Comment assembler une centrale solaire. Centrale solaire à faire soi-même. Centrale solaire faite maison avec les mains, fonction d'installation sur le toit

02.07.2023

Description de la technologie

Les cellules solaires sont des dispositifs semi-conducteurs capables de convertir le rayonnement solaire en énergie électrique. La tâche principale d'une telle station est de fournir une alimentation électrique ininterrompue, économique et fiable à la maison. De tels appareils peuvent être installés non seulement dans les zones où il y a des problèmes d’alimentation électrique, mais aussi simplement pour réduire les factures de services publics du propriétaire.

Si dans le passé l'efficacité des panneaux solaires laissait beaucoup à désirer, et qu'il n'était possible de fournir de l'électricité à une maison qu'en allouant une superficie de plusieurs centaines de mètres carrés pour l'installation de batteries, aujourd'hui, avec le développement de la technologie , même plusieurs unités de réception suffiront à générer la quantité d'électricité requise.

Avantages des panneaux solaires :

En choisissant le bon système, il sera possible d'alimenter la maison en électricité et le chauffage en hiver sera alimenté par une chaudière électrique, ce qui élimine complètement le besoin de se connecter au gaz ou d'installer des équipements à combustible solide.

Cependant, cette technologie présente encore des inconvénients. Ceux-ci incluent les éléments suivants :

La nuit, la production d'électricité s'arrête.
Les appareils sont sensibles à la contamination des surfaces.
Occuper une partie ou la totalité du toit.
Coût élevé de la batterie et de la batterie.
L'efficacité dépend des conditions climatiques.

Ces dernières années, la dernière génération de panneaux solaires, alliant coût abordable et efficacité, est devenue populaire. Ils sont capables de produire de l'électricité même sous la neige et par temps nuageux. Chaque année, le coût de ces stations à usage domestique diminue invariablement, leur efficacité augmente, ce qui affecte la popularité de l'énergie solaire parmi les propriétaires ordinaires.

Comment fonctionne l'appareil

Le principe de fonctionnement de la station est extrêmement simple. Les convertisseurs photovoltaïques utilisés, constitués de plusieurs tranches de silicium, se distinguent par leur conductivité et peuvent produire de l'électricité grâce à l'influence de la lumière sur celles-ci. La lumière du soleil frappe les panneaux chargés négativement, une différence de potentiel apparaît entre les deux plaques extérieures recouvertes de bore et de phosphore, ce qui conduit à la génération de tension, qui est transmise aux convertisseurs puis envoyée au réseau électrique de la maison.

Les batteries de dernière génération se caractérisent par une taille accrue du photoconvertisseur, ce qui leur permet de générer la quantité maximale d'électricité possible avec une petite surface du récepteur lui-même. Le niveau d'ensoleillement de ces systèmes sera constamment élevé, ce qui garantit la durée de vie la plus longue possible et une excellente efficacité même dans des conditions de faible luminosité.

Types de piles

Toutes les caractéristiques de performance, y compris la méthode d'installation, la puissance, l'efficacité et la capacité à produire de l'électricité sous la neige et par temps nuageux, dépendront directement du type de batteries. Aujourd’hui, trois grands types de stations solaires se sont répandus :

Amorphe.
Monocristallin.
Polycristallin.

Les systèmes solaires construits sur des batteries polycristallines ont un faible rendement de 18 %, mais ces panneaux sont capables de produire de l'électricité même par temps nuageux. Les batteries ont une couleur bleu foncé caractéristique et une structure hétérogène de cristaux de silicium. Les cellules solaires polycristallines sont très populaires dans les régions aux climats pluvieux et nuageux.

Les convertisseurs monocristallins se distinguent par la couleur noire caractéristique des panneaux, qui s'explique par l'utilisation de silicium pur pour leur fabrication. Ces batteries ont le taux d'efficacité le plus élevé à ce jour, soit 25 %. L’inconvénient de cette technologie est que la production d’électricité n’est possible que lorsque les panneaux sont face au soleil. Mais par temps nuageux, l’efficacité de la production d’électricité diminue considérablement.

Les batteries amorphes étaient populaires dans le passé, mais cette technologie est aujourd’hui largement inutilisée. Cela s'explique par le fait que l'efficacité de ces batteries est de 15 à 20 %, et littéralement un an et demi plus tard, la production d'électricité se détériore considérablement. La durée de vie maximale des stations amorphes est de 2 ans. Malgré le coût abordable, il est recommandé de s'abstenir d'acheter des panneaux solaires amorphes, ce qui nécessitera bientôt de nouveaux investissements financiers et des coûts importants pour le propriétaire.

Tous les panneaux solaires utilisés aujourd'hui sont équipés de contrôleurs dont le but principal est de redistribuer l'énergie reçue et de la diriger vers la source d'utilisation. Les installations avancées peuvent en outre être équipées d'une batterie qui stocke l'électricité produite. Par la suite, dans l’obscurité, lorsque la génération tend vers zéro, la batterie se charge de l’alimentation électrique ininterrompue de la maison.

L'énergie solaire pour les maisons privées

Il y a quelques années à peine, la possibilité d’alimenter une maison en électricité de manière totalement autonome grâce à des panneaux solaires nous paraissait relever de la science-fiction. Cependant, aujourd'hui, la technologie ne s'arrête pas, l'efficacité de la production d'électricité augmente constamment, le coût de l'équipement diminue, ce qui permet à de nombreux propriétaires de résoudre complètement les problèmes d'approvisionnement en énergie des maisons privées à l'aide de telles batteries.

Les centrales solaires sont très populaires dans les pays d’Europe occidentale, où le coût du kilowattheure d’énergie consommée est extrêmement élevé. Par conséquent, de nombreux propriétaires, afin d'économiser de l'argent, installent des panneaux solaires sur le toit de leur maison privée, qui couvrent entièrement leurs besoins en électricité.

Beaucoup d’entre nous ont du mal à comprendre la quantité d’énergie nécessaire à une centrale solaire et combien coûtera l’installation d’un tel équipement. Lors des calculs, il faut partir principalement des indicateurs généraux de consommation électrique dans une maison privée. Ainsi, pour une maison de campagne où seuls quelques appareils électriques sont utilisés, un petit réfrigérateur et une télévision fonctionnent, une batterie solaire d'une puissance de 250 W suffira. Mais pour créer une station à part entière, une puissance de panneau de 1 000 W ou plus est nécessaire.

Le coût du matériel utilisé dépendra directement du nombre de panneaux, de leur capacité totale, du contrôleur utilisé et de la présence ou non d'une batterie. C'est la batterie qui est l'élément le plus cher de l'ensemble de la station solaire, alors que de tels appareils tombent souvent en panne, ont une courte durée de vie et doivent être remplacés tous les 3 à 4 ans.

Dans les pays occidentaux, où la possibilité pour un propriétaire de vendre de l'électricité à l'État est inscrite au niveau législatif, le propriétaire peut rejeter de l'électricité sur le réseau général, puis la reprendre au même prix préférentiel sur le réseau général en conséquence ; l'utilisation de piles n'est pas nécessaire. Cela permet de réduire considérablement le coût global d'installation d'une centrale électrique totalement autonome dans une maison privée, qui couvre tous les besoins énergétiques du propriétaire.

En Russie, il est également théoriquement possible de vendre au réseau public l’électricité produite par un panneau solaire, mais le coût d’achat de l’électricité par l’État n’est pas trop élevé. Par la suite, nous serons obligés de prendre la tension dont nous avons besoin sur le réseau électrique général à un prix plusieurs fois supérieur au prix auquel l'État nous l'achète. En conséquence, pour résoudre ce problème, il est encore nécessaire d'installer des batteries qui stockeront l'énergie générée.

