Как подключить солнечную батарею?

Автономные системы электроснабжения загородных объектов позволяют жить в комфорте даже вдалеке от централизованных коммуникаций. Нередко наряду с традиционными схемами используют альтернативные, основанные на использовании энергии солнца.

Чтобы гелиосистема функционировала правильно, необходима грамотно составленная схема подключения солнечных батарей. Потребуется комплект качественного оборудования, способный справляться с возложенными обязанностями.

Мы расскажем, как грамотно спланировать размещение компонентов мини-электростанции. Вы узнаете, как выбрать технические устройства для сборки системы и как их правильно подключить. С учетом наших советов вы сможете соорудить эффективно действующую установку.

Содержание

Схема устройства солнечной электростанции

Рассмотрим, как устроена и работает гелиосистема для загородного дома. Главное ее назначение – преобразовать энергию солнца в электричество 220 В, которое является основным источником питания для домашних электроприборов.

Основные части, из которых состоит СЭС:

  1. Батареи (панели), преобразующие солнечное излучение в ток постоянного напряжения.
  2. Контроллер, регулирующий заряд АКБ.
  3. Блок аккумуляторных батарей.
  4. Инвертор, преобразующий напряжение АКБ в 220 В.

Конструкция батареи продумана таким образом, что позволяет оборудованию функционировать в различных погодных условиях, при температуре от -35ºС до +80ºС.

Выходит, что правильно установленные солнечные батареи будут работать с одинаковой производительностью и зимой, и летом, но при одном условии – в ясную погоду, когда солнце отдает максимальное количество тепла. В пасмурную эффективность работы резко снижается.

Эффективность СЭС в средних широтах велика, но не настолько, чтобы полностью обеспечивать электричеством большие дома. Чаще гелиосистема рассматривается как дополнительный или резервный источник электроэнергии

Вес одной батареи на 300 Вт равен 20 кг. Чаще всего панели монтируют на крышу, фасад или специальные стойки, установленные рядом с домом. Необходимые условия: разворот плоскости в сторону солнца и оптимальный наклон (в среднем 45° к поверхности земли), обеспечивающий перпендикулярное падение солнечных лучей.

При возможности устанавливают трекер, отслеживающий движение солнца и регулирующий положение панелей.

Верхняя плоскость батарей защищена закаленным противоударным стеклом, которое легко выдерживает удары града или тяжелые снежные наносы. Однако необходимо следить за целостностью покрытия, иначе поврежденные кремниевые пластины (фотоэлементы) перестанут работать

Контроллер выполняет насколько функций. Кроме основной – автоматической регулировки заряда АКБ, контроллер регулирует подачу энергии от солнечных батарей, предохраняя тем самым аккумулятор от полной разрядки.

При полном заряде контроллер автоматически отключает АКБ от системы. Современные устройства оборудованы панелью управления с дисплеем, показывающим напряжение батарей.

Для самодельных гелиосистем лучшим выбором являются гелевые аккумуляторы, отличающиеся сроком бесперебойного функционирования 10-12 лет. После 10-летней работы их емкость уменьшается примерно на 15-25 %. Это необслуживаемые и абсолютно безопасные устройства, не выделяющие вредных веществ.

Зимой или в пасмурную погоду панели также продолжают работать (если их регулярно очищать от снега), но выработка энергии снижается в 5-10 раз

Задача инвертеров – преобразовывать постоянное напряжение от АКБ в переменное напряжение 220 В. Они отличаются такими техническими характеристиками, как мощность и качество получаемого напряжения. Синусовое оборудование способно обслуживать наиболее «капризные» к качеству тока приборы – компрессоры, бытовую электронику.

Обзор бытовой СЭС:

Галерея изображений Фото из Солнечные панели – батареи с фотоэлементами Контроллер для регулировки заряда АКБ Блок гелевых аккумуляторных батарей Инвертор – преобразователь напряжения в 220 В

Стоит знать, что бытовые электростанции способны обслуживать постоянно работающий холодильник, периодически запускаемый погружной насос, телевизор, систему освещения. Чтобы обеспечить энергией функционирование котла или даже микроволновки, потребуется более мощное и очень дорогое оборудование.

Простейшая схема солнечной электростанции, включающая главные составные элементы. Каждый из них выполняет свою функцию, без которой работа СЭС невозможна

Существуют и другие, более сложные схемы сборки солнечных электростанций, однако данное решение является универсальным и наиболее востребованным в быту.

