Рабочий принцип и схема подсоединения фотоэлектрических панелей

Получение электрической энергии из фотоэлектрических панелей

Солнечная энергия превращается в электрическое напряжение постоянного тока. Понятно, что напрямую фотоэлектрическую панель к электрической сети в доме присоединить нельзя, потому как там должно действовать напряжение 220 (230) вольт электрического тока частотой 50 Гц. Для изменения постоянного напряжения необходим преобразователь напряжения для фотоэлектрических панелей, на выходе которого будут те самые обычные 220 В.

Гибридная система электроснабжения на аккумуляторных батареях и батареях которые работают от солнечных лучей
Но энергия солнца достаточной интенсивности действует абсолютно не всегда. Досада ещё в том, что период активности солнечного света может не совпадать с временем, когда нужна электрическая энергия.

Иначе говоря энергию солнца необходимо собрать, а лишь потом изменить. Для накопления энергии солнца применяют аккумуляторы, которые потом в определенный момент отдают электрическую энергию через преобразователь напряжения в нагрузку.
Заправляет этим всем процессом преобразователь напряжения для фотоэлектрических панелей (внешний вид показан перед началом статьи), который по совместительству считается контроллером сетевого напряжения и заряда аккумуляторов. Он направляет энергию фотоэлектрических панелей для зарядки аккумуляторов, а потом, когда это необходимо, запасённую в аккумуляторных батареях электрическую энергию видоизменяет в напряжение 220В 50Гц и отдает в нагрузку. Когда аккумуляторы разряжены, напряжение с улицы есть, а солнечного света нет, они заряжаются от городской сети.
Когда с улицы поступает обычное напряжение, солнечный преобразователь напряжения функционирует в режиме “Циркулярный насос”, другими словами пропускает ток с собственного входа на выход без преобразований.

Практически, преобразователь напряжения с аккумуляторными и фотоэлектрическими панелями может быть частью системы бесперебойного питания. С той лишь разницей, что там энергия берётся (и запасается) лишь от городской электрической сети, а в солнечных инверторах – приоритетно от фотоэлектрических панелей.

Характерности расчета мощности систем

Для жителей средних широт альтернативная энергетика очень красива. Даже в северных широтах среднегодовая суточная доза излучения составляет 2,3–2,6 кВт·ч/м2. Чем ближе к югу — тем выше данный показатель. В Якутске, к примеру, интенсивность излучения солнца составляет 2,96, а в Хабаровске — 3,69 кВт·ч/м2. Критерии в декабре составляют от 7% до 20% от среднегодового значения, а в июне и июле становятся больше вдвое.

• Q — среднегодовое кол-во радиации солнца в регионе (2,29 кВт·ч/м 2 );
• Коткл — показатель отклонения поверхности коллектора от южного направления (усредненное значение: 1,05);
• Pном — номинальная мощность фотоэлектрической батарее;
• Кпот — показатель потерь в электрических установках (0,85–0,98);
• Qисп — интенсивность излучения, при которой панель испытывалась (в большинстве случаев 1000 кВт·ч/м 2 ).

Последние три параметра отмечаются в паспорте панелей. Аналогичным образом, если в условиях Архангельска работают панели KVAZAR с номинальной мощностью 0,245 кВт, а потери в электрической установке не превышают 7%, то один блок фотоэлементов обеспечит генерацию в размере около 550 Вт·ч. Исходя из этого, для объекта с номинальным потреблением 10 кВт·ч понадобится около 20 панелей.
Прежде чем купить комплектующие и сделать фотоэлектрическую батарею, рассчитывают необходимую мощность устройства и емкость аккумулятора.
Очень простой способ – воспользоваться онлайн-калькуляторами, расположенными на некоторых сайтах во всемирной сети.

Кол-во энергии, заявленное в техпаспорте изделия, рассчитано для оптимальных условий. На них нереально ориентироваться, ведь устройства работают по-разному в зависимости от времени года и суток. Потери энергии происходят регулярно, в т.ч. в аккумуляторных батареях, инверторе ( )
Самый важный критерий, который придется предусматривать, – среднемесячное кол-во используемой энергии. Его можно определить по счетчику.
Также нужно сделать скидку на специфике работы самих фотоэлектрических панелей. Они могут выдавать предельную мощность только при условии чистого неба, причем угол падения солнечных лучей должен быть прямым.

Если погода пасмурная или угол падения лучей чрезмерно острый, мощность батарей может упасть в 20 раз. Даже малейших облаков достаточно, чтобы вдвое уменьшить критерии. По этому при расчетах ориентируются на то, что 70% энергии будет вырабатываться с 9 до 16 часов, а в другое время – до 30%.

