Правильный монтаж
Схема подключения солнечных панелей намного сложнее, чем централизованный ввод городской сети. Домашняя электростанция состоит минимум из четырех элементов.
Мы не рассматриваем примитивные системы освещения садовых дорожек на 12 вольт. Речь пойдет о полноценном энергоснабжении 220 вольт.
Собственно фотоэлементы. Принцип работы и критерии выбора мы уже рассмотрели. Расчет мощности производится от базовой цифры 5 кВт на 1 дом. Это приблизительно 20–40 стандартных панелей площадью по 0.5 м². Блок управления (контроллер). Без него невозможно функционирование вашей электростанции. Как правильно выбрать контроллер заряда для солнечной батареи? Он должен поддерживать общую мощность системы энергоснабжения, обеспечивать заряд аккумуляторов и правильно распределять поток мощности при одновременном потреблении и заряде.Кроме того, на контроллере лежит ответственность за безопасность системы, в том числе и пожарная.Прибор может входить в комплект электростанции, либо приобретается отдельно. Функционал у всех моделей стандартный. При выборе вы определяете мощность, вольтаж (12 или 24) и главный критерий — срок службы (гарантия). При выходе из строя контроллера, ваше энергоснабжение определяется емкостью аккумуляторов (пока не разрядятся). Модуль аккумуляторных батарей
Пожалуй, второй по важности элемент в «электростанции». Он служит накопительным буфером энергосистемы. Фактически, отбор мощности происходит именно от батарей
Солнечные элементы лишь восстанавливают отданный запас энергии (заряжают АКБ). Разумеется, могут быть периоды, когда часть нагрузки ложится на фотоэлементы (если вырабатываемая энергия существенно выше затрат на зарядку). Тогда можно сказать, что ваш телевизор или холодильник питается напрямую от солнца. Перед тем, как установить солнечные батареи, необходимо рассчитать емкость аккумуляторов. Делается это просто: при входной мощности 3 кВт, ток потребления не превышает 15 А (в сети 220 вольт). На выходе 12 вольтовых батарей ток будет уже 250 А (в соответствии с законом Ома). Разумеется, такая мощность отбирается не постоянно, но для примера в расчетах мы возьмем именно эти цифры. То есть, если вы установите 5 батарей емкостью по 100 А×ч каждая, то при такой нагрузке заряд закончится через 2 часа.Разумеется, это условные цифры: в реальности существует множество поправок в расчетах. Но базовый ток и мощность исчисляются именно по такому принципу.Существуют различные батареи: кислотные, щелочные, гелевые… По-большому счету, гоняться за самыми «продвинутыми» системами нет смысла. А сэкономить можно лишь на возможности обслуживания: батареи, за которыми требуется надзор, стоят дешевле. Преобразователь напряжения. Вы можете отбирать мощность напрямую у АКБ, если ваши потребители рассчитаны на 12 вольтовое питание. Однако большинство электроприборов рассчитаны на 220 вольт. Поэтому на выходе устанавливается преобразователь 12–220В. К нему подключается ваша внутренняя электросеть
Фактически, отбор мощности происходит именно от батарей. Солнечные элементы лишь восстанавливают отданный запас энергии (заряжают АКБ). Разумеется, могут быть периоды, когда часть нагрузки ложится на фотоэлементы (если вырабатываемая энергия существенно выше затрат на зарядку). Тогда можно сказать, что ваш телевизор или холодильник питается напрямую от солнца. Перед тем, как установить солнечные батареи, необходимо рассчитать емкость аккумуляторов. Делается это просто: при входной мощности 3 кВт, ток потребления не превышает 15 А (в сети 220 вольт). На выходе 12 вольтовых батарей ток будет уже 250 А (в соответствии с законом Ома). Разумеется, такая мощность отбирается не постоянно, но для примера в расчетах мы возьмем именно эти цифры. То есть, если вы установите 5 батарей емкостью по 100 А×ч каждая, то при такой нагрузке заряд закончится через 2 часа.Разумеется, это условные цифры: в реальности существует множество поправок в расчетах. Но базовый ток и мощность исчисляются именно по такому принципу.Существуют различные батареи: кислотные, щелочные, гелевые… По-большому счету, гоняться за самыми «продвинутыми» системами нет смысла. А сэкономить можно лишь на возможности обслуживания: батареи, за которыми требуется надзор, стоят дешевле. Преобразователь напряжения. Вы можете отбирать мощность напрямую у АКБ, если ваши потребители рассчитаны на 12 вольтовое питание. Однако большинство электроприборов рассчитаны на 220 вольт. Поэтому на выходе устанавливается преобразователь 12–220В. К нему подключается ваша внутренняя электросеть.
