С каждым годом солнечная энергетика пользуется все большей популярностью, что объясняется снижением стоимости используемых панелей, а также увеличением эффективности этой технологии. Солнечная станция, установленная на даче или крыше частного дома, будет иметь доступную стоимость, при этом выработанного электричества хватит для обеспечения всех нужд в энергии домовладельца.
Описание технологии
Солнечные батареи представляют собой полупроводниковое устройство, способное преобразовывать излучение солнца в электрическую энергию. Основной задачей такой станции является бесперебойное, экономное и надежное электроснабжение дома. Устанавливать такие устройства можно не только в тех районах, где имеются проблемы с подачей электроэнергии, но и просто для снижения расходов домовладельца на оплату коммунальных услуг.
Если в прошлом эффективность солнечных панелей оставляла желать лучшего, а обеспечить электроэнергией дом можно было лишь выделив под установку батарей площадь в несколько соток, то сегодня с развитием технологии даже нескольких блоков-приемников будет достаточно для генерации необходимого количества электроэнергии.
Преимущества солнечных панелей:
Правильно подобрав систему, можно будет обеспечить дом электроэнергией, а отопление зимой будет работать от электрокотла, что полностью избавляет от необходимости подключения к газу или установки твердотопливного оборудования.
Однако и недостатки у этой технологии всё же имеются. К ним можно отнести следующее:
- Ночью выработка электроэнергии прекращается.
- Устройства чувствительны к загрязнению поверхности.
- Занимают часть или всю крышу.
- Высокая стоимость батареи и аккумулятора.
- Эффективность зависит от климатических условий.
В последние годы популярностью стали пользоваться солнечные батареи последнего поколения, которые сочетают доступную стоимость и эффективность. Они способны вырабатывать электроэнергию даже под снегом и в пасмурный день. С каждым годом стоимость таких станций для бытового использования неизменно уменьшается, возрастает их эффективность, что сказывается на популярности солнечной энергетики у обычных домовладельцев.
Принцип работы устройства
Принцип работы станции чрезвычайно прост. Используемые фотоэлектрические преобразователи, которые состоят из нескольких кремниевых пластин, отличаются своей проводимостью и могут за счёт воздействия на них света генерировать электроэнергию. Солнечный свет попадает на отрицательно заряженные панели, появляется разность потенциалов между двумя крайними пластинами, которые покрыты бором и фосфором, что и приводит к возникновению напряжения, которое передается в преобразователи и далее направляется в электросеть дома.
Батареи последнего поколения отличаются увеличенным размером фотопреобразователя, что позволяет им генерировать максимально возможный объем электроэнергии при небольшой площади самого приемника. Уровень инсоляции у таких систем будет неизменно высоким, что гарантирует максимально длительный срок службы и отличную эффективность даже в условиях низкой освещённости.
Разновидности батарей
Все эксплуатационные характеристики, в том числе способ установки, мощность, эффективность и способность вырабатывать электроэнергию под снегом и в пасмурные дни, будет напрямую зависеть от типа батарей. На сегодняшний день получили распространение три основных типа солнечных стаций:
- Аморфные.
- Монокристаллические.
- Поликристаллические.
Построенные на поликристаллических батареях солнечные системы отличаются низким КПД на уровне 18%, однако такие панели способны вырабатывать электроэнергию даже в пасмурную погоду. Батареи имеют характерный тёмно-синий цвет и неоднородную структуру кристаллов кремния. Большой популярностью поликристаллические солнечные батареи пользуются в регионах с дождливым и пасмурным климатом.
Монокристаллические преобразователи отличаются характерным чёрным цветом панелей, что объясняется использованием для их производства чистого кремния. У таких батарей имеется максимально высокий на сегодняшний день показатель КПД, который составляет 25%. Недостатком этой технологии является то, что выработка электроэнергии возможна в том случае, когда панели повернуты к солнцу. А вот в пасмурную погоду эффективность генерации электроэнергии существенно снижается.