Во время зимы от гелиосистем мало пользы: из-за плохой погоды они вырабатывают немного энергии. Зато ветряные генераторы работают на всю мощность и способны возместить эти потери. Комбинация 2-ух данных устройств очень эффективна
В условиях, приближеных к прекрасным, в «время работы» панели мощностью 1кВт вырабатывают 7 кВт/ч, а ранним вечером и утром – около 3 кВт/ч. Второй критерий лучше совсем не иметь в виду и оставить «на всякий случай» с учетом потенциальной облачности и изменения угла падения лучей.
Выходит, что необходимо смотреть на 210 кВт/ч в течение 1 календарного месяца. Это замечательный критерий, который просит корректировки.

На Еbay можно отыскать хороший набор для производства фотоэлектрические панели собственными руками. Часто это устройства, которые отбраковали на производстве (т.н. модули В-типа). Они дешевы, но вполне годятся для сборки квартирной системы, потому как характеристики в эксплуатации близки к оговоренным
Чтобы определиться с настоящим количеством энергии, необходимо найти информацию о том, сколько солнечных деньков в году бывает в определенном регионе. В данные этапы мощность батарей не как правило составит даже половины от паспортного критерия. Если устройства будут работать осенью и во время зимы, то необходимо сделать поправку в 30-50% на плохую погоду.

Философия выбора энергосистемы на батареях которые работают от солнечных лучей

Согласно данным статистики взрослый человек каждый день применяет около десятка разных приборов, работающих от сети. Хотя электричество считается относительно экологическим энергетическим источником, это видимость, ведь при его получении применяются ресурсы, загрязняющие внешнюю среду.

С этой точки зрения, энергия солнца намного выигрышнее.

КПД кристаллических кремниевых фотомодулей может достигать 15 – 20%, и есть все основания считать, что в ближайщее время данный показатель вырастет. Прямо сейчас есть образцы, КПД которых может достигать 22-33.7%. Пока они тестируются в условиях лаборатории, но скоро появятся в продаже. При подборе фотомодулей необходимо обращать свое внимание на изделие компании Sanyo

Примерно КПД батарей данного типа составляет 10-18.7%. Все может зависеть от основы пленочных солнечных компонентов. Многие модели потенциально небезопасны для внешней среды, т.к. содержат кадмий, по этому при приобретении необходимо очень тщательно изучить техдокументацию. Утилизируют такие батареи исключительно в соответствии с рекомендациями изготовителя

Модули данного типа именуют еще многопереходными или тандемными. Они имеют особенную структуру ячеек, которые формируют несколько p-n переходов. Это сравнительно новый продукт на рынке, хотя для космической области применяется уже давно. КПД (исходя из этого, и цена) подобных моделей зависит от числа слоев ячеек

Это детали, сделанные из наноструктурированных материалов. Их применяют в ветвях, где небольшой вес солнечных модулей имеет большое значение. Благодаря сверхтонкой структуре можно значительно сделать больше рабочую эффективность подобных батарей. Для рядового клиента очень тонкие модули пока недоступны

Кристаллические кремниевые фотомодули

Тонкопленочные фотоэлектрические панели

Многослойные солнечные модули

Очень тонкие многослойные солнечные модули

Комплектующие для сборки фотоэлектрических панелей и генераторов давно есть в свободной продаже, и если появится желание собрать систему может каждый у кого есть желание. Чтобы это сделать будут нужны некоторые вложения денег и время. Сборочный процесс кропотлив, просит внимания и точности, зато сама работа не выделяется особенной трудоемкостью.

В силу особенностей климата многих регионов не приходится рассчитывать, что энергии солнца хватит для полнейшего обеспечения приватного дома. Она может покрыть лишь 20-30% всех энергопотребностей. Зато это современное решение для дачи
Плюсы использования энергии солнца:

1. Очень большой потенциал . Солнце способно дать достаточно энергии для удовлетворения всех потребностей человека. Она возобновляема и неисчерпаема, чем прекрасно выделяется от угля, нефтепродуктов, сетевого газа.
2. Доступность . Солнце есть везде – и в теплых странах, и в наиболее прохладных. Его абсолютно достаточно для абсолютно всех нужд.
3. Экологичность . Из-за всеобщего энергетического кризиса «зеленая» энергетика – самая перспективная сфера для научных исследований и очень технологичных разработок. Фотоэлектрические панели качественно справляются с собственной задачей без ущерба для внешней среды.
4. Отсутствие шума . Гелиосистемы работают очень тихо, что прекрасно отличает их от множества иных источников энергии.
5. Экономность . Работа и обслуживание фотоэлектрических панелей не просят никаких особенных расходов. Вложив деньги 1 раз, хозяин может применять систему в течение 20-25 лет. Главное – вовремя очищать детали.
6. Широкая область использования . Фотоэлектрические панели могут генерировать достаточно энергии для обеспечения дома электротоком и теплом. Но это не только одна сфера их использования. Гелиосистемы применяют для опреснения воды и даже для обеспечения энергетикой орбитальных станций.