Мощность и цена
Если вы приобретаете солнечную батарею для дома, цену эффективнее всего рассчитывать, исходя из среднесуточного потребления энергии. Как правило, семья из 2-3 человек растрачивает около 194 кВт в месяц при экономном использовании электроприборов, если проживает в квартире. Это около 6,5 кВт в сутки, или 271 Вт*ч/сут.
На даче расход энергии увеличивается, так как покрываемая площадь больше. Тем не менее в солнечную погоду установку можно использовать в качестве самостоятельного источника энергии, если расход составляет до 5кВт*ч в сутки, но стоимость таких мощных систем достигает 700 тыс. руб.
Несколько слов об инверторе
Почему именно гибридный? Конечно можно отдельно, инвертор, солнечный контроллер, зарядное от сети и всё как-то контролировать, подключать/отключать, при этом нужно подбирать соответствие друг к другу, что не всегда соблюдается и влечёт негативные последствия. А в гибридном всё в одном и протестировано производителем.
Почему с контроллером PWM, а не более новым MPPT? Во-первых, цена ниже (26/34т.р.). Во-вторых, для моего использования (ИБП) достаточно PWM. В-третьих, проводил тесты с панельками разных типов, при разном освещении и с подключением последовательно/параллельно. При параллельном подключении результат оказался лучше (об этом написано в разделе о панелях). PWM под большими углами и в пасмурную погоду работает лучше. Но у МРРТ диапазон рабочего напряжения намного шире, поэтому легче подобрать солнечные модули и больше подходит для постоянного питания нагрузки от солнечных модулей и батарей (у меня другая цель).
С каким функционалом инвертор лучше? Конечно с функцией подмешивания, но это в два раза дороже. Со стабилизацией на выходе, но это как правило от 5кВт, а значит на 48В и нужно батарей в два раза больше. Такие инверторы рассчитаны на большую мощность и им нужно большое поле солнечных модулей и большую емкость батарей. 5кВт сразу отпали из-за количества аккумуляторов и всё присматривался к модели SILA VI 3000MH с функцией подмешивания, но и цена 52т.р. и нижнее напряжение от солнечных панелей 120В, поэтому нужно больше панелей и из-за этого тоже не решился его покупать (пришлось бы лет 5 собирать СЭС).
Общие правила
Помимо конкретной монтажной технологии существует несколько общих требований.
Освещенность
Солнечные батареи нужно размещать в самом освещенном месте (крыша здания, фасад). При этом недопустимы никакие затенения (даже частичные) рабочей поверхности панели.
Направление
Батареи надо устанавливать на южном скате кровли, в этом случае поток солнечных лучей, падающих на их поверхность, будет максимальным.
Угол
Монтировать панели своими руками нужно под углом к горизонту. Угол наклона зависит от географической широты места (совпадает с ней). Однако для увеличения производительности системы данный угол лучше варьировать. Так, летом его нужно увеличить примерно на 12°, а зимой, соответственно, уменьшить на 12°. Если такое решение невозможно, угол выбирается постоянным и равным географической широте.