Аморфные батареи пользовались популярностью в прошлом, однако сегодня эта технология практически не используется. Объясняется это тем, что эффективность у таких батарей составляет 15−20% , а буквально через год-полтора отмечается существенное ухудшение выработки электроэнергии. Максимальный срок службы аморфных станций составляет 2 года. Несмотря на доступную стоимость, рекомендуется воздержаться от покупки аморфных солнечных батарей, которые в скором времени потребуют новых финансовых вложений и существенных затрат у домовладельца.
Все используемые сегодня солнечные батареи оснащаются контроллерами, основное назначение которых - это перераспределение полученной энергии и направление ее к источнику употребления. Развитые установки могут дополнительно оснащаться аккумулятором, в котором хранится выработанная электроэнергия. В последующем в темное время суток, когда генерация стремится к нулю, батарея отвечает за бесперебойное энергоснабжение дома.
Солнечная энергетика для частных домов
Буквально несколько лет назад возможность полностью автономного энергоснабжения дома за счет солнечных батарей казалась нам чем-то из разряда фантастики. Однако сегодня технологии не стоят на месте, эффективность генерации электроэнергии неизменно увеличивается, стоимость оборудования снижается, что и позволяет многим домовладельцам при помощи таких батарей полностью решить проблемы с энергоснабжением частных домов.
Большой популярностью пользуются солнечные станции в странах Западной Европы, где стоимость киловатт-часа потребленной энергии чрезвычайно высока. Поэтому многие домовладельцы в целях экономии устанавливают у себя на крыше частного дома солнечные панели, которые полностью покрывают их потребности в электричестве.
Многим из нас сложно понять, какой мощности солнечную электростанцию необходимо использовать и в какую сумму обойдется установка такого оборудования. При выполнении расчетов необходимо исходить в первую очередь из общих показателей потребления электроэнергии частным домом. Так, для дачного домика, где используется лишь несколько электроприборов, работает небольшой холодильник и телевизор, будет достаточно солнечной батареи мощностью в 250 Вт. А вот для создания полноценной станции необходима мощность панели на уровне 1000 Вт и более.
Стоимость используемого оборудования напрямую будет зависеть от количества панелей, их суммарной емкости, используемого контроллера и наличия или отсутствия аккумулятора. Именно аккумулятор является самым дорогим элементом всей солнечной станции, при этом такие устройства часто выходят из строя, имеют небольшой ресурс и требуют замены каждые 3−4 года.
В странах Запада, где на законодательном уровне закреплена возможность домовладельца продавать электроэнергию государству, домовладелец может сбрасывать электричество в общую сеть, а в последующем отбирать его по такой же льготной цене из общей сети, соответственно использовать аккумуляторы не требуется. Это позволяет существенно снизить общую стоимость обустройства в частном доме полностью автономной станции генерирования электроэнергии, которая покрывает все потребности домовладельца в энергии.
В России также теоретически имеется возможность продажи сгенерированной солнечной панелью электроэнергии в общую сеть, однако стоимость, по которой приобретает электроэнергию государство, не слишком высока. В последующем отбирать нужное нам напряжение из общей электросети мы вынуждены будем по цене, в несколько раз превышающей стоимость, по которой ее покупает у нас государство. Соответственно, для решения этой проблемы необходимо всё же устанавливать аккумуляторы, которые будут хранить сгенерированную энергию.
Простейшие установки солнечных станций, которые имеют батареи и контроллер, предназначающиеся для электроснабжения дачных домиков, будут иметь стоимость порядка 60−80 тысяч рублей. А вот для обеспечения электроэнергией частного дома площадью 200−300 квадратных метров, где проживают круглый год, потребуется мощность станции в тысячу Ватт и более. Такая система в обязательном порядке оснащается аккумулятором, что приводит к существенному увеличению стоимости оборудования. В среднем приобрести качественную солнечную станцию, построенную на надежных компонентах, обойдется в сумму в 400−600 тысяч рублей и более.
Окупаются ли инвестиции
Многие из нас задумываются, окупаются ли затраты на обустройство на даче или в частном доме солнечной станции. Современные установки, которые построены на батареях последнего поколения, позволяют с минимальными затратами генерировать электроэнергию, при этом они отличаются долговечностью и способны окупиться за 5−6 лет активного использования.