Пока еще фотоэлектрические панели дороги, хотя прямо сейчас появляются способы значительно сэкономить при их самостоятельном изготовлении. Ежегодно вводятся новейшие разработки, которые дают возможность облегчить и удешевить процесс получения энергии солнца.

Гелиосистемы плохо подойдут в качестве главного источника энергии, а вот в качестве дополнительного или альтернативного – прекрасный вариант. В сравнении с ветрогенераторами, они намного стабильнее и выгодны
Интересная разработка – гибкие фотоэлектрические панели. Благодаря гибкости, фотополотно намного проще ставить – панель “приспосабливается” под форму крыши или остальной опоры.

Одна из новых технологий – тонкопленочные модули, которые внедряют в строительные материалы. Также возникли просвечивающиеся накопительные детали, предназначающиеся для применения в конструкциях окна.

Это разработка японской компании Sharp. Мастера полагают, что уже в ближайшем будущем такие фотоэлектрические панели станут в несколько раз мощнее и выгоднее.

С накоплением энергии солнца очень часто появляются проблемы, т.к. аккумуляторные батареи дороги. Одно, что в какой-то степени возмещает данный минус: основная часть мощных электробытовых приборов включается днем ( )
По объективным причинам гелиосистемы пока еще не могут полностью заменить углеводороды, т.к. получение и накопление энергии солнца связано с чрезмерными расходами, но они могут стать неплохим источником альтернативного энергоснабжения дома или некоторых электробытовых приборов.

Определенные владельцы решаются на оборудование собственных домов солнечными станциями, полностью обеспечивающими потребности в электрической энергии. Такие вложения окупятся за 10-40 лет в зависимости от типа моделей – готовых или самодельных
Технологии быстро развиваются, а фотоэлектрические панели можно усовершенствовать и увеличивать, по этому необходимо начать собирать подходящие системы прямо сейчас.
Детальный обзор видов фотоэлектрических панелей приведен в данной публикации.

Перед тем, как приобретать и ставить солнечный преобразователь напряжения, необходимо потратить время на анализ существующей электрической системы дома. Определиться с самой большой и средней потребляемой мощностью, пусковыми токами, системой заземления.

Мощность преобразователя напряжения должна быть подобрана равной либо больше самого большого употребления дома.

Схема подсоединения аккумуляторов к преобразователям напряжения разной мощности

Два преобразователя напряжения в параллель. Схема подсоединения преобразователей напряжения для фотоэлектрических панелей
Мощностью преобразователя напряжения будет определяться мощность всей системы. Но здесь не все так определенно, и необходимо учитывать определенные факторы.
Вся нагрузка сразу никогда не включается, и необходимо провести скрупулезный анализ употребления в течение определенного времени. Для этого воспользуйтесь токовыми клещами или анализатором качества напряжения. Про варианты применения анализатора качества напряжения HIOKI 3197 я писал тут и тут.

Циркулярный насос

В режиме “Циркулярный насос” преобразователь напряжения пропускает через себя полную мощность домашней сети. И следует учесть, что мощность при байпасе (когда преобразователь напряжения практически не работает) и при преобразовании одинакова. Как минимум, так уверяет изготовитель.

Перегрузка

Некоторые бытовые электрические приборы работают краткосрочно. К примеру, чайник, СВЧ-печь в большинстве случаев включаются на 2-3 минуты. Иные приборы, имеющие электрические двигатели, обладают пусковыми токами, которые длятся пару секунд.

Также, как и с выбором стабилизатора, необходимо честно задать себе вопрос – “Для чего ставить фотоэлектрические панели и аккумуляторы с преобразователем напряжения?” От четкого, однозначного ответа будет сильно зависеть комплектация системы и цена. По стоимости можно сэкономить десятки тысяч рублей, и все станет эффективно работать.
Итак, необходимо решить, для чего будет использоваться система.

1. Аварийный резерв

В случае непродолжительного пропадания напряжения в городской сети необходимо обеспечить работу крайне важных приборов в доме – отопление, связь, освещение, холодильник. Все другие приборы если есть возможность не применять. Предполагается, что авария – явление редкое и непродолжительное.

В таком случае конфигурация системы с солнечным преобразователем напряжения и аккумуляторами будет небольшой.

2. Экономия

Если предполагается применять энергию солнца чтобы сэкономить, то необходимо увеличивать мощность системы. И подбирать такой рабочий режим преобразователя напряжения, когда солнечная энергия “подмешивается” к энергии, которую мы платим по счетчику. Либо некоторые линии питаются регулярно лишь от фотоэлектрических панелей.
Таким образом экономится электрическая энергия, которую мы приобретаем из города, при неизменном потреблении всего дома. И в таком случае можно говорить об окупаемости подобной системы на батареях которые работают от солнечных лучей.
Конечно, данный вариант в себя включает и аварийное электрическое питание, т.е. первый случай.