Обслуживание
Загрязнение поверхности солнечных панелей приводит к ощутимому (не менее 10%) снижению их производительности. Поэтому их нужно систематически очищать от пыли или налипшего снега. Это нужно предусмотреть до монтажа гелиополя.
При установке батарей на земле (обычно такой вариант используют на даче) их нужно обязательно приподнять примерно на 50 см от уровня почвы (чтобы рабочая поверхность не была перекрыта выпавшим снегом). Если изделия будут использоваться только летом, приподнимать их необязательно.
Еще один аспект, который нужно обязательно учесть, чтобы правильно установить солнечные панели для дома, — тип кровли.
Типы солнечных батарей
Генераторы чистой энергии классифицируются в зависимости от типа материала, из которого изготовлены компоненты:
- Монокристаллические — самый массовый продукт на энергорынке. Для полноценного энергетического обеспечения объекта требуется значительная площадь монтажа. Приоритетная сфера использования — резервные или дублирующие энергосистемы при имеющемся подключении к сети.
- Поликристаллические системы более производительны, и при меньшей площади элементов могут быть использованы в качестве автономной электростанции объекта без централизованного энергоснабжения. Единственный недостаток (он нивелируется в процессе использования), стоимость существенно выше.
- Аморфный кремний — это прорыв в солнечной индустрии. Производительность высокая, продолжительный срок службы, элементы гибкие. Однако стоимость слишком высокая (по крайней мере, на нынешней стадии — пока производство не вышло на промышленный уровень).
Какие солнечные модули самые лучшие? Это чисто субъективное решение. Простые расчеты показывают, что первые два типа имеют наилучшее соотношение цены и качества.
- Монокристаллы обычно покупают в довесок к действующей системе энергоснабжения, поэтому их стоимость окупается экономией на оплате за электроэнергию. С психологической точки зрения — такой способ подключения исключает страх остаться «без света» в случае поломки оборудования. Можно считать это предрассудком, поскольку надежность современных солнечных систем достаточно высокая. А поломка всей системы сразу мало вероятна. Элементы дублируются, можно производить ремонт без полного нарушения энергоснабжения.
- Поликристаллические батареи дороже ровно настолько, насколько и производительнее. Электростанция на поликристаллах может быть полностью автономной, то есть без вводной линии центрального энергоснабжения. Опыт использования в отдаленных местах проживания показывает, что такие системы вполне жизнеспособны, и не нуждаются в резервировании. Разве что можно установить ветрогенератор (на случай природных катаклизмов вроде затяжного дождя с пасмурной погодой в течение нескольких дней). Окупаемость 100%, если вы построили новый дом без энергоснабжения. Стоимость технических условий и монтажных работ сопоставима с покупкой комплекта на солнечных батареях мощностью 4000 Вт. А дальше — экономия в чистом виде. Вы вообще не знаете, что такое оплата электроэнергии.
- Аморфные батареи пока еще экзотика (с точки зрения стоимости). Однако технологии развиваются настолько стремительно, что через относительно короткий промежуток времени эти системы станут доступнее: вспомните ситуацию со светодиодными светильниками.
Монтаж солнечных батарей
К установке солнечных батарей не применяется жестких требований. Смонтировать гелиоприемник можно под наклоном, на вертикальной или горизонтальной поверхности. При этом жесткие панели (моно- и поликристаллические) устанавливают на жесткий каркас, фиксируют в местах крепления при помощи комплектного крепежа. Батареи на эластичной подложке допускают укладку на неровные поверхности (например, волнистую крышу).
Соединения между панелями осуществляют многожильными проводниками с оконцевателями. Сечение токоведущих элементов рассчитывают по величине номинального и максимального тока.
Этого можно достичь:
- Ориентировкой модулей в южном направлении.
- Размещением их под углом, равным географической широте местности.
Кроме того, для монокристаллических панелей критически важно позаботиться об отсутствии затенения – при рассеянном свете их эффективность сильно падает
Основы и состав солнечных станций
Назначение гелиопанелей — сбор и концентрация (притягивание) на себе солнечного света (ультрафиолета), преобразование его через контроллеры, инвертор в электричество и подача его через аккумуляторные батареи или напрямую в сеть 220 В (или 380 В) дома.