Les installations les plus simples de stations solaires, dotées de batteries et d'un contrôleur destinés à l'alimentation électrique des maisons de campagne, coûteront environ 60 000 à 80 000 roubles. Mais pour fournir de l'électricité à une maison privée d'une superficie de 200 à 300 mètres carrés, où les gens vivent toute l'année, une puissance de station de mille watts ou plus sera nécessaire. Un tel système est obligatoirement équipé d'une batterie, ce qui entraîne une augmentation significative du coût de l'équipement. En moyenne, l'achat d'une station solaire de haute qualité construite sur des composants fiables coûtera entre 400 000 et 600 000 roubles ou plus.

L’investissement est-il rentable ?

Beaucoup d’entre nous se demandent si les coûts liés à l’installation d’une station solaire dans une maison de campagne ou une maison privée en valent la peine. Les installations modernes, construites sur des batteries de dernière génération, permettent de produire de l'électricité à un coût minimal, tout en étant durables et capables d'être amorties en 5 à 6 ans d'utilisation active.

S'il est nécessaire d'utiliser des stations solaires avec batterie, le coût de ces équipements augmente considérablement en conséquence, la période de retour sur investissement peut atteindre 12 à 15 ans ; Lors du fonctionnement de l'équipement, il sera invariablement nécessaire de remplacer les batteries et d'entretenir les panneaux, ce qui sera la clé d'un fonctionnement sans problème et durable de l'équipement.

Aujourd'hui, vous pouvez trouver des panneaux solaires et tout l'équipement nécessaire en vente auprès de fabricants d'Europe occidentale et chinois. Ces dernières années, les entreprises chinoises ont considérablement amélioré leur qualité, alors que le coût de ces stations est traditionnellement abordable. En achetant des batteries auprès de fabricants chinois, vous pouvez non seulement réduire vos coûts, mais également résoudre par la suite les problèmes d'approvisionnement énergétique de votre maison, en garantissant une autonomie complète et en évitant de connecter votre maison à divers services publics.

La centrale solaire domestique est une technologie prometteuse, qui est déjà très apprécié des estivants et des propriétaires de maisons privées. En installant une station solaire sur le toit de votre maison, vous pouvez résoudre complètement les problèmes d'approvisionnement en énergie et le coût d'un tel équipement ne sera pas trop élevé. Il suffit de choisir la bonne puissance des panneaux, de les installer correctement, en les connectant au réseau via un contrôleur et une batterie appropriée.

J'ai décidé de présenter à votre attention un article sur comment faire centrale solaire de tes propres mains.

La conception diffère des centrales électriques similaires remplissage électronique amélioré:

les batteries ont une grande capacité;
contrôleur de charge efficace ;
sécurité électrique améliorée;
plus de sorties ;
Des affichages numériques indiquent la quantité d'électricité consommée et générée.

Si vous souhaitez réaliser une centrale électrique ou êtes simplement intéressé par la structure de cet appareil, alors cet article vous intéressera.

Étape 1 : Ce qui est nécessaire pour construire un tel système

La première chose que vous devez faire lorsque vous commencez à planifier un projet est décider, lequel pouvoir vous souhaitez recevoir du système. Ce serait formidable de fournir de l'électricité à toute la maison, mais ce système serait alors coûteux et perdrait sa mobilité. Ma centrale électrique ne peut alimenter qu'un petit téléviseur LCD, quelques ampoules à économie d'énergie de 12 W, un récepteur numérique, un lecteur CD et une radio. Il est également possible de recharger des téléphones portables et autres appareils à faible consommation.

Il est très important de déterminer les prix des composants qui seront utilisés dans le projet. Je voulais tout faire au mieux, j'ai donc choisi le contrôleur de charge Morningstar PS-30M 30 Amp.

Ce contrôleur de charge utilise un modulateur de largeur d'impulsion pour charger la batterie en douceur une fois que le système est complètement chargé.

Pour que la batterie ait été achetée deux chevaux de Troie T-105, dans une 6 V, et la tension totale 12 V Et 225 Ah. La capacité de la batterie est énorme et suffisante pour alimenter un grand nombre d’appareils électriques.

L'importance du choix des principaux éléments du système réside dans le fait que leurs paramètres sont nécessaires pour calculer la quantité d'énergie générée. Le téléviseur LCD et le récepteur consomment 2,2 A CC à 12 V, l'éclairage économe en énergie ne consomme que 1 A pour une ampoule de 12 W. Alors que le téléphone/GPS consomme beaucoup moins d'énergie pendant la charge.

En utilisant le téléviseur 3 heures par jour, il consommera 6,6 Ah. L'éclairage pendant 4 à 5 heures consomme jusqu'à 4 Ah, tandis que le chargement d'appareils portables consommera 2 Ah. La valeur totale sera de 12,6 Ah. La charge de la batterie à décharge profonde ne doit pas descendre en dessous 50% de pleine capacité. Pour prolonger la durée de vie de la batterie, le fonctionnement doit utiliser un cycle de décharge plus court. Une batterie de 30 Ah sera donc suffisante.

Dans ma région, la lumière du soleil tombe sur la terre pendant 6 heures. Par conséquent, pour restaurer la charge de la batterie, il faudra 50 W provenant des panneaux solaires et environ 5 heures d’activité solaire.

Utiliser la formule de puissance W = V*A, calculons le courant moyen du panneau solaire à une puissance maximale de 50 W/17 V = 2,94 A

Pour charger les batteries lors de l'utilisation de panneaux solaires, vous devez dépenser 13 Ah / 2,94 A = 4,76 heures de soleil direct.

Dans le monde réel, les choses seront différentes :

Les panneaux sont recouverts de revêtements protecteurs ;
Météo Couverte;
Température de la batterie ;
Section du fil ;
Longueur du câblage ;
Autres pertes.

Il est donc plus efficace d’utiliser une batterie avec une charge capacitive élevée. Dans ce cas, un tel système peut être utilisé plusieurs fois, sans conséquences sur ses éléments, si les conditions météorologiques du lendemain ne sont pas propices à une recharge efficace par panneaux solaires. 225 Ah, c’est plus que suffisant, mais il vaut mieux en avoir plus que ce dont vous avez besoin.

Étape 2 : Planifier le projet

La prochaine étape consiste à planifier à quoi ressemblera le projet. En expérimentant différentes options de conception d’installation, diverses conceptions ont été développées. Microsoft Word a été utilisé pour la conception. Cela vous aidera à comprendre l’emplacement des composants et mettra en évidence les aspects de la conception qui ne seront pas fonctionnels.

Deux ont été achetés Turnigy wattmètre, qui sont le plus souvent utilisés dans la modélisation aéronautique. Ces compteurs intelligents affichent la tension, le courant, les wattheures, les ampères-heures, la tension minimale et la consommation de courant maximale, idéal pour une utilisation dans un système de panneaux solaires. À l'aide d'un appareil, il sera possible de contrôler la quantité de watts d'énergie et le nombre d'ampères-heures par jour produits par les panneaux solaires, et l'autre - combien de watts sont utilisés et combien de charge capacitive reste dans les batteries.

Après diverses options de disposition des éléments montés dans des compartiments séparés, des batteries externes et internes, des installations larges et étroites, une option a été adoptée avec un tableau de bord incliné, un contrôleur de charge monté verticalement et un bloc de batteries séparé pour faciliter le transport.