3. Полнейшая замена

Данный вариант – полный отказ от городской электрической сети. Городская электрическая сеть необходима будет только для аварийного резервирования системы на батареях которые работают от солнечных лучей, если она вдруг поломается. Такая конфигурация системы станет иметь самую большую мощность и стоимость.
В таком случае лучше всего также иметь и генератор, который понадобится в случае недостаточной энергии от солнечных лучей. Это может происходить, к примеру, во время зимы, когда солнечная активность минимальна. Генератор послужит для зарядки аккумуляторов и питания важной нагрузки.
Для начала необходимо рассмотреть в действительности однофазную систему, а потом перейдём к трехфазной.

Внешний вид смонтированного преобразователя напряжения показан перед началом статьи. Его мощность в этом случае – 5 кВА, присутствуют модели и на прочие мощности.

Солнечный однофазный аккумуляторный преобразователь напряжения для дома. Клеммы для подсоединения

Автоматизированный выключатель для подсоединения аккумулятора к преобразователю напряжения

Клеммы для подсоединения аккумуляторов к преобразователю напряжения

Финансовая обоснованность

Сроки окупаемости фотоэлектрических батарей сосчитать нетрудно. Умножьте суточное кол-во производимой энергии в день на кол-во суток в году и на эксплуатационный срок панелей без снижения мощности — 30 лет. Рассмотренная выше электрическая установка способна вырабатывать примерно от 52 до 100 кВт·ч в день в зависимости от длительности светового дня.
А дело все в том, что декабрьские значения радиации солнца меньше среднегодовых ориентировочно на порядок. По этому для полностью независимой работы электростанции во время зимы требуется в 7–8 раза больше панелей, чем летом. Это значительно увеличивает вложения, но понижает срок окупаемости. Перспектива введения «зеленого тарифа» смотрится вполне ободряюще, однако даже на данное время можно составить контракт на поставку электрической энергии в сеть по оптовой цене, которая втрое ниже розничного тарифа. И даже этого вполне достаточно, чтобы выгодно продавать 7–8 кратен избыток выработанной электрической энергии летом.

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру?

Такие факторы в большинстве случаев берутся во внимание в преобразователях напряжения, и они способны удерживать перегрузку в 2-3 раза в течение нескольких секунд, а перегрузку в 1,5 раза – пару минут. Значения эти, разумеется, ориентировочные, и зависят от модели преобразователя напряжения.

Приоритеты

Предстоит решить, какие приборы нуждаются в бесперебойном питании, а какие могут “потерпеть”. По этому разумно будет через солнечный преобразователь напряжения подсоединять не все электрические приборы, а только наиболее важные. К примеру, электрокотёл, розетки кухни (включая холодильник), освещение.
А мощнейшие и не такие нужные приборы подсоединять напрямую, минуя преобразователь напряжения. Это могут быть водонагреватель, водогрей проточного типа, и т.п.

Учет всех данных факторов поможет правильно подобрать преобразователь напряжения для дома и умно сэкономить.

Монтаж фотоэлектрических батарей и дополнительного электрического оборудования

Есть два ключевых типа фотоэлектрических батарей.
Твёрдые кремниевые фотоэлементы считаются элементами первого поколения и самые популярные: около 3/4 рынка. Их есть две разновидности:

• монокристаллические (черного цвета) имеют большой коэффициэнт полезного действия (0,2–0,24) и малую цену;
• поликристаллические (темно-синего цвета) доступнее в изготовлении, но практически не эффективны (0,12–0,18), хотя при рассеянном свете их КПД уменьшается меньше.

Мягкие фотоэлементы именуют пленочными и делают либо из кремниевого напыления, либо путем многослойной композиции. Кремниевые детали доступнее в изготовлении, однако их КПД в 2–3 раза ниже кристаллических. Но при рассеянном свете (сумерки, пасмурность) они эффектнее кристаллических.
Определенные виды композитных пленок имеют КПД около 0,2 и стоят намного больше твёрдых компонентов. Их использование в солнечных электрических станциях очень вызывает сомнения: пленочные панели в большей степени предрасположены деградации по истечению определенного времени. Главная сфера их использования — мобильные энергоустановки с невысоким энергопотреблением.
Смешанные панели включают кроме блока фотоэлементов также коллектор — систему капиллярных трубок для нагревания воды. Превосходство их не только в экономии площади и возможности горячего водообеспечения. За счёт водяного охлаждения фотоэлементы меньше теряют в продуктивности при нагревании.
Таблица. Обзор изготовителей

Модель	SSI Solar LS-235	SOLBAT MCK-150	Canadian Solar CS5A-210M	Chinaland CHN300-72P
Страна	Швейцария	Российская Федерация	Канада	КНР
Вид	Поликристалл	Монокристалл	Монокристалл	Поликристалл
Мощность при 1000 кВт·ч/м 2 , Вт	235	150	210	300
Число компонентов	60	72	72	72
Напряжение: хода в холостую/при нагрузке, В	36,9/29,8	18/12	45,5/37,9	36,7/43,6
Ток: при нагрузке/короткого замыкания, А	7,88/8,4	8,33/8,58	5,54/5,92	8,17/8,71
Вес, кг	19	12	15,3	24
Размеры, мм	1650х1010х42	667х1467х38	1595х801х40	1950имеется990возможность45
Цена, руб.	13 900	10 000	14 500	18 150

Работа по сборке начинается со схемы и проекта. Необходимо ясно представлять, как будет устроена и закреплена фотоэлектрическая батарея. Так, если КПД системы зависит от наклонного угла относительно солнечных лучей, необходимо побеспокоиться, чтобы этот угол можно было менять.

Во многих готовых моделях учтены механизмы, автоматично поворачивающие панели, а в самодельных придется рассчитать их самому.

Модули фотоэлектрической батарее обязаны быть похожими, ведь эквивалентность тока равна критерию наименьшего элемента. Также выбор похожих деталей существенно упростит сборочный процесс всей системы в общем, т.к. не придется подгонять размеры каркасов и рассчитывать мощность каждой конструкции отдельно
Технология сборки зависит от всей площади панелей, их количества, свойств дополнительных материалов. Просторная площадь системы гарантирует ее более большую мощность, но в тоже время возрастает и вес конструкции, что тоже приходится предусматривать, ведь кровля должна его держать.

Когда все комплектующие подготовлены, приступаем к сборке корпуса, на котором будет держаться вся система.
Потребуются такие материалы:

• фанерные листы, вырезанные по размерам панелей;
• Древесноволокнистые плиты;
• рейки из дерева, из которых будут сделаны борты;
• крепежные материалы: самосверлящие шурупы, уголки, подходящий клей;
• акриловое стекло;
• краска и пропитки, чтобы благоустроить внешний вид готовой системы и обезопасить ее от гниения.

Первым делом приготавливают основание – к фанере приклеивают низкие борты. Они не должны закрывать панели, по этому необходимо выбрать планки около 2 см. Чтобы борты не отклеились, их дополнительно прикрепляют шурупами и уголками.

Верхнюю крышку делают из акрилового стекла, а детали из мебели конструкции покрывают пропитками с добавлением антисептиков чтобы защищать от гниения и красят. Оттенок краски должен сочетаться с цветом крыши
Низ основания и борты сверлят в некоторых местах, чтобы гарантировать вентиляцию. Крышку нельзя высверливать, т.к. конструкционные элементы могут подмокнуть. Для крепежа панелей лучше подобрать Древесноволокнистые плиты, потому как они не проводят ток. Если появится желание Двп можно заменить иным материалом.
Солнечные детали следует одинаково разложить на подложке «обратной» стороной и припаять проводники. Для этого придется наметить места пайки. Чтобы не повредить все модули, лучше в первую очередь постепенно объединить всего лишь два элемента.
Если все в хорошо, также припаивают другие модули. В результате на подложке должна появиться аккуратная цепочка скреплённых компонентов.

После сборки конструкции ее необходимо проверить на трудоспособность. Если она практична, то ее можно уже крепить саморезами к каркасу. На готовую панель ставят блокировочный диод. Его функция – не допустить разрядку аккумулятора
Когда все модули будут соединены, их можно перевернуть для закрепления на панели. В качестве состава клея можно применять смолу на эпоксидной основе или герметик на основе силикона. Лучше всего не намазывать края модулей, чтобы конструкции не сломались в случае деформации каркаса. Очень прочно наклеить детали по самому центру.
После сборки батареи на каркасе ее закрывают крышкой из акрилового стекла, еще раз проверяют и фиксируют. Важно, чтобы клей полностью просох до установки крышки, иначе он продолжит испаряться и оставит мутные следы на органическом стекле.
На выходной провод устанавливают двухконтактный разъем. Он необходим для подключения контроллера. Остается еще раз проверить работу системы и поправить недочеты, если они будут обнаружены.
Батареи ставят на земля, на поверхности стен или крыше. Это зависит от желаний самого владельца строения. Основное, чтобы система была расположена на южной стороне строения и ее работе ничто не мешало.

Если конструкцию предполагается крепить на скате кровли, убедитесь, что поверхность удержит дополнительную нагрузку. Систему устанавливают таким образом, чтобы она располагалась под угол 30-40° к крыше, и накрепко прикрепляют.

Фотоэлектрические батареи, особенно тонкопленочные, предрасположены деформациям под воздействием ветра или давлением снега. Необходимо побеспокоиться о хорошей ветрозащите и установить устройства, задерживающие или рассекающие снег, который сползает с крыши
Прекрасное решение – крепление системы к металлической рамной конструкции из толстого профиля. Небольшое сечение – 25*25 мм, а при большой площади конструкции лучше подобрать намного прочный профиль. Перед каждой такой рамой устанавливают снегобарьер или оснащают держатели снегорассекателями.
На этом сайте есть блок статей, посвященных сборке, монтажу и подключению фотоэлектрических панелей, рекомендуем познакомиться:

1. Схемы и способы подсоединения фотоэлектрических панелей: как правильно сделать монтаж фотоэлектрической батарее
2. Схема подсоединения фотоэлектрических панелей: к контроллеру, к аккумулятору и обслуживаемым системам

Монтаж электрического оборудования гелиостанции выполняется медным проводом. Сечение медного провода для одной панели стоит подбирать не менее 2,5 мм2. Это вызвано тем, что нормальная плотность тока в проводнике из меди 5 ампер на 1 мм2. Другими словами при сечении 2,5 мм2 допустимый ток как правило составит 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 самого большого суммарного тока всех панелей по описанной выше концепции (5 А на 1 мм2).
В продаже имеется разные кабели для подсоединения фотоэлектрических панелей. Их характерная черта в том, что внешняя изоляция кабеля подверглась специализированной отделке и имеет очень высокую устойчивость к ультрафиолету. Приобретать такие кабели необязательно. Фотоэлектрические панели можно присоединить кабелем с обыкновенной ПВХ-изоляцией, но провести его в волнистом рукаве, предназначенного для прокладки внешней проводки. Подобный вариант обойдется на 30–40% доступнее.
Контроллер заряда АКБ и преобразователь напряжения нужно расположить в сухом помещении в которм стоит комнатная температура, к примеру, в кладовой комнате либо прихожей. Размещать это оборудование вне помещения нецелесообразно, так как электронные узлы аппаратуры не должны подвергаться существенным температурнвм изменениям и влаги. Саму аккумуляторную батарею можно расположить одновременно с электроникой.
Если вы все таки захотели применять кислотные или щелочные аккумуляторы, то следует их расположить в хорошо проветриваемом помещении не для жилья, так же как и при их эксплуатации выделяются опасные для здоровья испарения электролита. Более того, в помещении с аккумуляторами не должно быть источников искровой и огневой опасности, так как выделяющиеся кислород и водород в плохо проветриваемых помещениях способны образовать взрывоопасную смесь.
Фотоэлектрическая батарея может ставиться двумя вариантами:

• неподвижная установка предусматривает стационарное расположение панелей на крыше дома или на кронштейне, закрепленном на поверхности стены или фундаменте. При этом панели обязаны быть направлены на юг, горизонтальный Наклон панелей должен составлять угол, равный широте местности плюс 15°. Широту вашего расположения можно определить, к примеру, по показаниям GPS-навигатора или в сервисе Гугл Maps;
• подвижная установка панелей делается на траверсу, которая способна вертется азимутально (по направлению движения солнечного света вдоль горизонта) и зенитально, наклоняя панели для того, чтобы лучи солнца падали на них перпендикулярно. Подобная система установки дает возможность повысить КПД применяемых фотоэлектрических панелей, но просит дополнительных ощутимых затрат в финансовом плане на конструкцию траверсы, приводные двигатели и систему для их управления.

Монтаж фотоэлектрических батарей и дополнительного электрического оборудования

• контроллер заряда батареи аккумулятора
• АК батарея (АКБ)
• преобразователь напряжения напряжения

Контроллеры заряда АКБ бывают 2-ух типов: ШИМ-контроллеры (PWM-контроллеры) и ОТММ-контроллеры (MPPT-контроллеры).

ШИМ-контроллер более обычное и очень не дорогое устройство, управляющее зарядом АКБ. КПД ШИМ-контроллера в большинстве случаев больше, чем у ОТММ-контроллера потому, что на начальной стадии зарядки он подключает аккумулятор фактически напрямую к фотоэлектрической панели без изменения генерируемого напряжения. ОТММ-контроллеры рекомендуют применять с модулями с оригинальным анодным напряжением от 28 В и выше.
Лучшим с экономической точки зрения применение ОТММ-контроллеров будет в системах генерации номинальной мощностью более 400 Вт. Еще одно основание для применения такого контроллера — проектирование солнечной станции для круглогодичной выработки электрической энергии. В пасмурные зимние дни при зарядке аккумуляторов ОТММ-контроллер проявит себя с хорошей стороны.
Аккумулятор в системе солнечного электрического снабжения играет буферную функцию, накапливающего электроэнергию.
В отличии от всего остального оборудования гелиостанции аккумулятор счтается расходным элементом. По этому чем дольше он проработает без замены, тем меньше будет срок окупаемости приобретенных вами элементов. Чтобы АКБ прослужила долго, необходимо серьезно подойти к его выбору. Важные параметры АКБ, интересующие потенциального владельца, — это:

• напряжение (Вольт, В) — в продаже имеется аккумуляторы для фотоэлектрических панелей на напряжение 12, 24 и 48 В. Для маленьких домашних станций мощностью 200–300 Вт прекрасно вписуются АКБ на 12 В;
• электрическая емкость (Ампер?час, А?ч) — определяет кол-во электрической энергии, которую можно накоплять. Исходя из этого, чем больше такой параметр, тем больше электрическая система будет работать в независимом режиме (в плохую погоду или ночью);
• уровень саморазряда (% от номинальной емкости) — чем ниже такой параметр, тем лучше АКБ.

Преобразователь напряжения напряжения предназначается для изменения постоянного напряжения аккумулятора в переменое напряжение сети 220 В, питающей бытовую нагрузку.
На рынке есть интересный ассортимент преобразователей напряжения, обладающих разными функциями. Среди самых основных параметров нужно отметить такие:

• мощность преобразователя напряжения;
• напряжение первой цепи (напряжение подключаемого аккумулятора);
• наличие вмонтированных защит (от перегрузки, от переполюсовки аккумулятора, от короткого замыкания в нагрузке, от чрезмерного разряда аккумулятора);
• синусоидальность анодного напряжения (принципиально, если в подключаемой нагрузке есть двигатели, к примеру, машины стиральные , холодильники, циркулярные насосы, вентиляторы и т. п.).

Необходимо также отметить, что слишком большое количество функций приводит лишь к подорожанию прибора и усложнению его настройки и эксплуатации.

Сборка схемы электростанции работающей от солнца очень проста. Ниже будет приведена очередность подключений, проиллюстрированная фотографиями. Для сборки простой системы применяется фотоэлектрическая батарея с поликристаллическими элементами, контроллер заряда и аккумулятор. Сборку начнем с подсоединения кабеля к фотоэлектрической панели.
Для батарей, которые комплектуются с кабелем, данный шаг не потребуется. К выходным клеммам контроллера подсоединяем АКБ. Дальше провода, идущие от панели, нужно подсоединить к входным клеммам контроллера заряда.
Все присоединения производятся по принципу « » к « », а «-» к «-». На входные клеммы преобразователя напряжения подаем питание от аккумулятора. После включения контроллера заряда и преобразователя напряжения мы видим, что генерируемое фотоэлектрической батареей электричество начинает зарядку аккумулятора.
Для того чтобы установить полярность выводов фотоэлектрические панели, необходимо измерить напряжение на клеммах при помощи мультиметра. Если возле показаний величины напряжения стоит символ «минус», то положение черного щупа отвечает плюсовой клемме (необходимо проверить безукоризненность подсоединения щупов перед измерением). Если символ «минус» отсутствует, то положение черного щупа отвечает отрицательной клемме батареи.
Батареи генерируют во время работы постоянный ток величиной до 40 В. Чтобы применять его в быту, требуется ряд преобразований. За это отвечает следующее оборудование:

1. Блок батарей аккумулятора. Позволяет пользоваться выработанной энергетикой ночью и в часы небольшой интенсивности. Применяются гелиевые аккумуляторы номинальным напряжением 12, 24 или 48 В.
2. Контроллеры заряда поддерживают подходящий цикл работы аккумуляторов и переводят необходимую мощность на питание потребителей. Специальное оборудование выбирается под параметры батарей и аккумуляторов.
3. Преобразователь напряжения напряжения трансформирует постоянный ток в переменный и имеет ряд добавочных функций. Во-первых, преобразователь напряжения устанавливает приоритет источника напряжения, а в случае дефицита мощности «подмешивает» питание из иного. Смешанные преобразователей напряжения дают возможность также отдавать избыток вырабатываемой энергии в городскую сеть.

1 — фотоэлектрические панели 12 В; 2 — фотоэлектрические панели 24 В; 3 — контроллер заряда; 4 — АКБ 12 В; 5 — освещение 12 В; 6 — преобразователь напряжения; 7 — автоматика «умного дома»; 8 — блок АКБ 24 В; 9 — генератор аварийного типа; 10 — ключевые потребители 220 В

Монтаж фотоэлектрических панелей

Модули располагаются в любом хорошо освещенном месте:

• на крыше либо на поверхности стены на южной стороне;
• на балконе (для дома на несколько квартир);
• на земля с применением подпорок или ножек.