Излишки электричества можно продавать. Одно из преимуществ системы — полная автономность, автоматичность. Недостаток — зависимость от погоды, климата, затенения.
Стандартная цель пользователя — подобрать элементы так, чтобы они окупились за наименьший срок. Поэтому очень важна правильная сборка — от нее зависит эффективность оснащения.
Подключение солнечных панелей
Для понимания картины пригодится сила тока — амперы. Их рассчитывают путём деления мощности на напряжение. 200Вт / 12v = 16,66А. Разберём случай с двумя абстрактными батареями по 12v, выдающих по 200Вт каждая. Как же их соединять между собой? Есть две схемы соединения батарей: последовательно и параллельно.
Последовательное соединение
Пример схемы последовательного подключения панелей
Подключаете “плюс” одной панели к “минусу” другой. В этом случае ток проходит через все компоненты, проходя из одного в другой. Вольты при этом суммируются, амперы сохраняются. На выходе получаем итоговую систему:24v — 400Вт — 16,66А.
Для справки: теоретически можно собрать систему напряжением 220v и скоммутировать в обычную электросеть для дома. Однако панели выдают постоянный ток. Для бытового применения его необходимо инвертировать в переменный. При этом во многих приборах бытового назначения, собственный блок питания преобразовывает ток снова в постоянный и устанавливает необходимые вольты.
К сожалению, на каждом этапе происходят значительные потери. Вдобавок сила тока прыгает. Положение солнца, и облака на небе, постоянно меняют выдаваемую мощность. КПД, всей автономки, падает многократно.
Параллельное соединение
Пример схемы последовательного подключения панелей
Подключаете вместе “плюсы” обеих панелей, затем “минусы”. Тогда сохраняется вольтаж, но суммируются амперы. На выходе получим: 12v — 400Вт — 33.32А.
Наша система запланирована на использование 12-и вольтных устройств. Автомобильные девайсы купить проще, чем искать оборудование в специализированных магазинах для яхт и домов на колёсах. В этом случае несколько панелей необходимо подключать параллельно. Но была особенность.
Если собираете солнечные панели для дома не временно, как у нас, а капитальную альтернативную энергетическую систему, собирайте систему сразу 48v или даже 60v. Вдолгую это будет гораздо эффективней, с меньшими потерями.
Как упоминал ранее, я собрал 4 модуля по 6 вольт каждый. Получается, что для сборки надо применить следующую схему подключения солнечных панелей — последовательно собрать две пары по 12v.
Для этого необходимо каждую пару подключить между собой последовательно, и эти пары коммутировать параллельно. В результате получил систему 12v, которая в пике может выдавать 384Вт — 32A.
Осталось соединить батареи с аккумуляторами. И можно накапливать энергию солнца. Но не всё так просто. В следующих заметках рассмотрим контроллеры заряда, аккумуляторы, инверторы.
Количество элементов и напряжение
Выбор АКБ, контроллера и инвертора
Работоспособность системы во многом зависит и от других компонентов, входящих в комплект солнечных батарей для дома
Особое внимание следует уделить аккумулятору, который в нужное время будет отдавать накопленную электроэнергию. Выбор модели осуществляется в соответствии с потребностью в электроэнергии, поэтому нужно заранее рассчитать ее суточный расход для имеющихся потребителей, в том числе и для освещения. Расчет выполняется с запасом в 10%, учитывающим потери в инверторе во время преобразования тока
Расчет выполняется с запасом в 10%, учитывающим потери в инверторе во время преобразования тока.
Если система солнечных батарей используется в качестве автономного источника питания, емкость аккумулятора должна быть максимально возможной. Если же планируется аварийный или резервный режим, то в первую очередь нужно рассматривать сроки эксплуатации.