Étape 3 : Fabrication du boîtier de la batterie

La première étape consiste à créer une batterie externe. Utilisé pour le bâtiment panneaux de particules de 12 mm, le poids total de la structure, batteries comprises, était 56 kg. Des rouleaux et des poignées sont installés pour déplacer l'unité.

Ayant les dimensions de l'installation, nous dessinerons une grande feuille d'aggloméré. Ensuite, nous découpons les éléments des armoires et les assemblons, comme le montrent les images.

Étape 4 : Unité principale

Une fois la batterie assemblée, il était temps de construire la partie principale. Nous répétons la procédure : marquons une grande feuille d'aggloméré par taille. Découpez tout à l'aide scie à bois.

C’est le moyen le plus simple de couper de longues lignes droites. Cela divise un gros morceau de panneau de particules en morceaux plus petits et faciles à gérer. Après avoir utilisé une scie à bois, vous devez utiliser papier de verre pour enlever les bavures.

Au lieu d'une scie, vous pouvez utiliser scie sauteuse, le travail sera plus rapide et plus facile, mais les lignes de la scie sauteuse peuvent ne pas être aussi fluides.

Une fois tous les éléments du panneau découpés, il est nécessaire de vérifier la conformité des dimensions et des formes avec le modèle de plan élaboré. Nous utilisons des barres pour le cadre de l'appareil 20*20mm, pour les connecter nous utiliserons 30 millimètres des vis.

Après avoir terminé la structure principale, nous procédons à l'installation des composants électroniques. Nous installons d'abord les connecteurs sur le panneau avant, car ils sont plus faciles à installer. La connexion comprend deux prises pour les fiches et trois pour le chargement de la voiture, qui sont les plus adaptées pour alimenter des appareils directement à partir de 12 V.

Voici ce que nous connectons :

commutateurs ;
Radio;
Contrôleurs de charge ;
Compteurs.

Les compteurs fournis par Turnigy sont logés dans un boîtier en plastique qui se retire facilement en retirant quatre petites vis. Les écrans LCD des compteurs sont soudés directement à la carte, ce qui signifie qu'il n'est pas nécessaire de souder un câble entre l'écran et les plots de la puce.

Pour les écrans de protection des compteurs, nous utiliserons Plexiglas de 3 mm. Pour le couper, vous pouvez utiliser couteau ou scie Par métal. Les cadres en verre de sécurité sont montés sur le panneau avant et fixés à chaud colle thermofusible.

Le projet utilise des interrupteurs en métal chromé à deux positions de fonctionnement. Des anneaux LED colorés éclairent les prises de charge 12 V.

Le contrôleur de charge est simplement boulonné au panneau arrière. L'élément le plus coûteux du projet sont les batteries, elles nécessitent donc un soin particulier.

L'arrière de l'unité offre une multitude de ports, huit entrées/sorties radio dont quatre sorties haut-parleur, deux sorties préampli, une entrée microphone et une sortie caisson de basses.

Dans cet article, je veux vous expliquer comment assembler indépendamment une petite centrale électrique autonome à l'aide de panneaux solaires, ce dont vous aurez besoin pour cela et pourquoi vous avez choisi certains composants de la centrale électrique. Disons que nous devons installer l'électricité dans (une maison de campagne, une caravane de sécurité, un garage, etc.), mais que le budget est limité et que nous voulons obtenir au moins quelque chose pour un minimum d'argent. Et nous avons au minimum besoin de lumière, d’électricité et de recharge pour les petits appareils électroniques, et parfois nous souhaitons aussi, par exemple, utiliser des outils électriques.

Centrale solaire

Photo de panneaux solaires sur le toit de la maison, deux panneaux de 100 watts chacun

Pour cela, il nous faudra au minimum des panneaux solaires de 200-300 watts, bien sûr, 100 watts au total, et encore moins si on a besoin de très peu d'énergie. Mais il vaut mieux le prendre avec une réserve, et vous déciderez immédiatement pour quelle tension construire le système. Par exemple, si vous souhaitez tout alimenter à partir d'une tension de 12 volts, il est préférable d'acheter des panneaux de 12 volts, et si tout est alimenté via un onduleur, le système peut coûter 24/48 volts. Par exemple, deux panneaux de 100 watts chacun, qui peuvent fournir 700 à 800 watts d'énergie par heure de clarté. Quand il y a du soleil ici et qu'il y a beaucoup d'énergie d'un panneau, mais il est préférable de prendre 2-3 pièces à la fois pour que par temps nuageux et en hiver il y ait aussi de l'énergie, car par temps nuageux, la production chute de 5 -20 fois et plus il y a de panneaux, mieux c'est.

Il y a beaucoup d'électronique et divers chargeurs pour 12 volts, la plupart de nos voitures ont un réseau de bord 12v et pour cette tension il y a presque tout, et c'est disponible. Par exemple, les bandes LED fonctionnent à partir de 12 V, ce qui est bien adapté à l'éclairage ; il existe des ampoules LED 12 V dans n'importe quel magasin. De plus, pour charger les téléphones et les tablettes, il existe des adaptateurs de voiture qui transforment le 12/24 V en 5 V. De tels adaptateurs ont soit une, soit deux sorties USB, soit avec un fil pour un modèle de téléphone ou de tablette spécifique, en général, il n'y a aucun problème pour charger l'électronique à partir de 12 volts ;

Si vous avez besoin d'alimenter un ordinateur portable à partir de 12 volts, il existe également des adaptateurs de charge pour voiture qui transforment le 12 V en 19 V. En général, presque tout peut être alimenté en douze volts, même les chaudières, les réfrigérateurs et les bouilloires électriques. Il existe également des téléviseurs 12 volts, d'une diagonale de 15 à 19 pouces, généralement placés dans la cuisine. Mais bien sûr, si la puissance des panneaux solaires est faible et la capacité des batteries est également faible, on ne peut pas compter sur une utilisation constante de consommateurs puissants, sauf peut-être en été. consommateurs de photos pour 12v

Appareils et adaptateurs 12 V

Par exemple, certains types de convertisseurs fonctionnant sur 12 volts, et certains appareils fonctionnant sur 12 volts, comme une bouilloire, une chaudière, un réfrigérateur. éclairage 12 volts

Si vous faites tout à 12 V, il y a un avantage à économiser de l'électricité, car un onduleur 12/220 volts a également un rendement d'environ 85 à 90 % et les onduleurs bon marché consomment 0,2 à 0,5 A au ralenti, soit 3 à 6. watt/heure, soit 70 à 150 watts par jour. Convenez que vous ne voulez pas gaspiller 70 à 150 watts d'énergie par jour comme ça, par exemple, cela suffit pour qu'une ampoule LED brille pendant quelques heures de plus, que le téléviseur fonctionne pendant 5 à 7 heures, vous pouvez recharger votre téléphone vingt fois avec cette énergie. De plus, lorsque vous travaillez sur un onduleur, 10 à 15 % de l'énergie est perdue et, par conséquent, la quantité totale d'énergie perdue sur l'onduleur est importante. Et ce n’est particulièrement pas rationnel lorsque l’on transforme le 12 volts en 220 volts, puis que l’on branche une alimentation de 12 volts ou 5 volts dans la prise. Dans ce cas, le rendement de l’ensemble du système est très faible car une grande quantité d’énergie est dépensée pour les convertisseurs.

