспечить к ним свободный доступ, поскольку в холодное зимнее время потребуется периодически очищать их от нападавшего снега, а в теплое время года – от дождевых разводов, которые существенно снижают эффективность использования батарей.
• На сегодняшний день в продаже имеется немало китайских и европейских моделей солнечных батарей, которые отличаются стоимостью, поэтому каждый может устанавливать оптимальную для своего бюджета модель.

В заключение следует обратить внимание на то, что наибольшую выгоду от применения солнечных батарей получит наша планета, поскольку данный источник энергии не причиняет абсолютно никакого вреда окружающей среде. Если вам как потребителю небезразлично будущее нашей Земли, потенциал ее земельных ресурсов и сохранение природных богатств, то солнечные батареи – это лучший выбор.

О том, как установить солнечную батерею на крышу дома, смотрите в следующем видео.

Источник