Тип АКБ выбирается по условиям применения. При незначительных нагрузках вполне достаточно обычных стартерных батарей, хотя они и требуют регулярного обслуживания. Гелевым устройствам подобный уход не требуется, но электроэнергии они способны накопить значительно больше. Аккумулятором с герметичной и заливной конструкцией можно пользоваться в течение длительного времени, несмотря на высокую мощность потребителей.
Следующее оборудование для солнечных батарей представляет собой контроллер, подключаемый на участке между АКБ и солнечной панелью. Наиболее сложные и дорогие изделия способны отслеживать изменяющиеся входящие потоки и выравнивать их до требуемых значений. Такие приборы лучше всего подходят для больших солнечных систем, а на даче можно использовать более простые модели, например PWM. Когда аккумулятор заряжается на 80%, эти устройства снижают напряжение на солнечных панелях и далее поддерживают его на определенном уровне. Самые простые и дешевые приборы в таких случаях просто отключают подачу напряжения.
Выбор преобразователя – инвертора также требует определенной информации о системе. Входное напряжение должно соответствовать мощности данного устройства. Например, при показателе в 24 В, мощность инвертора составляет не менее 600 ватт
Рекомендуется выбирать инвертор синусоидального типа, обращать внимание на массу, которая зависит от мощности устройства. На каждые 100 ватт приходится 1 кг устройства, следовательно, инвертор на 3 квт будет весить 30 кг. Значение выходного тока должно соответствовать мощности всех подключенных потребителей
Значение выходного тока должно соответствовать мощности всех подключенных потребителей.
Зная параметры и характеристики основных компонентов, можно собрать их по частям или приобрести готовые комплекты солнечных батарей.
Солнечные батареи для дома
Установка солнечных батарей
Инверторы для солнечных батарей
Как сделать солнечную батарею своими руками
Расчет солнечных батарей
Производство солнечных батарей
Достоинства применения солнечных батарей.
Использование этих источников электрической энергии для водонагревателей в частном доме предоставляет широкий спектр преимуществ перед другими отопительными устройствами:
- нет токсичных выбросов в окружающую атмосферу благодаря отсутствию процесса сжигания энергоносителей;
- изготовление их различной мощности дает возможность получить от солнечных батарей достаточное количество электрической энергии для полноценного функционирования отопительной системы и других электрических приборов;
- отсутствие горючих энергоносителей исключает возможность случайного возгорания, конечно, если электрические соединения и проводка выполнены с соблюдением всех требований безопасности;
- применение фотоэлементов, преобразующих инфракрасное излучение, позволяет получать электроэнергию даже при большой плотной облачности;
- обеспечивается полная электрификация дома независимо от других энергоносителей;
- установленное оборудование не требует дополнительных вложений на протяжении длительного периода;
- технология отопления с помощью солнечных батарей предоставляет возможность полной автоматизации всего цикла рабочих процессов: получения электрической энергии, отапливания дома, контроль и поддержание необходимой температуры;
- производители гарантируют надежную эксплуатацию солнечных батарей без дополнительных вложений в течение 30 лет.
Сборка корпуса
Самый простой корпус для панели домашней солнечной батареи изготавливают из фанеры или листового пластика:
- Вырезают по размеру лист, к которому крепят панель.
- По периметру листа крепят саморезами или на клей небольшие бортики высотой чуть больше толщины панели.
- Сверлят отверстия под выходной кабель с клеммами для подключения аккумулятора.
- Подключают к панели кабель через диод Шотки (это надо, чтобы обезопасить аккумулятор от короткого замыкания).
- Сверху накрывают лист светопрозрачным листом — оргстеклом или монолитным поликарбонатом. Крепят его к бортам саморезами.
В качестве средства повышения эффективности панели из одного блока иногда используют алюминиевые банки. Такая солнечная батарея своими руками выглядит так: В этой конструкции донышко от алюминиевой банки выполняет роль вогнутого зеркала, которое «собирает» в фокусе отраженные лучи света.
Даже если кристалл полупроводника не лежит в главном фокусе, он все равно расположен на главной оптической оси, а это уже увеличивает концентрацию светового потока. Но такая конструкция оправдана в случае, если размеры панели не имеют значения, а количество диодов или транзисторов ограничено.
Описанные выше схемы не могут служить в качестве источника альтернативной энергии для подключения сколь значимого по мощности потребителя.
Шаг 3: Выбор панелей
О том как правильно выбирать солнечных батарей в блоге магазина MyWatt есть отдельная статья, поэтому останавливаться на этом долго не будем. Рассматривать будем только монокристаллические или поликристаллические, а аморфные и прочие тонкопленочные панели рассматривать не будем, в виду их быстрой деградации – потери мощности.
Основные отличия моно и поли:
Монокристаллические панели дороже и эффективнее, чем поликристаллические панели. Но в целом эффективность отличается незначительно, она зависит не только от типа ячейки, но и от качества самих ячеек и добросовестности производителя.
Характеристики солнечных панелей, как правило, приводятся к стандартным условиям испытаний (STC):
- освещенность = 1 кВт/м2;
- воздушная масса (AM) – 1,5;
- температура – 25°C.
Как самостоятельно рассчитать мощность солнечных батарей?
Мощность солнечных батарей должна выбираться таким образом, чтобы потребляемая мощность нашими электроприборами, была восполнена обратно. Иными словами – сколько взяли, столько и нужно отдать + потери на преобразование, а также собственное потребления инвертора с контроллером заряда.
В связи с тем, что солнечный свет в течение дня поступает непостоянно и с разной интенсивностью, нельзя знать сколько выработает та или иная панель сегодня, но исходя их статистических данных это можно предположить достаточно точно.
Например, для средней полосы России в летнее время хорошим показателем считается если каждый 1 Ватт солнечной батареи выработал 6Вт*ч за световой день, но если рассматривать пасмурный, дождливый день этот показатель может быть в несколько раз меньше, поэтому при расчетах учтем этот факт и вместо 6Вт*ч, подставим 3Вт*ч.
Итак, наше потребление в Ватт-часах, с учетом КПД составило 32,5Ач * 12В = 390Вт*ч, разделим на 3Вт*ч и получим мощность солнечной батареи 130Вт, если у Вас получается не целое число – округляйте вверх.
Зимой и в весенне – осенний период запас по мощности требуется делать значительно больше, поскольку световой день короче – солнце находится над горизонтом меньше времени.
Схема подключения модуля
Клик для увеличения схемы
После снятия задней стенки можно получить доступ к печатной плате устройства.
В качестве аккумулятора была выбрана батарея 12 В емкостью 1,2 А/ч, потому, что она у автора была. На самом деле в ясный солнечный день панель сможет зарядить 2-3 таких аккумулятора. Для уменьшения опасности короткого замыкания в цепь аккумулятора включен плавкий предохранитель. Для недопущения разряда аккумулятора через солнечную панель при малом освещении последовательно с панель включен диод Шотки типа IN5817. Когда аккумулятор полностью заряжен ток, отбираемый от солнечной батареи, составляет около 50 мА, при напряжении 19 В.
В качестве тестовой нагрузки использована самодельная светодиодная фитолампа на 4-х последовательно включенных фитосветодиода мощностью 1 Вт, последовательно со светодиодами включен резистор типа МЛТ-2, сопротивлением 30 Ом. При напряжении 12,6 В, ток потребляемый лампой составит около 60 мА. Таким образом аккумулятор на 1,2 А*ч позволяет питать эту лампу около 20 часов.