При необходимости использования солнечных станций с аккумулятором стоимость такого оборудования существенно увеличивается, соответственно сроки окупаемости инвестиций могут достигать 12−15 лет. В процессе эксплуатации оборудования неизменно потребуется выполнять замену аккумуляторов и обслуживать панели, что и станет залогом беспроблемной и долговечной эксплуатации техники.
Сегодня в продаже можно найти солнечные батареи и всё необходимое оборудование для них от западноевропейских и китайских производителей. За последние годы китайские фирмы существенно подтянули свое качество, при этом традиционно стоимость таких станций находится на доступном уровне. Приобретая батареи от китайских производителей, можно не только уменьшить свои затраты, но и в последующем решить проблемы с энергоснабжением дома, обеспечив полную автономность и отсутствие необходимости в подключении дома к различным инженерным коммуникациям.
Солнечная электростанция для дома - это перспективная технология , которая уже сегодня пользуется отличной популярностью у дачников и владельцев частных домов. Установив у себя на крыше дома солнечную станцию, можно полностью решить проблемы с энергоснабжением, а стоимость такого оборудования будет не слишком высока. Нужно лишь правильно подобрать мощность панелей, грамотно их установить, подключив в сеть через контроллер и соответствующий аккумулятор.
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.
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 мм 2 . Это обусловлено тем, что нормальная плотность тока в медном проводнике 5 ампер на 1 мм 2 . То есть при сечении 2,5 мм 2 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 мм 2).
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.
Влад Тараненко,рмнт.ру
Солнечная энергия это уже дано не новшество, а реальность, которая на сегодняшний день доступна почти каждому.
В этом мастер-классе я покажу вам как сделать полностью автономную систему электропитания гаража. Хотя в гараже имеется стационарная электрическая сеть, но я решил от неё отказаться, так как слишком большие перебои в её работе… Часто света по долгу нет.
Одним из главных плюсов солнечной электростанции является её полная автономность и независимость. Учитывая то что я не целые сутки нахожусь в гараже, то мощности моей системы хватает с головой для всех нужд.
Я использовал мощную солнечную батарею мощность 100Вт, поэтому аккумулятор способен заряжаться даже в пасмурную погоду. Конечно, хватило бы солнечной панели и на 10Вт, но я решил взять с запасом, на случай если вдруг придется увеличивать мощность всей системы.
Что же обеспечивает солнечная система?
- - Светодиодный свет в гараже. Учитывая потребляемый ток светодиодными лентами (не более 2 А) время непрерывного свечения будет где-то 25 часов, что в два раза больше чем нужно, учитывая среднюю продолжительность ночи 12 часов.
- - Сеть с тремя розетками на 220 В с нагрузочной способностью 400 Вт. Используется инвертор для преобразования тока. На выходе стабильное синусоидальное напряжение. Плюс в инверторе имеются два USB входа для питания мобильных устройств, с током до 3,1 А.
- - Свет включается автоматически при поднятии ворот, что очень удобно, особенно в ночной период.
Все элементы автономной системы электропитания куплены, за исключением распределительных коробок, труб для проводов и т.п.
Я привожу список со ссылками на магазин:
Панель солнечных 100 Вт готовая, можно конечно собрать самому, но я купил –
Контроллер зарядки -
Аккумуляторная батарея 12 В 100 АЧ – в ближайшем автомагазине.
Клеммы для аккумулятора -
Инвертор 400 Вт -
Геркон с магнитом -
Светодиодная лента –
Схема солнечной электростанции
Солнечная панель и аккумулятор подключены к контроллеру. Контроллер управлять зарядкой аккумулятора, дает оптимальный ток и не дает полностью разряжаться. Светодиодные ленты и инверторы подключены на выход контроллера.
Чтобы сделать автоматическое включение света я использовал геркон. Так как светодиодные ленты потребляют ток около 2-х ампер, то их нельзя коммутировать герконом, нужно будет добавить реле, которое возьмет всю нагрузку на себя.
Со схемой, думаю, вопросов не возникнет.
Пару слов о монтаже
Вся система сортирована по стандарту. Провода упакованы трубы, соединители в распределительные коробки.
На фото видно, как крепится герконовый датчик с подвижным магнитом на самих воротах.
Светодиодные ленты просто натянуты и крепится в специальных клипсах.
Отдельно хотеться рассказать про установку солнечной панели. В крыше сверлится отверстие, в который вставляется кусок трубы. Чтобы исключить любое затекание воды, кусок торчит из крыши сверху на небольшом расстоянии. Герметизируем и обмазываем его жидким битумам или гудроном. Подключаем панель, пропускаем провода через эту трубку. Кладём панель горизонтально и промазываем края так же жидким битумом. Всё получилось герметично. Крыша имеет не большой уклон, и вода в любом случае будет скатываться с неё.
Ещё раз скажу, что система полностью автономна и в обслуживании не нуждается. Если только необходимо периодически проверять аккумуляторную батарею.
Итог после нескольких недель эксплуатации
Солнечная электростанция себя отлично зарекомендовала. Её можно сделать для дачи, сарая и др. В общем туда, где нет подвода электричества. Вы можете сами сделать электростанцию на любую мощность и больше ни от кого не зависеть.Очень здорова ни от кого не зависеть.
В этой статье я хочу рассказать как можно самостоятельно собрать небольшую автономную электростанцию на солнечных панелях, что для этого понадобится, и почему выбор пал на те или иные составляющие электростанции. Допустим нам нужно сделать электричество в (дачном домике, вагончике охраны, в гараже, и т.п.), но бюджет ограничен, и хочется за минимум средств получить хоть что-то. И как минимум нам нужен свет, питание и зарядка мелкой электроники, а так-же иногда мы хотим к примеру пользоваться электро-инструментом.
Солнечная электростанция
Фото солнечных панелей на крыше домика, две панели по 100 ВаттДля этого по минимуму нам понадобится солнечные панели на 200-300 Ватт, можно конечно и на 100ватт всего, и даже меньше, если вам требуется совсем немного энергии. Но лучше брать с запасом, и сразу определится на какое напряжение строить систему. К примеру если вы хотите все питать от напряжения 12вольт, то лучше покупать панели на 12вольт, а если все будет питаться через инвертор, то систему можно стоить на 24/48 вольт. Например две панели по 100 Ватт, которые смогут дать 700-800 Ватт энергии за световой день. Когда есть солнце тут и от одной панели энергии много, но лучше брать сразу 2-3 штуки чтобы и в пасмурную погоду, и зимой энергия тоже была, так-как в пасмурную погоду выработка падает в 5-20 раз и чем больше панелей будет тем лучше.
На 12вольт есть масса электроники и различных зарядных устройств, у нас большинство автомобилей имеют бортовую сеть 12v и для этого напряжения есть практически все, и это доступно. К примеру от 12v работают светодиодные ленты, которые хорошо подходят для освещения, есть светодиодные лампочки 12v в любом магазине. Так-же для зарядки телефонов и планшетов есть автомобильные адаптеры, которые из 12/24v делают 5v. Такие адаптеры имеют или USB выход один или два и более, или с проводом под конкретную модель телефона или планшета, в общем заряжать электронику от 12-ти вольт проблем нет.