Шаги подключения батарей к оборудованию СЭС

Подключение происходит поэтапно, обычно в следующем порядке: сначала соединяют контроллер с аккумулятором, затем контроллер с солнечными панелями, затем аккумулятор с инвертором, и уже в последнюю очередь делают разводку по потребителям.

Этап #1: подключение к аккумулятору

Аккумуляторы занимают в сети четко определенное место. Они подключены к солнечным панелям не напрямую, а через контроллер, который регулирует их загрузку/разгрузку. С другой стороны аккумуляторный блок подсоединяют к инвертору, преобразующему ток.

Таким образом, схема подключения солнечных батарей к аккумулятору выглядит так:

  • производим соединение аккумулятор/контроллер (затем контроллер/солнечные батареи);
  • соединяем аккумулятор и инвертор.

Возможны и другие варианты подключения, но данный является оптимальным, так как аккумулятор сохраняет незатраченную энергию, а при необходимости отдает ее потребителям.

Существует два варианта приобретения аккумуляторов: в составе полностью готовой к установке солнечной электростанции или отдельно, по заданным параметрам. Недорогой китайский комплект стоит не более 2000 рублей

Если одного аккумулятора недостаточно, приобретают несколько батарей с одинаковыми характеристиками. Их устанавливают в одном месте и подключают последовательно.

Для удобства использования и обслуживания блоки устанавливают на металлическом стеллаже с полимерным покрытием.

Отлично себя зарекомендовала продукция китайской марки Дельта. На фото – гелевый аккумулятор с напряжение 12 В и емкостью 55 А-ч. Все устройства марки Дельта рассчитаны на 10-летний срок службы

Рассмотрим, как аккумулятор подключается к контроллеру и инвертору.

Галерея изображений Фото из Шаг 1 – определение клемм на контроллере Шаг 2 – подсоединение проводов к контроллеру Шаг 3 – подключение проводов к аккумулятору Шаг 4 – проверка подключения по дисплею

Следующий шаг – подключение контроллера к солнечным панелям, а аккумуляторного блока – к инвертору.

Этап #2: подключение к контроллеру

Рассмотрим вариант, который часто используют на практике владельцы загородных домов. Они заказывают недорогое оборудование производства КНР на одной из интернет-площадок.

Бюджетный контроллер с минимальным количеством настроек, оснащенный тремя парами клемм, способный обслужить блок солнечных батарей мощностью 150 Вт. Стоимость – 1300 рублей

Подключение происходит в следующем порядке:

  • Сначала к контроллеру подключают блок аккумуляторных батарей. Это производится намеренно, чтобы проверить, как прибор выявит номинальное напряжение сети (стандартные значения – 12 В, 24 В). При соединении с АКБ используют первую пару клемм.
  • Затем присоединяют непосредственно солнечные панели, используя прилагающиеся к ним провода, а у контроллера – вторую пару клемм.
  • В последнюю очередь устанавливают оборудование для ночного освещения – именно для этого и предназначена третья пара клемм. Кроме низковольтного освещения, которое действует исключительно после наступления темноты и запитывается от АКБ, другое оборудование использовать нельзя.

При любом виде подключения необходимо следить за полярностью.

Несоблюдение полярности приводит к мгновенной поломке контроллера, а также выходу из строя деталей солнечных панелей.

Схема подключения контроллера с тремя парами клемм. Ночное освещение (12 В) – необязательная функция, поэтому некоторые ее просто не используют. Включение лампочек можно настроить по времени: для работы в вечерние или утренние часы (+)

Контроллер и АКБ постоянно взаимодействуют. Например, во время пиковых нагрузок АКБ представляет собой буфер, осуществляющий защиту контроллера от выхода из строя.

Эти два прибора, как и остальные элементы системы, нельзя рассматривать по отдельности. При сборке солнечной электростанции следует иметь в виду каждое устройство, даже если конкретное подключение его не касается.

Пошаговая инструкция по подключению солнечных панелей к контроллеру

Галерея изображений Фото из Шаг 1 – подготовка солнечных батарей Шаг 2 – подготовка контроллера Шаг 3 – изучение инструкции Шаг 4 – выбор правильных контактов на контроллере Шаг 5 – присоединение проводов к контроллеру Шаг 6 – определение полярности Шаг 7 – соединение проводов контроллера и солнечных батарей Шаг 8 – параллельное подключение комплекта батарей

После подключения контроллера к аккумулятору и панелям присоединяем инвертор и, при необходимости, низковольтные осветительные приборы.