В целом собранная автономная конструкция оказалась вполне работоспособной с технической точки зрения. Но с экономической точки зрения, учитывая стоимость солнечной батареи, аккумулятора и блока управления картина получается безрадостной. Солнечная батарея стоит 2700 р, аккумулятор 12 В 1,2 А/ч стоит около 500 р, блок управления 400 р. Так же автор пробовал использовать два последовательно включенных аккумулятора 6 В 12 А/ч (они будут иметь стоимость около 3000 р), такой аккумулятор у автора заряжается за 3-4 солнечных дня, при этом ток зарядки доходит до 270 мА.
Общая стоимость использованного оборудования в минимальной комплектации 3600 р. Как несложно видеть, данная фитолампа потребляет около 0,8 Вт. При тарифе 3,5 р за 1 кВт/ч, лампа должна работать от сети при КПД источника питания 50%, около 640000 ч или 73 года только для того, что бы можно было оправдать затраты на оборудование. При этом за такой промежуток времени, несомненно, придется несколько раз полностью сменить оборудование, деградацию аккумулятора и фотоэлементов ни кто не отменял.
Монтаж солнечных панелей и вспомогательного электрооборудования
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 мм2).
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.
Варианты установки
Основной проблемой в подобных условиях является ограниченность подходящей для монтажа площади. Кроме того, следует учитывать предпочтительность выхода окон на юг или относительно небольшое отклонение от данного направления, которое можно компенсировать не во всех случаях.
Вариантов у владельцев квартиры всего три.
1. Установка солнечных батарей для квартиры на балконе
Является не самым оптимальным вариантом. Главные недостатки:
- требование максимально близкой к перпендикуляру ориентации рабочих плоскостей панелей относительно солнца;
- возможность использовать минимальную площадь, из-за чего совокупная мощность станции не превысит 1-2 кВт.
По этой причине мини СЭС такого типа применяются для ограниченного количества целей:
- обустройства на балконе «зимнего сада», для освещения и обогрева которого генерации будет достаточно даже зимой. Использовать такие солнечные батареи для отопления всей квартиры не получится;
- обеспечения питанием наиболее важных потребляющих ток устройств – осветительных приборов, ноутбуков, газовых котлов – в случае отключения электроэнергии.
Теоретически монтаж и пуско-наладку можно провести самостоятельно, но во избежание проблем лучше обратиться к специалистам MyWatt.
2. Комплект солнечных батарей для квартиры на несущей стене здания
Более сложный технически, но обладающий расширенным функционалом и увеличенной мощностью вариант. Недостатки «балконной» установки в нем практически отсутствуют. Из достоинств модификации следует отметить:
- за счет варьирования формы и конструкции крепежа панелям можно придавать оптимальный угол наклона в широком диапазоне;
- единственным непреодолимым обстоятельством является отсутствие места на стене, освещаемого солнцем. Это возможно только при расположении дома в окружении деревьев с густой листвой или постоянного отбрасывания тени близлежащими высокими зданиями;
- суммарная мощность станции и удельный КПД оказывается значительно выше, чем при размещении на балконе.
3. Солнечные панели для квартиры на кровле высотного здания
Вариант, наиболее привлекательный с точки зрения возможностей, но характеризующийся серьезными административными сложностями и техническими ограничениями.
Главная технологическая проблема состоит в непрактичности использования такой СЭС жильцами квартир, расположенных на нижних этажах высоких зданий. Связано это с прямой зависимостью величины энергетических потерь от длины кабелей. При расстоянии до крыши в десятки метров КПД системы может упасть на 15-25%.
Тем не менее, в южных регионах России подобные СЭС в многоэтажных домах функционируют уже не один год. Правда, устанавливаются они сразу для всего дома за счет застройщика, и покрывают в основном потребность освещения подъездов и питания лифтов.
Теоретически такая станция ограничена по мощности только площадью кровли. Монтаж на плоских крышах тоже не составляет труда и позволяет:
- развернуть панели в любом направлении и под любым углом;
- использовать солнечные батареи даже для отопления квартиры.