Если вам нужно питать от 12вольт ноутбук, то для этого тоже есть автомобильные зарядные адаптеры, которые из 12v делают 19v. В общем практически все есть чтобы питаться от двенадцати вольт, даже кипятильники, холодильники и электро чайники. Так-же есть и телевизоры на 12вольт, которые диагональю 15-19 дюймов и обычно ставятся на кухню. Но конечно если мощность солнечных панелей небольшая и емкость аккумуляторов тоже, то рассчитывать на то можно постоянно пользоваться мощными потребителями не приходится, разве что летом. фото потребители на 12в
Приборы и адаптеры на 12v
Для примера некоторые виды преобразователей работающих от 12 вольт, и некоторые приборы работающие от 12 вольт, такие как чайник, кипятильник, холодильник. Освещение на 12вольт
Если все делать на 12v, то тут преимущество в экономии электроэнергии, так-как инвертор 12/220 вольт тоже имеет свой КПД около 85-90%, и дешевые инверторы на холостом ходу потребляют 0,2-0,5 А, а это 3-6 ватт/ч., или 70-150 ватт в сутки. Согласитесь что просто так 70-150 ватт энергии в сутки тратить не хочется, этого же к примеру хватит чтобы дополнительно еще несколько часов светила светодиодная лампочка, проработал телевизор часов 5-7, зарядить телефон раз двадцать этой энергией можно. Плюс к тому еще при работе на инверторе теряется 10-15% энергии, и в итоге общее количество энергии теряющейся на инверторе получается существенной. И особенно это не рационально когда мы из 12вольт делаем 220вольт, а потом в розетку включаем блок питания на 12вольт, или 5вольт. В этом случае КПД всей системы очень низок так-как много энергии тратится на преобразователях.
Единственное неудобство в том что на 12 вольт мало электроинструмента, и он не распространен, так-же в продаже трудно найти холодильники, насосы и пр. По-этому если нужно питать от своей автономки что-то еще кроме всякой мелкой электроники, то без инвертора 12/220 вольт не обойтись. И тут нужно учитывать что и сам инвертор имеет КПД, и некоторые приборы не особо экономичны. Все это влечет за собой необходимость увеличивать пропорционально потреблению емкость аккумуляторов, и мощность солнечных панелей.
Тут как-бы два варианта, или оптимизировать все на низкое напряжение 12вольт, или тогда сразу переводить все на 220вольт. Ну еще можно просто установить инвертор и пользоваться им когда это нужно, а все что работает постоянно (свет, телевизор, зарядные) питать от 12 вольт. В этом случае может подойти даже дешевый инвертор с модифицированной синусоидой.
Через инверторы с модифицированным синусом часто отказываются работать насосы и холодильники, так-как частота и форма напряжения не подходит для требовательного оборудования. Но через такие инверторы нормально работают лампочки любые на 220вольт, электроинструмент (дрели, болгарки и пр.), и электроника с импульсными блоками питания (современные телевизоры и прочая электроника). Вообще чтобы точно не было проблем лучше сразу брать инвертор с чистой синусоидой на выходе, а то если что-то выйдет из строя из-за инвертора - то убытка больше будет чем экономии.
Контроллер заряда аккумуляторов, инверторы
Не смотря на то что к примеру у нас небольшая мощность солнечных панелей, но контроллер лучше брать с двукратным запасом по мощности, особенно если покупать дешевый контроллер. Выход из строя контроллера может повлечь за собой еще много проблем, он может испортить аккумуляторы, или неправильно их заряжать от чего они быстро потеряют емкость. Так-же если контроллер подаст все напряжение от СП в сеть, то может испортится электроника питающаяся от 12в, так как СП в холостую дают до 20вольт. Подробнее про контроллеры - Контроллеры для солнечных батарейКстати если вы будете питать все через инвертор, то систему можно строить не только на 12вольт, но и к примеру на 24 или 48 вольт. Основное отличие при этом в том что толщина проводов требуется значительно меньше так-как ток по проводам будет меньше. К примеру если у нас система на 12вольт, то ток зарядки по проводам будет доходить до 12 Ампер, а если через MPPT контроллер, то до 18А. И чтобы провода не грелись и не-было потерь, сечение провода должно быть толстым, и чем дальше солнечные панели от аккумуляторов тем провод должен быть толще.
Так к примеру для тока в 6 Ампер сечение провода должно быть 4-6кв. а если у нас ток 12А, то уже нужен провод 10-12кв. А если у нас будет 50 Ампер, то и провода должны быть толще чем сварочные (50кв.), чтобы не грелись и не-было потерь. Вот чтобы экономить на толщине и не терять энергию, систему строят на 24v 48v. В случае с 48 вольт толщину провода можно уменьшить в четыре раза и на этом прилично сэкономить. А инверторы есть и на 24v и на 48v. Так-же есть и контроллеры, думаю вам понятно, основной смысл это экономия в проводах и меньше потери на передаче электроэнергии от солнечных панелей до аккумуляторов.
Контроллеров существует два типа, это MPPT и PWM контроллеры. Первый тип может с солнечных панелей выжимать до 98% мощности, но стоит дороже. А PWM контроллеры простые и заряжают тем током что есть, то-есть с ними мощность от солнечных батарей всего 60-70%. MPPT контроллер работает лучше при ярком солнце и из высокого напряжения СП делает более низкое 14в и больше тока. А обычные PWM не могут преобразовывать, но зато в пасмурную погоду, когда ток с панелей совсем маленький, такие контроллеры дают немного больше энергии в аккумуляторы.
Какой контроллер покупать тут я думаю четко не определить, кому-то нужно с солнца брать всю энергию, а у кого-то при солнце и так энергии с запасом приходит, а вот в пасмурную погоду хочется хоть немного, но по-больше. В принципе если вместо дорогова MPPT купить еще одну солнечную панель, то как-раз и компенсируются преимущество MPPT, и плюс в пасмурную погоду толку больше будет. Я лично склоняюсь больше к обычным контроллерам, так-как когда есть солнце энергию и так девать некуда, а когда его нет, то тут лишняя солнечная панель очень поможет. К примеру три панели по 100ватт дадут с обычным контроллером 18А, а с MPPT дадут 27А. Но когда будет пасмурная погода, то три панели через MPPT дадут к примеру 3А, а с обычным контроллером уже около 3,6А, а если купить вместо MPPT четвертую панель, то 4,8А.
Это все я привожу для примера, разница конечно для солнечного дня 18 и 27 А большая, но если и при 18А все равно аккумуляторы за день заряжаются, то зачем тогда больше мощности, все равно ведь когда зарядятся контроллер отключит панели и они просто так будут освещаться солнцем. А вот когда нет солнца, то и лишнему амперу радуешься, по-этому лучше больше панелей чем дорогой контроллер.
Про аккумуляторы для автономных систем
Аккумуляторы это наверно самая дорогая и важная часть системы, они очень капризны и быстро портятся, их много типов и с ними нужно относится нежно, иначе они быстро теряют емкость и портятся. По этому и контроллер нужно покупать умный, чтобы его можно было настраивать на разные типы, или там уже должны быть пред-установлены настойки для работы с разными типами АКБ.К приму автомобильные стартерные аккумуляторы очень быстро теряют емкость в автономных системах, всего 1-2 года и они уже теряют 90% емкости. Это связано с глубокими разрядами, так-как дешевые контроллеры отключают потребителей при 10вольт, а автомобильные АКБ не рассчитаны на это, по-этому если уж их использовать, то не разряжать их более 110,8-12,0 вольт.
Щелочные аккумуляторы очень выносливы, но и очень дорогие. И если свинцовые АКБ имеют КПД 85-90% то щелочные аккумуляторы здесь немного проигрывают, а если их эксплуатировать заряжая и разряжая большими токами, то их КПД заметно ухудшается. Не выгодны такие аккумуляторы особенно зимой, тут и так энергии мало приходит, да еще и аккумуляторы отдают на 30% меньше энергии чем получают от солнечных батарей. Хотя сейчас вроде появились щелочные АКБ с улучшенным КПД, но картина в общем такая.
Литий-железо-фосфатный АКБ самые перспективные для автономных систем, они имеют высокий КПД 95-98%, и при этом совсем не боятся недо зарядов, глубоких разрядов, и больших токов разряда-заряда. Но они тоже дорогие и требуют дополнительно BMS систему контроля состояния ячеек. Если такой аккумулятор зарядить или разрядить ниже положенного, то он безвозвратно теряет емкость или ячейка вообще перестает работать. Но за состоянием акб следит БМС и она так-же занимается балансировкой заряда аккумулятора, по-этому если что-то пойдет не так, то она защитит аккумулятор и все отключит, и он не испортится.
В одной статье все не опишешь, но основное я постарался упомянуть и описать чтобы было понятно тем кто с этим совсем не знаком. Более подробно можно почитать в других статьях из раздела. Но в общем на данный момент судя по своему опыту строить небольшую электростанцию без инвертора и всю электронику питать от 12вольт выгоднее, а если уж все переводить на 220вольт, то строить систему на 48в. Особенно зимой даже немного лишней энергии очень нужно. Так-же и аккумуляторы у меня этой зимой литий-железо-фосфатные (lifepo4), и явно энергии в общем заметно больше чем при использовании автомобильных АКБ, плюс к тому lifepo4 совсем не испортились и потери емкости нет, хотя они целый месяц не заряжались до конца и постоянно разряжались до отключения.
Каждый из вас уже слышал про солнечную энергию и знает, что с помощью её можно очень сильно экономить на электричестве. Возможно кто-то из вас в данный момент уже использует данный вид энергии, а кто-то наоборот хочет начать пользоваться, но не знает с чего начать. Возможно у вас возникает вопрос какой вариант солнечных батарей лучшее использовать. А для кого-то наоборот появляется вопрос как собрать солнечные батареи своим руками и чтобы она работала без перебоя. Все это вы сможете узнать из обучающего видео урока Романа Урсу «Солнечная электростанция своими руками».
Для того, чтобы собрать солнечную электростанцию у себя дома, для начало вам потребуется её приобрести на сайте https://www.raes.com.ua/. Для создание своей мини электростанции нам потребуются солнечные батареи, контролер зарядов аккумулятора, аккумулятор, инвертор и соединительные провода.
В этом обучающем видео уроке «Солнечная электростанция своим руками» вы сможете узнать простейшую схему подключения солнечных батарей. Многие из вас знаю, что солнечные батарей могут обеспечивать электроэнергией в условиях когда нет возможности подключить к обычной сети электропитания.
Перед покупкой солнечных батарей вы должны знать, что они бывают двух типов это монокристаллические и поликристаллические. Чем между собой отличаются данные панели? Сами панели отличаются между собой по технологии производства, так называемых солнечных элементов. Монокристаллические панели имеют меньшую площадь и при одинаковых мощностях с поликристаллической панелью. Поэтому в паспортную погоду монокристаллические панели работают менее эффективно.
Данный тип пластин дает возможность получить высокий КПД от 22 до 26 процентов. При этом сама панель всегда должна быть направленна к солнечному свету. Данный вид солнечных панелей очень хорошо дают энергий в солнечную погоду, а вот в пасмурный день она существенно снижается. В связи с чем у вас запас энергии получиться очень маленьким.
Данный вид батарей является самым оптимальным вариантом для южных регионов где много солнца. За счет преобразователей которые находятся на панели её ячейки всегда направлены в одну сторону.
Одним из главных отличий данной панели в том, что они даже при пасмурной погоде, они будут заряжать аккумуляторы. В поликристаллических панелях содержаться кристаллы кремния и они направлены в разные стороны. Это дает низкий КПД по сравнению с монокристаллическими панелями и составляет он от 16 до 18 процентов.
Еще одним отличием между двумя панелями является его срок службы. Монокристаллические панели имеют срок службы 40 лет, а поликристаллические 20 лет.
Существую другие варианты солнечных панелей такие как аморфные панели. Данный вариант используются путем напыления кремния и примесей в вакууме. КПД таких солнечных панелей является самым низким и составляет от 8 до 9 процентов.
Срок службы таких панелей составляет около от 3 до 10 лет. В этом случаи не рекомендуется установка данных панелей и далее мы не будем рассматривать их. Существуют другие варианты солнечных батарей, но об этом вы сможете узнать из других статей и видео уроков на нашем сайте.
Из выше изложенных солнечных панелей оставляем только два варианта — это монокристаллические и поликристаллические. Вы также можете посмотреть видео о сравнение этих солнечных панелей. Сможете узнать какой вариант более эффективный подходит для вас.
Технические характеристики
При выборе солнечной панели стоит также обратить на этикетку от производителя. В данной этикетке вы сможете увидеть обозначение в 17 — 18 вольт, что подразумевает на выходе 12 вольт. Такие панели очень хорошо адаптировать под аккумуляторы с выходом в 12 вольт. Это нужно для того, когда панель в пасмурную погоду производит меньше энергии и она смогла компенсировать падение напряжения.
Солнечные панели при изготовлении имеют уже подключенные диоды щетки которые защищают солнечные элементы от выхода из строя в момент когда панель перестает генерировать электроэнергию и становиться сама потребителем электроэнергии от аккумулятора. Именно диод конечно препятствует обратному протеканию электрического тока.
Перейдем к контролеру электрического тока заряда аккумулятора. Он управляет процессом заряда и препятствует чрезмерному заряду и разряду аккумуляторной батареи. Принцип работы контролера следующий:
Когда солнечная панель генерирует электрический ток, аккумулятор заряжается. Когда напряжение на клеймах 12 вольт аккумулятора достигает предельного значения 14 вольт, контролер отключает зарядку. Если на клеймах аккумулятора напряжение достигает нижней границы 11 вольт, то контролер отключит его от системы и тем самым предотвратит полный разряд аккумулятора. К самому контролеру можно подключить потребителей постоянного тока в 12 вольт, с помощью специальных клейм.
В самой системе такие батареи осуществляют функцию аккумулятора электроэнергии, тем самым они заряжают солнечную панель. Для подключения системы можно использовать любые свинцово-кислотные аккумуляторы и даже гелевые. В жилом помещении лучшее всего использовать аккумуляторы закрытого типа. Обычно используются автомобильные аккумуляторы 12 вольт.
Инвертор, он же преобразователь напряжения. Подключается к аккумулятору и получает на выходе постоянное напряжение. Обычно 12 вольт на выходе из инвертора получаем примерное напряжение 220 вольт к которому можно подключить бытовые приборы.
Данные инверторы очень популярны когда у вас могут возникнуть проблемы с электричеством. Допустим во время работы внезапно пропало электроэнергия и инвертор напряжения сможет его подаст с другого источника аккумулятора. И они очень хорошо работают со солнечными панелями, а купить инвертор напряжения недорого можно в специализированных интернет магазинах.
Монтаж солнечных панелей
Прежде чем начать монтаж солнечных панелей, рекомендуется использовать специальные кабеля. Такие кабеля имеют изоляционную защиту от ультрафиолетовых лучей. А само техническое подключение к солнечным панелям будет очень легко и просто.
Для начало нам потребуется подключить солнечную панель к контролеру, а подключать стоит плюс к плюсу, а минус к минусу. На самом контролере также имеются нарисованные значки куда следует подключать ваши солнечные панели. Если вы будете подключать несколько солнечных панелей, то их можно подключить параллельно.
При помощи медного кабеля подключаем аккумулятор к контролеру, при этом стоит соединять их плюс к плюсу, а минус к минусу. Следующим шагом для подключения используем инвертор к аккумулятору. При этом стоит соблюдать полярность, чтобы он не вышел из строя и подключается плюс к плюсу, а минус к минусу.
Расположение солнечных панелей
Сами солнечные панели стоит расположить так, чтобы они находились не на затемненных участках. Желательно, чтобы все панели были направленны на юг и стояли под углов в 45 градусов к горизонту. Возможно установить солнечные панели на автоматические поворотные устройства, которые постепенно будут поворачивать к солнцу в течение дня.
Солнечная панель под воздействием солнечных лучей вырабатывает напряжение, которое поступает на контролер. В свою очередь контролер дает заряд на аккумулятор, который подключен к инвертору. На инвертор поступает постоянный ток в 12 вольт, на выходе из инвертора мы получаем переменный ток в 220 вольт. На выходе из инвертора подключаются потребители энергии, все возможные электрические бытовые приборы.
Данные солнечные панели будут очень полезны тем кто решил сэкономить на электроэнергии на своих дачных участках и загородных домах. Надеемся вам понравилась данная инструкция солнечная электростанция своими руками и вы готовы её создать у себя дома. Поделитесь данным видео уроком со своими друзьями в социальных сетях.