Этап #3: подключение к инвертору

Инвертор необходимо включать в систему, если приборы в доме работают от 220 В. Но бывают исключения, когда солнечные батареи устанавливают для системы 12 В, в этом случае инвертор не нужен.

Место установки инвертора в системе солнечной электростанции – между аккумуляторным блоком и потребителями энергии, то есть домашними бытовыми устройствами, приборами освещения и др. (+)

Приобретается прибор так же, как и остальные части гелиосистемы: в составе комплекта СЭС или отдельно.

Порядок действий при подключении инвертора к аккумулятору:

Галерея изображений Фото из Шаг 1 – проверка целостности инвертора Шаг 2 – подготовка проводов Шаг 3 – подключение проводов к инвертеру Шаг 4 – присоединение проводов к аккумулятору

Если вы ранее не занимались установкой солнечных электростанций, рекомендуем приобретать не отдельные приборы, а систему в комплекте.

Преимущество готовой для монтажа системы – в соответствии параметров оборудования (правильно подобранные по мощности аккумуляторы, необходимое количество солнечных панелей, набор проводов для быстрого подключения).

Логично, что совместимые по емкости, напряжению и мощности приборы будут намного эффективнее преобразовывать солнечную энергию и обеспечивать дом электричеством. Фактически бесплатную «зеленую энергию” можно использовать с системах отопления, энергоснабжения бытовых устройств.

Выводы и полезное видео по теме

Владельцы загородного жилья уже давно оценили достоинства альтернативной энергии и активно используют СЭС в качестве постоянного или резервного источника. Полезные рекомендации от пользователей солнечных электростанций помогут вам с монтажом собственной системы.

Видео #1. Пошаговый инструктаж по сборке и подключению:

Видео #2. Разбор нередко встречающихся ошибок при выборе и установке оборудования:

Видео #3. Обзор одного из вариантов домашней установки:

Использование альтернативной энергии для нужд человечества – это действительно большой технологический скачок. Сегодня каждый домовладелец может самостоятельно собрать и подключить солнечную электростанцию, питающую дом электричеством. С учетом окупаемости и экологической чистоты это практичное и результативное решение.

Солнечная батарея – экологичный источник получения электроэнергии. Появившись в 1954 году, устройство постоянно совершенствовалось, и отныне используется в самых разных областях – от школьных калькуляторов до космических спутников.

В нашей статье расскажем, из чего состоит солнечная электростанция, где может использоваться, как её подключить к различным источникам и преобразователям тока, а также о распространённых ошибках при монтаже.

Устройство солнечной электростанции

С помощью солнечных батарей можно обеспечить электроэнергией, например, коттедж или дачный домик. Современные реалии таковы, что установить гелиостанцию возможно самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов. Для этого нужно знать, во-первых, из чего состоит устройство преобразования энергии солнца в электричество.

  • Фотоэлементы – преобразователи энергии фотонов в электрическую энергию
  • Аккумуляторная батарея – накапливает энергию;
  • Контроллер – автоматически регулирует заряд аккумулятора, а также регулирует подачу энергии от солнечных панелей;
  • Инвертор – преобразует постоянный ток от батареи аккумулятора в переменный ток 220 вольт.

Готовую станцию можно эксплуатировать при температурах от -35 до +80 градусов, что позволяет обеспечивать подачу электричества круглый год. Единственный важный момент при этом, который сразу надо взять в расчёт, — максимальная эффективность отдачи солнечной батареи наступает в ясный, безоблачный день. Причём в дождливые либо пасмурные погодные условия работоспособность гелиостанции снижается довольно существенно.

Места установки и их особенности

Чем больше попадает на поверхность панелей солнечного света, тем больше будет производиться электроэнергии. Держа в уме это правило, можно выбрать несколько хороших мест для установки батарей.
Например, на крыше дома, на верхней части фасада здания либо на открытой территории рядом с домом. Чтобы добиться максимального эффекта от использования батарей, надо выбрать правильный угол наклона панелей. В среднем, это 45 градусов к поверхности земли и 90 градусов – к солнцу. Поскольку эклиптика (траектория прохождения Солнца на небосводе) от сезона к сезону меняется, и летом звезда располагается намного выше, чем зимой, следует учесть этот фактор, и как минимум дважды в год менять уровень наклона панелей солнечной батареи.
За панелями нужно следить и периодически осматривать и протирать. Любая тень, падающая на их поверхность, оседающая пыль, а также птичий помёт, снижают эффективность приёма тепла.