Солнечная батарея своими руками из подручных средств и материалов в домашних условиях
Несмотря на то, что мы живём в современном и быстроразвивающимся мире – покупка и монтаж солнечных батарей остаётся уделом обеспеченных людей. Стоимость одной панели, которая будет вырабатывать всего лишь 100 Ватт варьируется от 6 до 8 тысяч рублей. Это не считая ещё то, что отдельно надо будет покупать конденсаторы, аккумуляторы, контроллер заряда, сетевой инвертор, преобразователь и другие вещи. Но если у вас нет большого количества средств, а хочется перейти на экологически чистый источник энергии то у нас для вас есть хорошие новости – солнечную батарею можно собрать в домашних условиях. И если следовать всем рекомендациям, КПД у неё будет не хуже, чем у собранного в промышленных масштабах варианта. В данной части мы рассмотрим пошаговую сборку
Также уделим внимание материалам, из которых можно собрать солнечные панели
Из диодов
Это один из самых бюджетных материалов. Если вы собрались делать солнечную батарею для дома из диодов, то помните, что с помощью данных компонентов собираются лишь небольшие солнечные батареи, способные запитать какие-либо незначительные гаджеты. Лучше всего подойдут диоды Д223Б. Это диоды советского образца, которые хороши тем, что имеют стеклянный корпус, из-за размера обладают высокой плотностью монтажа и имеют приятную цену.
Затем подготовим поверхность для будущего размещения диодов. Это может быть деревянная дощечка или любая другая поверхность. В ней требуется проделать отверстия на протяжении всей её площади Между отверстиями надо будет соблюдать расстояние от 2 до 4 мм.
После берём наши диоды и вставляем алюминиевыми хвостиками в данные отверстия. После этого хвостики требуется загнуть в отношении друг к другу и спаять для того, чтобы при получении солнечной энергии они распределяли электричество в одну “систему”.
Наша примитивная солнечная батарея из стеклянных диодов готова. На выходе она может давать энергию в пару вольт, что является неплохим показателем для кустарной сборки.
Из транзисторов
Этот вариант уже будет более серьёзный, чем диодный, но всё равно является образцом суровой ручной сборки.
Для того, чтобы сделать солнечную батарею из транзисторов вам понадобятся для начала сами транзисторы. Благо их можно купить практически на любом рынке или в магазинах электронной техники.
После покупки вам потребуется срезать крышку у транзистора. Под крышкой прячется самый главный и нужный нам элемент – полупроводниковый кристалл.
Далее подготавливаем каркас нашей солнечной батареи. Можно использовать как дерево так и пластик. Пластик, конечно, будет лучше. В нём сверлим отверстия для выводов транзисторов.
Затем вставляем их в каркас и спаиваем их между друг другом соблюдая нормы “ввода-вывода”.
На выходе такая батарея может давать мощность, которой хватит на осуществление работы, к примеру, калькулятора или маленькой диодной лампочки. Опять же такая солнечная батарея собирается чисто ради забавы и не представляет собой серьёзный “электропитательный” элемент.
Из алюминиевых банок
Данный вариант уже является более серьёзным в отличие от первых двух. Это тоже невероятно дешёвый и эффективный способ получить энергию. Единственное, на выходе её будет гораздо больше, чем в вариантах из диодов и транзисторов и она будет не электрическая, а тепловая. Всё что вам надо – большое количество алюминиевых банок и корпус. Хорошо подходит корпус из дерева. В корпусе лицевая часть должна быть закрыта оргстеклом. Без него батарея не будет эффективно работать.
Затем с помощью инструментов на дне каждой банки пробиваются три отверстия. Наверху в свою очередь делается звездообразный вырез. Свободные концы загибаются наружу, что необходимо для того, чтобы происходила улучшенная турбулентность нагретого воздуха.
После данных манипуляций банки складываются в продольные линии (трубы) в корпус нашей батареи.
Затем между трубами и стенками/задней стенкой прокладывается слой изоляции (минеральная вата). Затем коллектор закрывается прозрачным сотовым поликарбонатом.