Ваша важная задача — обеспечить попадание лучей на панели под очень эффективным градусом. Модули монтируются с солнечной стороны, где нет никакой тени. Постарайтесь не устанавливать панели в местах, где лучи солнца заслоняют деревья, ветви или сторонние предметы. Важно, чтобы на панели не попадала никакая тень. В другом случае часть энергии будет утеряна.

Эти формулы применимы для монтажа на поверхности любого типа: балконе, стене, крыше, на площади участка. Чтобы «выжать» из модулей самую большую продуктивность, наклонный угол меняется на протяжении года. Вы можете исправлять Наклон батарей 4-ре раза: в середине апреля, в последних числах Августа, в начале Августа и марта. Учтите, что для самых разнообразных широт время смены положения панелей отличается.
Если вы устанавливаете панели на площади участка (на земля), подбирайте место, где на них ничего не упадет сверху. Ветви деревьев, мусор, падающие листы, плоды, бытовые питомцы — все такие факторы могут нанести батареям вред. При наземном монтаже их следует ставить на специализированных подножках. Высота подножек — от 0,5 до 1,5 метра. Они необходимы для того, чтобы снежные завалы совсем не оказали влияние на работу батарей. Плюс, подножки предоставляют необходимое для воздушной циркуляции пространство.

Подключение входа и выхода 220В к солнечному преобразователю напряжения
Если длина линии кабелей более 10 метров, то лучше применять провод сечением 6мм?, во избежание лишних потерь в кабеле.
Ещё важное замечание! В отличии от стабилизаторов, входная и выходная нейтрали преобразователя напряжения гальванически развязаны. И если их объединить, преобразователь напряжения работать не будет!

Перестройка домашнего электрического щитка для подсоединения солнечного преобразователя напряжения

Монтаж энергосистемы для дома на солнечном инверторе Ecovolt
Применяются 4 АКБ, каждая напряжением 12В и емкостью 200 А·ч.

После подсоединения нужно настроить преобразователь напряжения как указано в инструкции.

Три фазы – схема подсоединения солнечных преобразователей напряжения

Трехфазная энергосистема для дома. Подключение преобразователя напряжения. Рабочий момент, монтажный процесс

Электрический щиток для подсоединения преобразователей напряжения
Для увеличения надежности системы необходим перекидной рубильник, потому как в случае аварии (а у любого электронного устройства есть право на неполадку)) даже одного из преобразователей напряжения выключится вся система. И вот тогда можно подать напряжение напрямую с улицы.
Это похоже на самый простой АВР, когда дом может питаться от городской сети либо от генератора через такой переключатель. Я писал об этом детально в статье про генератор Huter.

Рубильник для выбора питания дома – через преобразователей напряжения либо с улицы, как до этого времени

Подключение солнечных преобразователей напряжения в трёхфазной системе электроснабжения
Фотоэлектрические панели в этой комбинации подсоединяются к одному из преобразователей напряжения, который станет основным. Он будет контролировать заряд аккумуляторов от фотоэлектрических панелей.

Вот так фотоэлектрические панели закреплены на крыше, существует только подобный вариант установить фотоэлектрические панели для дома.

Монтаж комплекта фотоэлектрических панелей на крыше
Это одна половина, иная – на другом скате. Всего – 12 фотоэлектрических панелей, каждая по 24 Вольта, мощность 260 Вт. Любая такая половина содержит три постепенно скреплённых батареи, эти тройки соединены параллельно. В результате в теории все 12 батарей дадут 3100 Вт. Однако это если на все батареи перпендикулярно падают лучи солнца, чего совсем не может быть.

Трехфазная система на солнечных инверторах для питания дома

Применение в подсобном хозяйстве

Фотоэлектрические батареи могут применяться в совершенно любых целях: от компенсации получаемой энергии и питания некоторых линий до полной автономизации энергосистемы, включая отопление и горячее обеспечение водой. В последнем варианте непереоценимую роль играет масштабное использование технологий энергосбережения — рекуператоров и насосов для отопления.
При смешанном применении гелиоэнергетики применяют преобразователей напряжения. При этом питание может направляться либо на работу некоторых линий или систем, либо частично возместить применение городского электричества. Традиционный пример эффектной энергосистемы — насос для отопления, питаемый маленькой электростанцией работающей от солнца с блоком аккумуляторов.
1 — городская сеть 220 В; 2 — фотоэлектрические панели 12 В; 3 — освещение 12 В; 4 — преобразователь напряжения; 5 — контроллер заряда; 6 — ключевые потребители 220 В; 7 — АКБ
Классически панели ставят на крышах строений, а не во всех архитектурных решениях они полностью заменяют покрытие для крыши. При этом панели нужно ориентировать на юг так, чтобы падение лучей на поверхность было перпендикулярным.