Схема сборки солнечной электростанции

Для начала расскажем, как будет выглядеть схема подключения солнечных батарей в целом, чтобы иметь общее представление о масштабах работы, а затем остановимся подробнее на схемах подключения отдельных составляющих устройства между собой.

  • Выбираем размер рамы каркаса батареи. Ширина и длина рамы подгоняется под количество панелей и месторасположение станции. Если она будет располагаться на крыше загородного дома, то нужно решить, займёт ли батарея весь скат либо какую-то часть.
  • Для защиты фотоэлементов от внешнего воздействия окружающей среды сверху на каркас кладётся стекло, его можно закрепить с помощью силиконового герметика. Для повышения прочности конструкции можно установить дополнительное стекло, однако тут стоит иметь в виду, что, несмотря на свою прозрачность, оно может включать в свой состав различные примеси, а это, в свою очередь, будет снижать эффективность теплоотдачи до 30%.
  • Подключение панелей к сети. Здесь лучше выбрать смешанную схему подключения (о схемах подключения – ниже), поскольку она является оптимальной. Далее солнечные панели размещается в раме каркаса, тут важно не перепутать тыльную и лицевую стороны.
  • В процессе работы по сборке станции заднюю часть батареи можно защитить от возможных повреждений, обернув поролоновый мат в полиэтилен. Вместо мата можно использовать стружки, опилки и т.п.
  • Когда на фотоэлементы кладётся стекло, образуются пузырьки воздуха. Чтобы их убрать, на панели размещается груз, а на мягком мате – твёрдый фанерный лист. Фотоэлементы прижимаются и в таком состоянии держатся 10-12 часов, после чего убираются. Если за это время герметик схватился, можно приступать к монтажу батарей, если нет, то нужно выждать ещё. Обычно суток хватает для полного сцепления герметика с поверхностью.
  • В конце делается задняя стенка с подложкой, чтобы зафиксировать панели и свести риск их деформации в дальнейшем к нулю. Стенку можно изготовить из ДСП или ДВП.

Схемы соединения солнечных батарей

Поскольку батарея состоит из отдельных панелей, их можно подсоединить между собой различными способами для увеличения эффективности работы.
Существуют три схемы соединения панелей друг с другом: параллельная, последовательная и смешанная. Первые две имеют одинаковый недостаток – в случае поломки одной детали звена выйдет из строя вся система. Поэтому целесообразнее использовать их вместе.
Смешанная схема – наиболее оптимальный вариант соединения панелей, поскольку с его помощью, во-первых, можно увеличить и напряжение, и ток, а во-вторых, в случае выхода из строя какого-то одного элемента остальные будут работать.

Подключение солнечной батареи к аккумулятору

Итак, теперь рассмотрим этапы установки солнечных панелей к аккумуляторной батарее, контроллеру и инвертору.
Обычно последовательность подсоединения блоков к оборудованию гелиостанции такая: аккумулятор соединяют с контроллером, последний – с батареями, далее аккумулятор подключают к инвертору и в конце разводят по бытовым приборам, которые будут потреблять энергию от солнечных батарей.
Начнём с подключения аккумуляторной батареи (АКБ) к солнечным панелям. Они подсоединяются не напрямую, а, с одной стороны, через контроллер, и, с другой, посредством инвертора. Первый регулирует режим работы АКБ, второй – занимается преобразованием солнечной энергии в ток.

