Полная установка 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

Подключение и установка солнечных панелей

Несомненно, солнечная энергетика – перспективная отрасль, а установка и подключение солнечной батареи дает владельцу устройства массу преимуществ. Но чтобы в полной мере воспользоваться всеми плюсами такой альтернативной энергетики, нужно знать, как правильно собрать, подключить и установить солнечные батареи. От этого во многом зависит конечный результат, ведь установка солнечных панелей для дома или для любого другого объекта – недешевое дело, поэтому нужно максимально четко придерживаться инструкций и делать все правильно.

Как устроена схема электроснабжения с солнечными панелями

Сама солнечная батарея представляет собой конструкцию из какого-то количества модулей (полупроводниковых фотоэлементов), которые генерируют энергию. В зависимости от потребности в количестве энергии «на выходе», чтобы повысить мощность отдачи, солнечные панели объединяют между собой в солнечные электростанции. Сюда входит целый комплект оборудования, который нужен для преобразования солнечной энергии в электрический ток.

Для подключения солнечных панелей вам потребуются следующие комплектующие.

• Непосредственно солнечные батареи. Их тип, количество и размер вы выбираете в зависимости от ваших задач, потребностей и бюджета.
• Аккумуляторные батареи (АКБ). Химический источник тока. Именно здесь будет накапливаться генерируемая солнечными панелями энергия. Поэтому при выборе аккумулятора нужно ориентироваться на его емкость – чем больше емкость, тем больше запас энергии для нужд потребления. Автомобильные аккумуляторы использовать в таких схемах не рекомендуется, т.к. они неспособны выдержать частые перезарядки. Лучше приобретать AGM (срок службы 4–5 лет) или гелиевые аккумуляторы (срок службы 9–11 лет).
• Контроллер заряда – важное устройство, которое выполняет несколько функций одновременно и позволяет продлить срок службы аккумулятора. Во-первых, он автоматически контролирует заряд АКБ: регулирует подачу энергии от солнечных панелей, чем предохраняет сам аккумулятор от полной разрядки, а при полном заряде отключает АКБ от системы. Во-вторых, контроллер защищает сами солнечные панели: отключает их при полной зарядке и включает на зарядку в момент, когда энергия начинает расходоваться. Контроллер также препятствует перетеканию обратных токов в пасмурную погоду и ночью. А еще помогает выбрать оптимальный режим зарядки, благодаря чему возрастает количество накапливаемой энергии и увеличивается срок службы аккумулятора. Современные контроллеры оборудованы специальной панелью с дисплеем, где видно напряжение батарей. А «продвинутые» контроллеры поддерживают эффективную зарядку при помощи специальных алгоритмов и программ.
• Инвертор. С помощью этого прибора постоянное напряжение от аккумулятора преобразуется в переменное 220 В, которое используется конечным потребителем. Инверторы могут иметь разные технические характеристики – мощность, качество получаемого напряжения. Поэтому при подключении солнечных батарей в доме нужно обратить внимание и выбрать инвертор подходящей мощности – в зависимости от электроприборов, которые будет обслуживать гелиоустановка. Инверторы также могут выполнять функцию дополнительной защиты электросети.
• Крепежные элементы и провода для коммуникации и соединения комплектующих солнечной установки. Могут также понадобиться предохранители (реле), которые ставятся между всеми элементами системы и защищают ее от короткого замыкания.

Это самая простая схема сборки и установки солнечных батарей для дома, с минимумом компонентов. За счет того, что в ней практически нет движущихся деталей (если не считать возможной замены АКБ), такая система может простоять десятки лет.

Подключить солнечные батареи по данной схеме в квартире или доме можно даже самостоятельно, и они будут обслуживать бытовые приборы (холодильник, телевизор, систему освещения, погружной насос). А вот если нужно обеспечить работу техники, которая требует больших затрат энергии, например, электрокотла , то понадобится более мощное и дорогостоящее оборудование и, скорее всего, консультация специалистов.

Как правильно установить солнечную батарею

Начать надо с того, что выбрать место для установки и подключения солнечной батареи. Во-первых, определитесь с площадью – батареи могут быть громоздки и нужно, чтобы хватило места. Во-вторых, важна степень освещенности места установки, чем больше, тем лучше – в таком случае гелиосистема будет максимально эффективна. Хорошим выбором может быть крыша, стены, фасад частного дома, прилегающая к нему территория, балкон многоквартирного дома.

При установке солнечных батарей нужно соблюдать правильный угол наклона относительно горизонта и ориентацию солнечной конструкции – светопоглощающая лицевая (или фасадная) поверхность панелей должна быть направлена на юг. Максимум отдачи солнечная панель дает, когда лучи света падают под углом 90º. Поэтому продумайте в зависимости от вашего региона и климатических условий такое расположение солнечных панелей, чтобы угол падения света был оптимальным максимальное время в течение светового дня. Возможно, для более эффективной работы солнечной батареи угол наклона придется периодически менять, в зависимости от сезона или погоды. Если вы ставите солнечную батарею на крыше дома, предпочтительно, чтобы угол наклона был около 45º. При меньших углах солнечные батареи устанавливают на дополнительные спецконструкции, которые помогают обеспечить нужный угол наклона, жесткость системы и ее устойчивость.

Для установки и монтажа солнечной батареи используют специальный крепеж, в том числе рейлинги, к которым крепится сама панель. Солнечная батарея при установке должна быть зафиксирована, как минимум, в четырех точках при помощи прижимных фиксаторов или болтов по наружной длинной стороне алюминиевой рамы. Предпочтительно использовать специальные отверстия/посадочные места для крепления, предусмотренные в конструкции.

Если солнечные батареи подключены между собой цепочкой, следите, чтобы они располагались в одной плоскости и под одним углом – так их работа будет эффективнее. Если вы устанавливаете солнечные батареи на прилегающем к дому участке, выбирайте открытое и максимально незатененное место, без деревьев, кустов или каких-то сооружений, которые могут отбрасывать тень. Также не забудьте про циркуляцию воздуха между поверхностью установки и грунтом – нужно приподнять панели минимум на полметра от земли.

При правильной установке производительность солнечных батарей будет одинаковой как зимой, так и летом, но только при ясной и солнечной погоде (зимой иногда даже эффективней из-за отсутствия перегрева). Конструкция солнечных батарей продумана так, чтобы все оборудование могло работать в разных климатических условиях и выдерживать температуру от +80ºС до –35ºС.

Подключение солнечной батареи – основные этапы

Конструкция гелиопанели достаточно сложная, поэтому при установке и сборке надо строго придерживаться инструкции, технических требований производителей к приборам, схемы электромонтажа всех составляющих гелиосистемы. Нельзя превышать технические требования других устройств по максимальному напряжению и допустимому току.

При соединении элементов надо обязательно следить за соблюдением полярности. Желательно проверить (измерить) напряжение холостого хода всего массива гелиопанелей – если оно отличается от паспортной величины, значит, в схеме что-то соединено неправильно.

Подключать систему лучше всего при помощи одножильных медных проводов с сечением в зависимости от длины провода и тока, но не меньше 0,4 см 2 , с изоляционной оплеткой, которая устойчива к УФ-лучам. Если используются провода без такой оплетки, то при их установке снаружи здания (на улице) для прокладки проводов потребуется гофрорукав. При подключении солнечных панелей применяют только специальные коннекторы (стандарт MC4). Соединяют провода и коннекторы с помощью специального обжимного инструмента или пайки.

Подключение солнечной батареи обычно происходит пошагово и в определенной последовательности. Рассмотрим эти этапы.

Пошаговая инструкция

1. С помощью кабеля соединяют аккумулятор и контроллер. Контроллер регулирует заряд/разряд аккумулятора и является как бы посредником между аккумулятором и солнечными панелями. С другой стороны к аккумулятору присоединяется инвертор, преобразующий ток. Такой вариант соединения считается оптимальным, хотя есть и другие возможности подключения. При необходимости можно установить несколько аккумуляторов, соединив их между собой последовательно. Устанавливают их чаще всего на металлическом стеллаже с полимерным покрытием.
2. Таким же образом соединяют контроллер с солнечными панелями. Кроме основной функции – следить за напряжением аккумулятора – контроллер при необходимости отключает те или иные элементы. Например, ночью, когда величина напряжения АКБ становится ниже 12В или днем, когда показатель напряжения на клеммах АКБ достигает 14В, что говорит о перезарядке батарей – устройство прерывает зарядку. На контроллере должен быть значок гелиопанели, чтобы не перепутать разъемы. Если нужно подключить и установить не одну, а несколько батарей, то каждую последующую солнечную панель ставят параллельно предыдущей.
3. Соединение аккумулятора и инвертора. Инвертор включают в гелиосистему, когда оборудование и приборы в доме, которые нужно питать электроэнергией, работают от 220В – прибор преобразует постоянное электрическое напряжение АКБ в переменное (220В). В исключительных случаях, для системы 12В, инвертор не нужен.
4. Разводка для подачи энергии потребителю. На этом этапе полученная солнечная энергия, трансформированная в электрическую, поставляется непосредственно к месту использования – потребителю (бытовым, осветительным приборам и пр.).

При соединении всех комплектующих этой цепи, нужно четко следовать инструкции к каждому прибору, которая обычно прилагается.

Во избежание несоответствия параметров оборудования и каких-либо несостыковок, приобретать приборы лучше не по отдельности, а всю систему в комплекте. Особенно это пригодится тем, кто хочет установить и подключить солнечные батареи самостоятельно, но делает это впервые. Приборы и оборудование, которые укомплектованы, совместимы по мощности, емкости и другим параметрам, а значит, будут работать слаженно и эффективно. Так вы наилучшим образом обеспечите свой объект чистой и качественной энергией в необходимом вам количестве.

Видео: установка и подключение солнечных панелей

Источник