Le seul inconvénient est qu'il existe peu d'outils électriques à 12 volts, et ce n'est pas répandu ; il est également difficile de trouver des réfrigérateurs, des pompes, etc. l'électronique, alors sans onduleur 12/220 volts ne suffit pas. Et ici, vous devez tenir compte du fait que l'onduleur lui-même est efficace et que certains appareils ne sont pas particulièrement économiques. Tout cela implique la nécessité d’augmenter la capacité des batteries et la puissance des panneaux solaires proportionnellement à la consommation.

Il semble y avoir deux options : soit tout optimiser à une basse tension de 12 volts, soit alors tout transférer immédiatement à 220 volts. Eh bien, vous pouvez aussi simplement installer un onduleur et l'utiliser en cas de besoin, et alimenter tout ce qui fonctionne en permanence (lumières, téléviseur, chargeurs) à partir de 12 volts. Dans ce cas, même un onduleur bon marché avec une onde sinusoïdale modifiée peut convenir.

Les pompes et les réfrigérateurs refusent souvent de fonctionner via des onduleurs à onde sinusoïdale modifiée, car la forme de fréquence et de tension ne convient pas aux équipements exigeants. Mais toutes les ampoules de 220 volts, les outils électriques (perceuses, meuleuses, etc.) et les appareils électroniques dotés d'alimentations à découpage (téléviseurs modernes et autres appareils électroniques) fonctionnent normalement grâce à de tels onduleurs. En général, pour s'assurer qu'il n'y a pas de problèmes, il est préférable de prendre immédiatement un onduleur avec une onde sinusoïdale pure en sortie, sinon si quelque chose tombe en panne à cause de l'onduleur, la perte sera alors supérieure aux économies.

Contrôleur de charge de batterie, onduleurs

Malgré le fait que, par exemple, nous disposons d'une petite puissance de panneaux solaires, il est préférable de prendre un contrôleur avec une double réserve de puissance, surtout si vous achetez un contrôleur bon marché. Une défaillance du contrôleur peut entraîner bien d’autres problèmes : elle peut endommager les batteries ou les charger de manière incorrecte, ce qui entraîne une perte rapide de leur capacité. De plus, si le contrôleur fournit toute la tension de la coentreprise au réseau, alors l'électronique alimentée en 12 V peut se détériorer, puisque la coentreprise fournit jusqu'à 20 volts au ralenti. En savoir plus sur les contrôleurs - Contrôleurs pour panneaux solaires

À propos, si vous alimentez tout via un onduleur, le système peut être construit non seulement à 12 volts, mais aussi, par exemple, à 24 ou 48 volts. La principale différence est que l’épaisseur des fils requise est bien moindre puisque le courant traversant les fils sera moindre. Par exemple, si nous avons un système de 12 volts, le courant de charge à travers les fils atteindra jusqu'à 12 ampères, et s'il passe par un contrôleur MPPT, alors jusqu'à 18A. Et pour que les fils ne chauffent pas et qu'il n'y ait pas de pertes, la section du fil doit être épaisse, et plus les panneaux solaires sont éloignés des batteries, plus le fil doit être épais.

Ainsi, par exemple, pour un courant de 6 ampères, la section du fil doit être de 4 à 6 kV. et si nous avons un courant de 12A, alors nous avons déjà besoin d'un fil de 10-12 kW. Et si nous avons 50 Ampères, alors les fils doivent être plus épais que les fils de soudage (50 m²) pour qu'ils ne chauffent pas et qu'il n'y ait pas de pertes. Ainsi, afin d'économiser de l'épaisseur et de ne pas gaspiller d'énergie, le système est construit sur 24 V 48 V. Dans le cas du 48 volts, l'épaisseur du fil peut être réduite de quatre fois, ce qui permettra d'économiser beaucoup d'argent. Et il existe des onduleurs pour 24 V et 48 V. Il y a aussi des contrôleurs, je pense que vous l'avez compris, l'essentiel c'est des économies de fils et moins de pertes dans le transport de l'électricité des panneaux solaires aux batteries.

Il existe deux types de contrôleurs, les contrôleurs MPPT et PWM. Le premier type peut extraire jusqu’à 98 % de l’énergie des panneaux solaires, mais il est plus cher. Mais les contrôleurs PWM sont simples et se chargent avec le courant disponible, c'est-à-dire qu'avec eux, la puissance des panneaux solaires n'est que de 60 à 70 %. Le contrôleur MPPT fonctionne mieux en plein soleil et produit un courant inférieur de 14 V et plus à partir de la haute tension du SP. Et le PWM ordinaire ne peut pas être converti, mais par temps nuageux, lorsque le courant provenant des panneaux est très faible, de tels contrôleurs fournissent un peu plus d'énergie aux batteries.

Je ne pense pas qu'il soit possible de définir clairement quel contrôleur acheter ici, certaines personnes ont besoin de prendre toute l'énergie du soleil, tandis que d'autres, lorsque le soleil brille, ont déjà beaucoup d'énergie, mais par temps nuageux, elles veulent au moins un peu plus, mais plus. En principe, si vous achetez un autre panneau solaire au lieu du coûteux MPPT, alors l'avantage du MPPT sera compensé, et en plus, il y aura plus d'avantages par temps nuageux. Personnellement, je suis plus enclin aux contrôleurs conventionnels, car lorsqu'il y a du soleil, il n'y a nulle part où mettre l'énergie, et lorsqu'il n'y a pas de soleil, un panneau solaire supplémentaire sera d'une grande aide. Par exemple, trois panneaux de 100 watts chacun donneront 18A avec un contrôleur conventionnel, et avec MPPT ils donneront 27A. Mais lorsque le temps est nuageux, alors trois panneaux via MPPT donneront, par exemple, 3A, et avec un contrôleur conventionnel ce sera déjà environ 3,6A, et si vous achetez un quatrième panneau au lieu de MPPT, alors 4,8A.

Je donne tout cela à titre d'exemple, la différence bien sûr pour une journée ensoleillée est de 18 et 27 A est grande, mais si même à 18 A les batteries sont encore chargées pendant la journée, alors pourquoi plus de puissance, de toute façon, quand le Le contrôleur est chargé, il éteindra les panneaux et ils seront simplement éclairés par le soleil. Mais quand il n’y a pas de soleil, vous vous contentez de l’ampère supplémentaire, c’est pourquoi il vaut mieux avoir plus de panneaux qu’un contrôleur coûteux.

À propos des batteries pour systèmes autonomes

Les batteries sont probablement la partie la plus chère et la plus importante du système, elles sont très capricieuses et se détériorent rapidement, il en existe de nombreux types et elles doivent être traitées avec soin, sinon elles perdent rapidement leur capacité et se détériorent. C'est pourquoi vous devez acheter un contrôleur intelligent afin qu'il puisse être configuré pour différents types, ou qu'il devrait déjà y avoir des paramètres préinstallés pour travailler avec différents types de batteries.

Par exemple, les batteries de démarrage des voitures perdent très rapidement leur capacité dans les systèmes autonomes, en seulement 1 à 2 ans et perdent déjà 90 % de leur capacité. Cela est dû à des décharges profondes, car les contrôleurs bon marché éteignent les consommateurs à 10 volts et les batteries de voiture ne sont pas conçues pour cela, donc si vous les utilisez, ne les déchargez pas à plus de 110,8-12,0 volts.

Les piles alcalines sont très durables, mais aussi très coûteuses. Et si les batteries au plomb ont une efficacité de 85 à 90 %, les batteries alcalines sont ici un peu inférieures, et si elles fonctionnent en chargeant et en déchargeant avec des courants élevés, leur efficacité se détériore sensiblement. De telles batteries ne sont pas rentables, surtout en hiver, car il y a déjà peu d'énergie entrante, et même les batteries produisent 30 % d'énergie en moins que ce qu'elles reçoivent des panneaux solaires. Bien qu’il semble désormais que des piles alcalines offrant une efficacité améliorée soient apparues, le tableau d’ensemble est le même.

Les batteries au lithium fer phosphate sont les plus prometteuses pour les systèmes autonomes : elles ont un rendement élevé de 95 à 98 % et en même temps ne craignent pas du tout la sous-charge, les décharges profondes et les courants de décharge-charge élevés. Mais ils sont également coûteux et nécessitent un système supplémentaire de surveillance de l’état des cellules BMS. Si une telle batterie est chargée ou déchargée en dessous du niveau requis, elle perd de manière irréversible sa capacité ou la cellule cesse complètement de fonctionner. Mais l'état de la batterie est surveillé par le BMS et il équilibre également la charge de la batterie, donc si quelque chose ne va pas, il protégera la batterie et éteindra tout, et elle ne se détériorera pas.

Vous ne pouvez pas tout décrire dans un seul article, mais j'ai essayé de mentionner et de décrire les choses principales afin que ce soit clair pour ceux qui ne sont pas du tout familiers avec cela. Vous pouvez en savoir plus dans d'autres articles de la section. Mais en général, pour le moment, à en juger par mon expérience, il est plus rentable de construire une petite centrale électrique sans onduleur et d'alimenter toute l'électronique à partir de 12 volts, et si tout est transféré à 220 volts, alors construire un système à 48 volts . Surtout en hiver, même un peu d’énergie supplémentaire est indispensable. De plus, cet hiver, j'ai des batteries au lithium fer phosphate (lifepo4), et évidemment l'énergie en général est sensiblement plus élevée que lors de l'utilisation de batteries de voiture, et les lifepo4 ne se sont pas du tout détériorées et il n'y a pas de perte de capacité, même si elles n'ont pas été chargées pendant un mois entier avant la fin et ont été constamment déchargés jusqu'à l'arrêt.

Depuis des décennies, l’humanité recherche des sources d’énergie alternatives capables de remplacer au moins partiellement celles existantes. Et les plus prometteuses de toutes semblent aujourd’hui être au nombre de deux : l’énergie éolienne et l’énergie solaire.

Certes, ni l'un ni l'autre ne peuvent assurer une production continue. Cela est dû à la variabilité de la rose des vents et aux fluctuations quotidiennes, météorologiques et saisonnières de l'intensité du flux solaire.

L'industrie énergétique actuelle propose trois méthodes principales de production d'énergie électrique, mais toutes sont nocives pour l'environnement d'une manière ou d'une autre :

Industrie de l’énergie électrique à combustible- le plus polluant pour l'environnement, accompagné d'émissions importantes de dioxyde de carbone, de suies et de chaleur inutile dans l'atmosphère, provoquant une réduction de la couche d'ozone. L'extraction de ressources combustibles cause également des dommages importants à l'environnement.
Hydroélectricité est associée à des changements paysagers très importants, à l'inondation de terres utiles et à des dommages aux ressources halieutiques.
Pouvoir nucléaire- le plus respectueux de l'environnement des trois, mais nécessite des coûts très importants pour maintenir la sécurité. Tout accident peut être associé à des dommages irréparables et à long terme à la nature. En outre, des mesures spéciales sont nécessaires pour l'élimination des déchets de combustible usé.

À proprement parler, il existe plusieurs façons d'obtenir de l'électricité à partir du rayonnement solaire, mais la plupart d'entre elles utilisent sa conversion intermédiaire en énergie mécanique, en faisant tourner l'arbre du générateur, et ensuite seulement en énergie électrique.

De telles centrales existent, elles utilisent des moteurs à combustion externe Stirling, elles ont un bon rendement, mais elles présentent aussi un inconvénient important : pour capter le plus d'énergie du rayonnement solaire possible, il faut fabriquer d'énormes miroirs paraboliques avec des systèmes de suivi du rayonnement solaire. position du soleil.

Il faut dire qu’il existe des solutions pour améliorer la situation, mais elles sont toutes assez coûteuses.

Il existe des méthodes permettant de convertir directement l’énergie lumineuse en courant électrique. Et bien que le phénomène de l'effet photoélectrique dans le sélénium semi-conducteur ait été découvert dès 1876, ce n'est qu'en 1953, avec l'invention de la photocellule au silicium, qu'est apparue la réelle possibilité de créer des cellules solaires pour produire de l'électricité.

A cette époque, une théorie émergeait déjà qui permettait d'expliquer les propriétés des semi-conducteurs et de créer une technologie pratique pour leur production industrielle. Jusqu’à présent, cela a abouti à une véritable révolution des semi-conducteurs.

Le fonctionnement d’une batterie solaire repose sur l’effet photoélectrique d’une jonction p-n semi-conductrice, qui est essentiellement une diode au silicium ordinaire. Lorsqu'il est allumé, une phototension de 0,5 ~ 0,55 V apparaît à ses bornes.

Lors de l’utilisation de générateurs électriques et de batteries, il est nécessaire de prendre en compte les différences qui existent entre eux. En connectant un moteur électrique triphasé au réseau approprié, vous pouvez tripler sa puissance de sortie.

En suivant certaines recommandations, avec des coûts minimes en termes de ressources et de temps, vous pouvez fabriquer la partie puissance d'un convertisseur d'impulsions haute fréquence pour les besoins domestiques. Vous pouvez étudier les schémas structurels et de circuit de ces alimentations.

Structurellement, chaque élément d'une batterie solaire se présente sous la forme d'une plaquette de silicium d'une superficie de plusieurs cm2, sur laquelle sont formées de nombreuses photodiodes de ce type connectées en un seul circuit. Chacune de ces plaques est un module distinct qui produit une certaine tension et un certain courant lorsqu'il est exposé à la lumière du soleil.

En connectant de tels modules à une batterie et en combinant leur connexion parallèle-série, vous pouvez obtenir une large gamme de valeurs de puissance de sortie.

Les principaux inconvénients des panneaux solaires :

Grande irrégularité et irrégularité de la production d'énergie en fonction de la météo et de la hauteur saisonnière du soleil.
Limite la puissance de la batterie entière si au moins une partie de celle-ci est ombragée.
Dépendance à la direction du soleil à différents moments de la journée. Pour utiliser la batterie le plus efficacement possible, vous devez vous assurer qu'elle est toujours orientée vers le soleil.
En relation avec ce qui précède, la nécessité de stocker l’énergie. La plus grande consommation d'énergie se produit à un moment où sa production est minime.
Grande surface requise pour une structure de puissance suffisante.
La fragilité de la conception de la batterie, la nécessité de nettoyer constamment sa surface de la saleté, de la neige, etc.
Les modules solaires fonctionnent plus efficacement à 25°C. Pendant leur fonctionnement, ils sont chauffés par le soleil à une température beaucoup plus élevée, ce qui réduit considérablement leur efficacité. Pour maintenir une efficacité optimale, la batterie doit être maintenue au frais.

Il convient de noter que des développements de cellules solaires utilisant les derniers matériaux et technologies apparaissent constamment. Cela permet d'éliminer progressivement les inconvénients inhérents aux panneaux solaires ou de réduire leur impact. Ainsi, le rendement des cellules les plus récentes utilisant des modules organiques et polymères a déjà atteint 35% et on s'attend à atteindre 90%, ce qui permet d'obtenir beaucoup plus de puissance avec les mêmes dimensions de batterie, ou, tout en maintenant l'efficacité énergétique, pour réduire considérablement les dimensions de la batterie.

À propos, le rendement moyen d'un moteur de voiture ne dépasse pas 35 %, ce qui suggère que les panneaux solaires sont assez efficaces.

Il existe des développements d'éléments basés sur la nanotechnologie qui fonctionnent de la même manière sous différents angles de lumière incidente, ce qui élimine le besoin de leur positionnement.

Ainsi, on peut aujourd'hui parler des avantages des panneaux solaires par rapport aux autres sources d'énergie :

Pas de conversions d'énergie mécanique ni de pièces mobiles.
Coûts d'exploitation minimes.
Durabilité 30~50 ans.
Fonctionnement silencieux, pas d'émissions nocives. Écologique.
Mobilité. La batterie pour alimenter un ordinateur portable et charger la batterie d'une lampe de poche LED tiendra dans un petit sac à dos.
Indépendance de la présence de sources de courant constant. La possibilité de recharger les batteries des gadgets modernes sur le terrain.
Peu exigeant envers les facteurs externes. Les cellules solaires peuvent être placées n’importe où, dans n’importe quel paysage, à condition qu’elles reçoivent suffisamment de lumière solaire.

Dans les régions équatoriales de la Terre, le flux moyen d’énergie solaire est en moyenne de 1,9 kW/m2. Dans le centre de la Russie, elle se situe entre 0,7 et 1,0 kW/m2. Le rendement d'une photocellule classique en silicium ne dépasse pas 13%.

Comme le montrent les données expérimentales, si une plaque rectangulaire est dirigée avec son plan vers le sud, jusqu'au point de maximum solaire, alors sur une journée ensoleillée de 12 heures, elle ne recevra pas plus de 42 % du flux lumineux total en raison d'un changement dans son angle d'incidence.

Cela signifie qu'avec un flux solaire moyen de 1 kW/m2, une efficacité de 13 % de la batterie et son efficacité totale de 42 % peuvent être obtenues en 12 heures pas plus de 1000 x 12 x 0,13 x 0,42 = 622,2 Wh, soit 0,6 kWh. par jour à partir de 1 m 2. Cela suppose une journée entièrement ensoleillée, par temps nuageux, c'est beaucoup moins et pendant les mois d'hiver, cette valeur doit être divisée par 3 supplémentaires.

En tenant compte des pertes de conversion de tension, d'un circuit d'automatisation qui fournit un courant de charge optimal aux batteries et les protège de la surcharge, ainsi que d'autres éléments, le chiffre de 0,5 kWh/m 2 peut être pris comme base. Avec cette énergie, vous pouvez maintenir un courant de charge de batterie de 3 A à une tension de 13,8 V pendant 12 heures.

Autrement dit, pour charger une batterie de voiture complètement déchargée d'une capacité de 60 Ah, il faudra un panneau solaire de 2 m2, et pour 50 Ah - environ 1,5 m2.

Afin d'obtenir une telle puissance, vous pouvez acheter des panneaux prêts à l'emploi produits dans la plage de puissance électrique de 10 à 300 W. Par exemple, un panneau de 100 W pour une journée de 12 heures, en tenant compte du coefficient de 42 %, fournira 0,5 kWh.

Un tel panneau de fabrication chinoise en silicium monocristallin présentant de très bonnes caractéristiques coûte désormais environ 6 400 roubles sur le marché. Moins efficace en plein soleil, mais ayant de meilleures performances par temps nuageux, polycristallin - 5 000 roubles.

Si vous possédez certaines compétences dans l'installation et le soudage d'équipements électroniques, vous pouvez essayer d'assembler vous-même une telle batterie solaire. Dans le même temps, il ne faut pas compter sur un gain de prix très important ; de plus, les panneaux finis sont de qualité usine, tant les éléments eux-mêmes que leur assemblage.

Mais la vente de tels panneaux n'est pas organisée partout, et leur transport nécessite des conditions très strictes et coûtera assez cher. De plus, avec l'autofabrication, il devient possible, en commençant petit, d'ajouter progressivement des modules et d'augmenter la puissance de sortie.

Sélection de matériaux pour créer un panneau

Les magasins en ligne chinois, ainsi que les enchères eBay, proposent le plus large choix d'éléments pour l'auto-fabrication de panneaux solaires avec tous les paramètres.

Même dans un passé récent, les artisans achetaient des plaques qui avaient été rejetées lors de la production, présentaient des éclats ou d'autres défauts, mais étaient nettement moins chères. Ils sont assez efficaces, mais ont une puissance de sortie légèrement réduite. Compte tenu de la baisse constante des prix, cela n’est désormais guère conseillé. Après tout, en perdant en moyenne 10 % de puissance, nous perdons également en surface effective du panneau. Et l'apparence de la batterie, constituée de plaques avec des morceaux cassés, semble assez artisanale.

Vous pouvez également acheter de tels modules dans les magasins en ligne russes, par exemple, molotok.ru propose des éléments polycristallins avec des paramètres de fonctionnement à un flux lumineux de 1,0 kW/m2 :

Tension : au ralenti - 0,55 V, en fonctionnement - 0,5 V.
Courant : court-circuit - 1,5 A, fonctionnement - 1,2 A.
Puissance de fonctionnement - 0,62 W.
Dimensions - 52x77 mm.
Prix 29 roubles.

Conseil : Il faut tenir compte du fait que les éléments sont très fragiles et que certains d'entre eux peuvent être endommagés lors du transport, il faudra donc lors de votre commande prévoir une certaine réserve pour leur quantité.

Fabriquer une batterie solaire pour votre maison de vos propres mains

Pour fabriquer un panneau solaire, nous avons besoin d'un cadre adapté, que vous pouvez fabriquer vous-même ou en récupérer un tout fait. Le meilleur matériau à utiliser est le duralumin ; il n’est pas sujet à la corrosion, ne craint pas l’humidité et est durable. Avec un traitement et une peinture appropriés, l'acier et même le bois conviennent pour se protéger des précipitations atmosphériques.

Conseil : Il ne faut pas réaliser le panneau très grand : il sera gênant d'assembler les éléments, d'installer et d'entretenir. De plus, les petits panneaux ont un faible vent et peuvent être placés plus facilement aux angles requis.

Nous calculons les composants

Décidons des dimensions de notre cadre. Pour charger une batterie acide de 12 volts, il faut une tension de fonctionnement d’au moins 13,8 V Prenons comme base 15 V. Pour ce faire, nous devrons connecter 15 V / 0,5 V = 30 éléments en série.

Astuce : La sortie du panneau solaire doit être connectée à la batterie via une diode de protection pour éviter qu'elle ne s'auto-décharge à travers les cellules solaires la nuit. La sortie de notre panneau sera donc : 15 V – 0,7 V = 14,3 V.

Pour obtenir un courant de charge de 3,6 A, nous devons connecter trois de ces chaînes en parallèle, soit 30 x 3 = 90 éléments. Cela nous coûtera 90 x 29 roubles. = 2610 roubles.

Astuce : les éléments des panneaux solaires sont connectés en parallèle et en série. Il est nécessaire de maintenir l'égalité du nombre d'éléments dans chaque chaîne séquentielle.

Avec ce courant, nous pouvons fournir un mode de charge standard pour une batterie complètement déchargée d'une capacité de 3,6 x 10 = 36 Ah.

En réalité, ce chiffre sera inférieur en raison de l’ensoleillement inégal tout au long de la journée. Ainsi, pour charger une batterie de voiture standard de 60 Ah, nous devrons connecter deux de ces panneaux en parallèle.

Ce panneau peut nous fournir une puissance électrique de 90 x 0,62 W ≈ 56 W.

Soit lors d'une journée ensoleillée de 12 heures, en tenant compte du facteur de correction de 42% 56 x 12 x 0,42 ≈ 0,28 kWh.

Plaçons nos éléments en 6 rangées de 15 pièces. Pour installer tous les éléments, nous avons besoin d'une surface :

Longueur - 15 x 52 = 780 mm.
Largeur - 77 x 6 = 462 mm.

Pour accueillir librement toutes les plaques, nous prendrons les dimensions de notre cadre : 900×500 mm.

Astuce : S'il existe des cadres prêts à l'emploi avec d'autres dimensions, vous pouvez recalculer le nombre d'éléments conformément aux contours donnés ci-dessus, sélectionner des éléments d'autres tailles standards et essayer de les placer en combinant la longueur et la largeur des rangées.

Nous aurons également besoin de :

Fer à souder électrique 40 W.
Soudure, colophane.
Fil d'installation.
Mastic silicone.
Ruban adhésif double face.

Étapes de fabrication

Pour installer le panneau, il est nécessaire de préparer un lieu de travail plat d'une surface suffisante avec un accès pratique de tous les côtés. Il est préférable de placer les plaques d'éléments elles-mêmes séparément sur le côté, où elles seront protégées des impacts et des chutes accidentels. Ils doivent être pris avec précaution, un à la fois.

Les dispositifs à courant résiduel améliorent la sécurité de votre système électrique domestique en réduisant le risque de choc électrique et d'incendie. Une connaissance détaillée des caractéristiques des différents types d'interrupteurs à courant différentiel vous sera utile pour les appartements et les maisons.

Lors de l'utilisation d'un compteur électrique, des situations surviennent lorsqu'il doit être remplacé et reconnecté - vous pouvez lire à ce sujet.

Généralement, pour produire un panneau, ils utilisent la méthode consistant à coller des plaques d'éléments pré-soudés en un seul circuit sur un substrat de base plat. Nous proposons une autre option :

Nous l'insérons dans le cadre, le fixons bien et scellons les bords avec du verre ou un morceau de plexiglas.
Nous y disposons les plaques d'éléments dans l'ordre approprié, en les collant avec du ruban adhésif double face : le côté travail au verre, la soudure mène à l'arrière du cadre.
En plaçant le cadre sur la table avec le verre vers le bas, nous pouvons facilement souder les bornes des éléments. Nous réalisons l'installation électrique conformément au schéma électrique choisi.
Nous collons enfin les plaques au dos avec du ruban adhésif.
Nous mettons une sorte de coussin amortisseur : feuille de caoutchouc, carton, panneaux de fibres, etc.
Nous insérons le mur du fond dans le cadre et le scellons.

Si vous le souhaitez, au lieu du mur du fond, vous pouvez remplir le cadre à l'arrière avec une sorte de composé, par exemple de l'époxy. Certes, cela éliminera la possibilité de démonter et de réparer le panneau.

Bien entendu, une batterie de 50 W ne suffit pas à alimenter même une petite maison. Mais avec son aide, il est déjà possible d'y mettre en œuvre un éclairage à l'aide de lampes LED modernes.

Pour une existence confortable d'un citadin, il faut désormais au moins 4 kWh d'électricité par jour. Pour une famille - selon le nombre de ses membres.

Par conséquent, le panneau solaire d’une maison privée pour une famille de trois personnes devrait fournir 12 kWh. Si la maison est censée être alimentée en électricité uniquement à partir de l'énergie solaire, nous aurons besoin d'une batterie solaire d'une superficie d'au moins 12 kWh / 0,6 kWh/m2 = 20 m2.

Cette énergie doit être stockée dans des batteries d'une capacité de 12 kWh / 12 V = 1000 Ah, soit environ 16 batteries de 60 Ah chacune.

Pour le fonctionnement normal d'une batterie avec panneau solaire et sa protection, un contrôleur de charge est nécessaire.

Pour convertir 12 VDC en 220 VAC, vous aurez besoin d'un onduleur. Bien qu'il existe déjà sur le marché une quantité suffisante d'équipements électriques pour des tensions de 12 ou 24 V.

Astuce : Dans les réseaux d'alimentation basse tension, les courants fonctionnent à des valeurs nettement plus élevées. Par conséquent, lors du câblage vers un équipement haute puissance, vous devez sélectionner un fil de section appropriée. Le câblage des réseaux avec onduleur s'effectue selon le circuit 220 V habituel.

Tirer des conclusions

Sous réserve de l'accumulation et de l'utilisation rationnelle de l'énergie, les types d'énergie électrique non traditionnels commencent aujourd'hui à créer une augmentation significative du volume total de sa production. On pourrait même affirmer qu’ils deviennent progressivement traditionnels.

Compte tenu de la consommation d'énergie récemment considérablement réduite des appareils électroménagers modernes, de l'utilisation de dispositifs d'éclairage à économie d'énergie et de l'efficacité considérablement accrue des panneaux solaires des nouvelles technologies, nous pouvons dire qu'ils sont déjà capables de fournir de l'électricité à un petit maison privée dans les pays du sud avec un grand nombre de jours ensoleillés par an.

En Russie, ils pourraient très bien être utilisés comme sources d'énergie de secours ou supplémentaires dans les systèmes d'alimentation électrique combinée, et si leur efficacité peut être augmentée jusqu'à au moins 70 %, il sera alors tout à fait possible de les utiliser comme principaux fournisseurs d'électricité.

Vidéo sur la façon de fabriquer vous-même un appareil pour collecter l'énergie solaire

L'article examine l'application pratique des panneaux solaires, décrit en détail les composants nécessaires à une alimentation électrique ininterrompue, une connexion indépendante et une configuration des panneaux solaires.

Équipements du système d'alimentation : gamme, caractéristiques

Dans l’article précédent, nous avons examiné les types de panneaux solaires. Mais dans les systèmes de production d’énergie solaire, ces éléments ne sont que des convertisseurs primaires. Pour créer une centrale électrique domestique à part entière, nous aurons besoin de l'ensemble d'équipements suivant :

contrôleur de charge de batterie
Batterie rechargeable
onduleur de tension

Contrôleurs de charge de batterie Il en existe deux types : les contrôleurs PWM (contrôleurs PWM) et les contrôleurs OTMM (contrôleurs MPPT).

Un contrôleur PWM est un appareil plus simple et moins cher qui contrôle la charge de la batterie. L'efficacité d'un contrôleur PWM est généralement supérieure à celle d'un contrôleur OTMM car, lors de la phase de charge initiale, il connecte la batterie presque directement au panneau solaire sans convertir la tension générée. Les contrôleurs OTMM sont recommandés pour une utilisation avec des modules avec une tension de sortie non standard de 28 V et plus.

L'utilisation de contrôleurs OTMM sera économiquement justifiée dans les systèmes de production d'une puissance nominale supérieure à 400 W. Une autre raison d’utiliser un tel contrôleur est la conception d’une station solaire permettant de produire de l’électricité toute l’année. Lors des journées nuageuses d'hiver, lors du chargement des batteries, le contrôleur OTMM montrera son meilleur côté.

Batterie dans un système d'alimentation solaire, il joue le rôle d'un tampon qui accumule l'énergie électrique.

