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

Для 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

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

Кстати 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

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.

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.

Еще пару десятков лет назад солнечные электростанции для дома рассматривались как нечто из области фантастики. Сейчас же это направление активно развивается и никого не удивляет. Несмотря на приличную стоимость, такие энергоносители пользуются спросом, поскольку позволяют сэкономить и создать собственный автономный источник энергии. Рассмотрим особенности этих установок, их изготовление и монтаж своими руками.

Особенности

Солнечные электростанции для дома в комплекте выгодны тем, что не требуют дополнительных расчетов. Конструкция предоставляется в готовом виде с определенной выходной мощностью, которую нужно правильно подобрать при монтаже. Подобные системы стоят на порядок дороже, чем аналогичные компоненты по отдельности, однако не требуют особых усилий при установке. В любом случае придется выбирать между несколькими модификациями.

Лучше это сделать со знанием дела, не доверяясь вслепую продавцу. При выборе солнечной электростанции для дома, необходимо учитывать не так уж много факторов. В общем, получится четыре основных аспекта. Ниже рассмотрим эти показатели подробнее.

Мощность и тип панелей

Определиться с показателем мощности довольно просто. Она рассчитывается с учетом самого мощного потребителя в жилище (редко бытовые приборы потребляют более 3 кВт). К выбранному значению добавляется небольшой запас, требуемый показатель готов. Если взять наглядный пример, то в солнечный день можно будет включить стиральную машину и холодильник. В итоге для небольшого дома хватит электростанции с выходной мощностью порядка 3 кВт.

Вторым критерием выбора солнечной электростанции для частного дома является тип панелей. Известно три вида современных конструкций: пленочные, монокристаллические и поликристаллические модели. Самым слабым по качеству считается пленочный вариант, он постепенно уходит с рынка. Выбор между моно и поликристаллическими панелями зависит от средней облачности региона. Вторая модификация в условиях слабого солнечного света работает эффективнее.

Инвертор и контроллер

Следующим элементом, на который стоит обратить внимание при выборе солнечных электростанций для дома, является инвертор. Приспособление предназначено для повышения напряжения 6, 12 или 24 вольта, которое выдают стандартные панели. На выходе получается привычный показатель в 220 вольт. На выбор этого устройства влияет два основных фактора:

1. Мощность. Она должна позволять выдерживать требуемую нагрузку с запасом.
2. Тип выходного сигнала.

Чтобы избежать поломок бытовой техники, необходимо выбирать панели с чистой, а не модифицированной синусоидой на выходе.

Еще один рабочий элемент конструкции - контроллер. Приспособление распределяет электричество и следит за зарядкой аккумуляторов. Если непосредственной раздачи электричества с панелей нет или вся энергия задействована, контроллер дает заряд на аккумуляторы. В случае нехватки солнечной энергии, прибор забирает энергию из емкостей. По факту, устройство делает монотонную, но важную работу, без которой вся система работать не сможет.

Как сделать дома солнечную электростанцию своими руками?

Для самостоятельного изготовления конструкции потребуются указанные выше материалы и некоторые дополнительные приспособления (специальная проводка с коннекторами и разъемами, гелиевые аккумуляторные батареи, установочные детали).

Сборка самодельной солнечной станции начинается с монтажа установочных элементов. Они представляют собой жесткую раму из профильной трубы. Конструкция этой детали зависит от места установки, но общая конфигурация имеет стандартную компоновку. Представляет элемент собой прямоугольник, с прикрепленными к нему специальными прижимными приспособлениями с резиновой подушкой. Конструкцию можно собрать непосредственно на крыше или на земле.

Основной этап

На следующей стадии возведения автономной солнечной электростанции для дома потребуется выполнить крепление панелей. Сложного в этом ничего нет. Каждый элемент фиксируется винтами. Главное, не проявить чрезмерное усердие, чтобы не деформировать панель.

Затем выполняется коммутация закрепленных деталей в единую цепь. Для этого панельные элементы последовательно соединяются между собой. В точках фиксации устанавливаются тройники с коннекторами. Необходимо помнить, что после попадания солнечного света, конструкция начинает вырабатывать энергию. Во избежание травмирования токовым разрядом, следует строго соблюдать последовательность сборки. Подключение начинают от контроллера, а перед ним монтируют выключатель-автомат. Первым делом прокладывается основная магистраль с установкой тройников в необходимых местах. Только после завершения этих работ, монтируются короткие кабели с коннекторами, через которые панели подключаются к тройникам.

Завершающие работы

На финишном этапе монтажа солнечной электростанции для дома к контроллеру подсоединяется блок аккумуляторных батарей. Чем их больше в связке, тем лучше (это позволит сделать значительный запас энергии). Аккумуляторы следует приобретать специальные (автомобильные низкоемкостные аналоги не подходят). Они представляют собой электрические резервуары объемом не менее 150 А/часов. Оптимальным вариантом станут гелиевые модели, которые соединяются между собой параллельно. Подсоединяя между собой плюс с плюсом и минус с минусом, вы сможете сохранить вольтаж, при этом увеличится суммарная емкость.

Далее непосредственно к аккумуляторам подключается инвертор по такому же принципу. В противном случае элемент не будет функционировать. Инверторный выход с напряжением 220 вольт подсоединяют через выключатель-автомат к домашней сети. В этом и заключается весь процесс создания солнечной электростанции для дома (6 кВт). Главное, правильно спланировать процесс и вникнуть в принцип работы конструкции.

Стоит отметить, что пока еще на отечественном пространстве расчеты рентабельности рассматриваемых источников энергии не очень радужные. Если излишки энергии не продавать соседям по адекватной цене, система полностью не окупается. Классическая форма поставки неиспользованной энергии в городскую сеть за копейки никаких положительных результатов не приносит.

Использовать готовые солнечные электростанции для дома государство не запрещает, хотя и никак не поощряет. По этой причине монтаж таких конструкций оптимален там, где сетевое электричество отсутствует совсем.

Описанных действий по установке и сборке солнечной электростанции вполне достаточно для того, чтобы правильно выбрать подходящую модификацию. Дополнительно сэкономить можно, если выполнить сборку своими руками из отдельных частей. Расчеты мощности также не составляют проблем. В крайнем случае можно нанять специалиста, который за умеренную плату составит все чертежи и схемы.

Солнечные электростанции для дома: отзывы

Как свидетельствуют отклики владельцев, солнечные электростанции просты в монтаже. Их можно устанавливать не только на крышу, но и на стены с солнечной стороны. За пару дней всю конструкцию может собрать и смонтировать один человек. В комплекте идет крепежная фурнитура, позволяющая крепить панели в различных позициях.

Если система поступления энергии смешанная (сетевой плюс солнечный вариант), отметьте те розетки и приборы, которые работают от панелей, и через месяц подсчитайте экономию. Как отмечают владельцы, несмотря на то, что сначала придется прилично вложиться в проект финансово, результат не заставит себя долго ждать с учетом того, что автономную энергию не надо оплачивать. Наоборот, ее можно продавать.

Потребители отмечают, что если аккумуляторов для запаса энергии недостаточно, не спешите полностью отказываться от центрального подключения. Поскольку ресурс солнечных станций составляет не менее 20 лет, окупаемость будет существенной, хотя и долгосрочной.

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

Попытаемся понять подход к выбору автономной солнечной системы, какие факторы имеют большее, а какие меньшее значение.

Прежде всего, надо определить, сколько энергии вам понадобится в месяц, и, чтобы стоимость солнечной электростанции не стала фантастически высокой, по мере возможности уменьшить потребности. Затем необходимо определить, сколько солнечной энергии можно получить в той местности, где будет работать солнечная установка. Примерные данные приводятся в метеорологических справочниках, кое-какую информацию по солнечной инсоляции можно найти в Интернете. Обычно уровень солнечной инсоляции выражается в Ваттах/м2 с разбивкой по месяцам. Причём сезонные колебания могут быть очень значительными.

Как выбирать солнечную батарею?

Если предполагается использовать солнечную электростанцию круглогодично, расчёт надо производить по месяцам с наихудшими параметрами по инсоляции (конечно, если предполагается использовать только солнечную энергию). КПД солнечных батарей для расчётов надо принимать не выше 14% (а лучше 12%) , т.к., несмотря на КПД элементов 16 или даже 17 % (а чаще используются элементы с КПД 14-15%), часть излучения отразится от поверхности стекла закрывающего элементы (даже если используется антибликовое стекло), часть излучения погасится в толщине стекла, т.к. не вся поверхность солнечной батареи закрыта кремниевыми пластинами (между ними есть зазоры 2-3 мм). Кроме этого некоторые элементы имеют обрезанные углы, что также уменьшает полезную площадь. Некоторые изготовители приводят примерную выработку энергии в месяц при разных уровнях солнечного излучения.

Теперь, чтобы определить количество солнечных батарей , необходимо разделить желаемую потребность в энергии на возможную выработку энергии одной батареей в те месяцы, когда будет использоваться солнечная электростанция. Естественно, расчёт ведется по самым наихудшим параметрам по инсоляции.

Например, установка будет эксплуатироваться круглогодично, потребность в энергии 100 кВт час/месяц, одна батарея из выбранных вами произведёт в декабре не более 2 кВт-час энергии, 100: 2 = 50 батарей. При тех же условиях, но неизвестной производительности батареи, а известной её площади 0,7 м², определяем, что за месяц будет произведено примерно 20 х 0,7 х 0,12(КПД) = 1,68 кВт-час энергии (инсоляция в декабре составляет примерно 20 кВт-час/м²). Для определения количества солнечных батарей необходимо разделить желаемое количество энергии на выработку одной батареи: 100: 1,68 =59,5 шт., округляем в большую сторону 60 шт.

Следует отметить, что все эти расчёты носят приблизительный, ориентировочный характер, т.к. количество солнечных дней может сильно отличаться в разные годы. Всегда надо учитывать, что запас только улучшает параметры системы.

Увеличение производительности солнечных батарей – это отдельная большая тема. Можно отметить только несколько способов увеличения производительности:

Выбор оптимального угла установки . Желательно, чтобы поверхность солнечной батареи располагалась перпендикулярно к лучам солнца, с максимальным отклонением в ту или иную сторону на не более, чем 15°. В связи с тем, что солнце в течении года постоянно меняет высоту над горизонтом, желательно устанавливать солнечные батареи под тем углом, который обеспечивает максимальный выигрыш по производительности в нужное время. Например, если предполагается использовать солнечную электростанцию круглогодично, то батареи устанавливают под углом + 15° к широте местности, а если только в летние месяцы, то под углом – 15° от широты местности.

Поворот солнечной батареи вслед за солнцем в течение дня (применим только для небольших систем), таким образом можно увеличить выработку энергии вплоть до 50% от выработки в стационарном положении.