Подключение к контроллеру

Полученная от солнца энергия может поступать сразу на аккумулятор-накопитель. Однако такая схема может привести к поломке оборудования, так как процесс зарядки имеет свои особенности. Для безопасности аккумулятора и применяют контроллер.
Контроллер отслеживает потребление электричества, анализирует заряд аккумулятора.
В солнечных панелях применяется 2 вида контроллеров, подходящих для использования:
PWM устройства. Работает по методу широтно-импульсной модуляции. Эффективные устройства, применяются уже несколько десятков лет;
MPPT механизмы построены на современных решениях схемотехники. Дороже первого вида, сложные в настройке. Больше подходит для больших солнечных комплексов.
Для бытовых нужд подходят PWM устройства. Схема подключения следующая: напряжение тока от батареи по 2-м проводникам (+ и -) подходит на элемент стабилизации и цепочку резистивного разделения.
После чего силовые транзисторы ограничивают ток и напряжение до нужной величины.
В схеме присутствует датчик температуры с драйвером, которые управляют силовым транзистором (защищает АКБ от глубокой разрядки). Если температура контроллера выше, установленной в настройках – прибор автоматически отключится.
PWM устройство может подключаться в следующей последовательности:
Провода АКБ соединяются с устройством в соответствии с нужной полярностью;
Предохранитель защиты включается в точке + контакта;
Проводники солнечной панели соединяются с контактами контроллера. Важно соблюдать полярность.
Лампочка подключается к проводам нагрузки с напряжением 12/24В.
В приборах MPPT уровни напряжения кампараторами отслеживается и сравнивается, после чего определяется граница мощности на выходе. Эти приборы могут подстраивать солнечную панель на максимум возможностей, независимо от погоды. Регулируют следующие параметры контроля: токовой развертки; напряжения постоянного тока; возмущений и колебаний токов. Также устройство умеет сравнивать контролируемые параметры.

Кабели соединения этого вида обжимаются спец. инструментами с, должны быть с медными наконечниками,. Сечение провода рассчитывается на плотность течения тока 4 А/мм2.
Порядок подключения:

  • Кнопки отключения акб и панелей устанавливаются в режим «выкл»;
  • Из акб и панелей извлекаются предохранители;
  • С помощью кабеля клеммы акб крепятся к контроллеру.
  • Выходы СЭС сцепляются кабелем с устройством контроля. Место подключения обозначается специальным знаком.
  • Устройство должно быть заземлено.
  • На котроллер по инструкции устанавливается датчик температуры.
  • В акб вставляется ранее вытащенный предохранитель и батарея переводится в режим «вкл». Дисплей контроллера сигнализирует об обнаружении акб.
  • Далее предохранитель ставится в солнечную панель.

Солнечные батареи должны вырабатывать напряжение не больше того, на которое рассчитан контроллер
Основной момент для приборов такой: соединение с элементами панели недопустимо без подключения к шинам контроллера. Экран панели должен отразить процент напряжения.

Подключение инвертора

  • Инвертор напряжения является отдельным модулем, крепящимся к акб напрямую.
  • Создает необходимое напряжение для сети, получая энергию, накопленную акб и преобразует ее в 220 В. Для работы с панелями применяют инверторы гибридного типа.
  • С панелью может использоваться более 1 инвертора. Расчет такой: панели мощностью 5 кВт оборудуются одним инвертором. Панели большей мощности требуют установки 2-х и устройств. На каждые 5 кВт желательно ставить еще один инвертор.
  • Мощность инвертора должна быть на 25-30% больше совокупной мощности всех находящихся в доме электроприборов. КПД инвертора лучше выбирать на уровне 90 %.
  • Главное правило подключения инвертора – кабель, передающий ток, должен быть максимально коротким и иметь самое большое сечение провода. Длина провода между инвертором и панелью должна быть не больше 3-х метров.
  • Инвертор желательно располагать рядом с электростанцией.
  • Соединения кабеля должно быть надежным, чтобы избежать искрения. Автоматическим выключателем должна быть снабжена цепь постоянного тока.
  • При подключении инвертора применяют обвязки гибридного типа для постоянного и переменного тока. Инвертор включается контроллером после зарядки акб.

Ошибки при монтаже

При монтаже избегайте следующих моментов:

  • Сборку системы не надо делать на каркасе из деревянного бруса – он может разбухнуть и деформировать СЭС.
  • Не стоит применять оргстекло в качестве крышки для панелей. Оно перегревается и разрушает контакты между панелями.
  • Элементы между собой лучше скреплять специальными коннекторами и не использовать простые клеммы.
  • Солнечные панели должны хорошо вентилироваться. Между панелью и крышей воздух должен свободно проникать, чтобы отводить тепло. Перегретая панель снижает свою мощность.
  • Угол наклона при установке панелей должен быть равен широте местности проживания.