Contrairement à tous les autres équipements des stations solaires, la batterie est un consommable. Par conséquent, plus il fonctionne longtemps sans remplacement, plus la période de récupération des composants que vous achetez sera courte. Pour que la batterie serve longtemps, vous devez adopter une approche responsable dans son choix. Les principaux paramètres de la batterie qui intéressent le propriétaire potentiel sont :

tension (Volt, V) - il existe des batteries à vendre pour panneaux solaires avec des tensions de 12, 24 et 48 V. Pour les petites stations domestiques d'une puissance de 200 à 300 W, les batteries de 12 V conviennent parfaitement ;
capacité électrique (Ampère⋅heure, A⋅h) - caractérise la quantité d'électricité qui peut être accumulée. Ainsi, plus ce paramètre est grand, plus le système électrique peut fonctionner en mode autonome (par temps nuageux ou de nuit) ;
niveau d'autodécharge (% de la capacité nominale) - plus ce paramètre est bas, meilleure est la batterie.

Onduleur de tension conçu pour convertir la tension continue de la batterie en tension alternative de 220 V alimentant les charges domestiques.

Il existe une large gamme d’onduleurs disponibles sur le marché avec diverses fonctionnalités. Parmi les paramètres les plus importants, il convient de noter les suivants :

puissance de l'onduleur ;
tension du circuit primaire (tension de la batterie connectée) ;
la présence de protections intégrées (contre la surcharge, contre l'inversion de polarité de la batterie, contre les courts-circuits dans la charge, contre la décharge excessive de la batterie) ;
sinusoïdalité de la tension de sortie (essentiellement si la charge connectée contient des moteurs, par exemple des machines à laver, des réfrigérateurs, des pompes de circulation, des ventilateurs, etc.).

Il convient également de noter qu'un nombre excessif de fonctions ne fait qu'augmenter le coût de l'appareil et complique sa configuration et son fonctionnement.

Schéma de connexion des équipements de la station solaire

L'assemblage du circuit de la centrale solaire est assez simple. Vous trouverez ci-dessous une séquence de connexions, illustrée de photographies. Pour assembler un système simple, on utilise un panneau solaire avec des cellules polycristallines, un contrôleur de charge et une batterie. On commence le montage en connectant le câble à la batterie solaire.

Les batteries fournies avec le câble ne nécessitent pas cette étape. Nous connectons la batterie aux bornes de sortie du contrôleur. Ensuite, les fils provenant du panneau doivent être connectés aux bornes d'entrée du contrôleur de charge.

Toutes les connexions sont effectuées selon le principe « + » vers « + » et « - » vers « - ». Nous fournissons l'énergie de la batterie aux bornes d'entrée de l'onduleur. Après avoir allumé le contrôleur de charge et l'onduleur, nous voyons que l'électricité générée par le panneau solaire commence à charger la batterie.

Afin de déterminer la polarité des bornes de la batterie solaire, il suffit de mesurer la tension aux bornes à l'aide d'un multimètre. S'il y a un signe moins à côté des relevés de tension, alors la position de la sonde noire correspond à la borne positive (vérifiez que les sondes sont correctement connectées avant de mesurer). S'il n'y a pas de signe moins, alors la position de la sonde noire correspond à la borne négative de la batterie.

Installation de panneaux solaires et d'équipements électriques auxiliaires

L'équipement électrique de la station solaire est installé à l'aide de fil de cuivre. La section transversale du fil de cuivre pour un panneau doit être choisie d'au moins 2,5 mm 2. Cela est dû au fait que la densité de courant normale dans un conducteur en cuivre est de 5 ampères pour 1 mm 2. C'est-à-dire qu'avec une section de 2,5 mm 2, le courant admissible sera de 12,5 A.

Dans le même temps, le courant de court-circuit du panneau RZMP-130-T d'une puissance de 145 W n'est que de 8,5 A. Lors de la combinaison de plusieurs panneaux avec connexion parallèle, la section du câble de sortie commun doit être sélectionnée en fonction sur le courant total maximum de tous les panneaux selon le concept décrit ci-dessus (5 A pour 1 mm 2).

Il existe une variété de câbles disponibles pour connecter les panneaux solaires. Leur particularité est que l'isolation externe du câble a subi un traitement spécial et présente une résistance accrue aux rayons ultraviolets. Il n'est pas nécessaire d'acheter de tels câbles. Les panneaux solaires peuvent être connectés avec un câble avec une isolation en PVC ordinaire, mais il doit être posé dans un manchon ondulé conçu pour la pose du câblage externe. Cette option coûtera 30 à 40 % de moins.

Le contrôleur de charge de batterie et l'onduleur doivent être placés dans une pièce sèche et à température ambiante, par exemple dans un placard ou un couloir. Il est déconseillé de placer cet équipement à l'extérieur, car les composants électroniques de l'équipement ne doivent pas être soumis à des fluctuations importantes de température et d'humidité. La batterie elle-même peut être placée avec l'électronique.

Si vous décidez d'utiliser des piles acides ou alcalines, vous devez les placer dans un endroit non résidentiel bien ventilé, car leur fonctionnement produit des vapeurs d'électrolyte nocives. De plus, dans la pièce contenant les batteries, il ne devrait y avoir aucune source d'étincelles ni de risque d'incendie, car l'oxygène et l'hydrogène libérés dans les zones mal ventilées peuvent former un mélange explosif.

Le panneau solaire peut être installé de deux manières :

l'installation fixe consiste à placer les panneaux de manière permanente sur le toit de la maison ou sur un support monté sur un mur ou une fondation. Dans ce cas, les panneaux doivent être orientés vers le sud, l'inclinaison horizontale des panneaux doit être d'un angle égal à la latitude de la zone plus 15°. La latitude de votre position peut être déterminée, par exemple, à partir des lectures d'un navigateur GPS ou du service Google Maps ;
L'installation mobile des panneaux s'effectue sur une traverse, capable de tourner azimutalement (dans le sens du mouvement du soleil le long de l'horizon) et zénithalement, inclinant les panneaux de manière à ce que les rayons du soleil tombent dessus perpendiculairement. Ce système d'installation permet d'augmenter l'efficacité des panneaux solaires utilisés, mais nécessite des coûts financiers supplémentaires tangibles pour la conception de la traverse, des moteurs d'entraînement et du système de leur contrôle.

Moyens d'augmenter l'efficacité de l'alimentation électrique autonome

Pour augmenter l’efficacité d’une centrale solaire, vous pouvez procéder de deux manières : augmenter la quantité d’électricité produite d’une part et réduire sa consommation d’autre part. Les moyens d'augmenter l'électricité produite peuvent être les suivants :

installation de panneaux solaires sur une traverse mobile ou sur un mécanisme de commande d'inclinaison zénithale (une demi-mesure, mais aussi assez efficace, principalement pour les panneaux monocristallins) ;
utilisation de batteries de haute qualité avec un faible pourcentage d'autodécharge et une longue durée de vie sans réduction significative de la capacité ;
entretien régulier du système : nettoyage des panneaux de la poussière et de la neige, entretien des connexions amovibles et terminales afin de réduire la résistance de contact et, par conséquent, les pertes de puissance.

Du côté de la charge, l’efficacité énergétique peut être augmentée comme suit :

séparer un circuit d'alimentation basse tension directement de la batterie, par exemple pour connecter un éclairage LED. Cela évitera la double conversion de l'énergie dans l'onduleur ;
éteindre l'onduleur lorsque la charge à sa sortie est déconnectée, car un onduleur fonctionnant au ralenti consomme encore une petite quantité d'énergie ;
installation avec éclairage à détecteur de mouvement avec minuterie pour éliminer le gaspillage d'électricité gênant dû au fait que vous avez simplement oublié d'éteindre la lampe dans le couloir.

Vlad Taranenko, rmnt.ru