Советы по эксплуатации панелей

  • Регулярно очищайте панели от грязи, пыли и снега, чтобы не снижалась эффективность;
  • Панели не должны быть в тени других зданий или деревьев – тщательно выбирайте место установки.
  • Проведите расчет требуемого количества электричества. Одна панель вырабатывает в среднем 0.12 кВт и срок ее окупаемости будет составлять 20-30 лет. Если в вашем доме много электроприборов – установка СЭС может оказаться не целесообразной.
  • Размещайте панели с южной стороны – вы получите максимальное количество энергии.

Заключение

Сегодня каждый может самостоятельно собрать и подключить автономную станцию у себя дома. Для этого достаточно приобрести продукцию надежных поставщиков и подключить, следуя инструкции.
Установку можно доверить специалистам – вы получите качественный монтаж. В случае поломки неисправности исправят по гарантии.

Дата публикации: 21 сентября 2018

Аккумуляторы для солнечных батарей – это устройства, позволяющие накапливать и затем использовать энергию, полученную при работе солнечных батарей. При гибридном использовании традиционной и альтернативной энергии такие накопители энергии солнечных батарей становятся резервными источниками питания, в случае возникновения проблем в работе сети.

Принцип работы аккумуляторов для солнечных батарей (АКБ) заключается в том, что заряд, полученный при работе солнечных панелей, сохраняется при помощи обратимых реакций веществ в аккумуляторе. Благодаря такому принципу работы, обеспечивается циклический режим работы накопителя. Заряд может сохраняться в накопителе в течение относительно долгого времени: до нескольких месяцев.

Виды аккумуляторных батарей для солнечных панелей

Все АКБ делятся на несколько типов.

  • AGM
  • Гелевые
  • Панцирные

К панцирным относят:

  • Накопители тягового типа
  • Стационарного типа
  • Солнечного типа: измененный вариант тягового или стационарного накопителя.

Все они выдерживают разное количество циклов разряда на 80%. Скажем, панцирные в этом плане являются самыми высококачественными и выдерживают до 1,5 тысяч циклов, в то время как накопители типа AGM не выдерживают больше 400 циклов и, к тому же, крайне чувствительны к перезарядам.

В чем заключаются трудности использования таких накопителей энергии солнечных батарей?

  • Нужно избегать ситуаций, когда заряд батареи может опускаться ниже 80%. На накопителе это скажется отрицательно, потому что активные вещества начинают вступать в необратимые реакции, что приводит к неспособности накопителя выполнять свою функцию. Таким образом, категорически противопоказано допускать разряд АКБ ниже 20%, а так же держать батарею с зарядом ниже 80% больше 12 часов.
  • Некоторые накопители очень чувствительны к изменениям температуры электролита. К ним относят накопители типа AGM и гелевые аккумуляторы. Таким образом, если температура электролита повысилась хотя бы на 10̊, то время службы накопителя уменьшилось в 2 раза.
  • Чтобы обеспечить действительно долгую службу накопителю энергии солнечных батарей, нужно и давать ему возможность зарядиться до 100%. Все время держать его заряженным тоже будет вредно, но 1 раз в месяц держать его полностью заряженным в течение 13 часов просто необходимо.

Есть ли еще технологии, которые служат для оптимизации передачи, распределения и использования электричества?

Несомненно, таких технологий много. На сегодняшний день, пока вопрос о постепенном переходе на альтернативные источники энергии открыт, устройства и программы, которые обеспечат рациональное распределение энергии, будут очень востребованы.

Если задаться вопросом, можно найти целые статистики компаний, которые по своему профилю занимаются либо созданием разноплановых накопителей энергии солнечных батарей для бытовых и промышленных нужд, либо программным обеспечением, которое позволило бы лучше распределять мощности в соответствии с предпочтениями хозяина солнечных батарей или других устройств для преобразования альтернативной энергии.

Пусть использование альтернативной энергии и дорогое удовольствие, но сегодня эта область активно развивается и все больше людей задумываются о том, как перейти на альтернативный источник энергии, который всегда будет надежно обеспечивать их электричеством и не только. Именно по этой причине существует множество приспособлений, пусть и не совершенных, но развивающихся, которые упрощают процесс взаимодействия с возобновляемыми природными ресурсами.

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
  • Как правильно установить солнечную батарею
  • Подключение солнечной батареи – основные этапы
  • Пошаговая инструкция
  • Видео

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.

Схема работы

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

Установленные на крыше солнечные панели

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 см2, 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.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *