Jak zmontować elektrownię słoneczną. Elektrownia słoneczna zrób to sam. Domowa elektrownia słoneczna z rękami, funkcja instalacji na dachu

Z roku na rok energetyka słoneczna cieszy się coraz większą popularnością, co tłumaczy się malejącym kosztem stosowanych paneli, a także rosnącą efektywnością tej technologii. Stacja fotowoltaiczna zainstalowana na daczy lub dachu prywatnego domu będzie miała przystępną cenę, a wytworzona energia elektryczna wystarczy na zaspokojenie wszystkich potrzeb energetycznych właściciela domu.

Opis technologii

Ogniwa słoneczne to urządzenia półprzewodnikowe zdolne do przekształcania promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Głównym zadaniem takiej stacji jest nieprzerwane, ekonomiczne i niezawodne zasilanie domu. Takie urządzenia można instalować nie tylko w obszarach, w których występują problemy z zasilaniem, ale także po prostu w celu zmniejszenia rachunków za media właściciela domu.

O ile w przeszłości wydajność paneli fotowoltaicznych pozostawiała wiele do życzenia, a prąd do domu można było dostarczyć jedynie poprzez wydzielenie powierzchni kilkuset metrów kwadratowych na instalację akumulatorów, to dziś, wraz z rozwojem technologii do wytworzenia wymaganej ilości energii elektrycznej wystarczy nawet kilka jednostek odbiorczych.

Zalety paneli słonecznych:

Wybierając odpowiedni system, możliwe będzie zaopatrzenie domu w prąd, a ogrzewanie w zimie będzie zasilane bojlerem elektrycznym, co całkowicie eliminuje konieczność podłączenia do gazu czy instalowania urządzeń na paliwo stałe.

Jednak technologia ta nadal ma wady. Należą do nich:

• W nocy produkcja energii elektrycznej zostaje wstrzymana.
• Urządzenia są wrażliwe na zanieczyszczenia powierzchni.
• Zajmują część lub całość dachu.
• Wysoki koszt baterii i baterii.
• Wydajność zależy od warunków klimatycznych.

W ostatnich latach popularność zyskała najnowsza generacja paneli słonecznych, które łączą przystępną cenę i wydajność. Są w stanie wygenerować prąd nawet pod śniegiem i w pochmurny dzień. Z każdym rokiem koszt takich stacji do użytku domowego niezmiennie maleje, ich wydajność wzrasta, co wpływa na popularność energii słonecznej wśród zwykłych właścicieli domów.

Jak działa urządzenie

Zasada działania stacji jest niezwykle prosta. Zastosowane przetwornice fotowoltaiczne, które składają się z kilku płytek krzemowych, wyróżniają się przewodnością i mogą generować prąd pod wpływem padającego na nie światła. Światło słoneczne pada na ujemnie naładowane panele, pomiędzy dwiema zewnętrznymi płytkami, które są pokryte borem i fosforem, pojawia się różnica potencjałów, co prowadzi do wytworzenia napięcia, które jest przekazywane do przetwornic, a następnie wysyłane do domowej sieci elektrycznej.

Baterie najnowszej generacji charakteryzują się zwiększonymi rozmiarami fotokonwertera, co pozwala im wygenerować maksymalną możliwą ilość energii elektrycznej przy niewielkiej powierzchni samego odbiornika. Poziom nasłonecznienia takich systemów będzie stale wysoki, co gwarantuje najdłuższą możliwą żywotność i doskonałą wydajność nawet w warunkach słabego oświetlenia.

Rodzaje akumulatorów

Wszystkie parametry użytkowe, w tym sposób instalacji, moc, wydajność i zdolność do wytwarzania energii elektrycznej w czasie opadów śniegu i w pochmurne dni, będą bezpośrednio zależeć od rodzaju akumulatorów. Obecnie rozpowszechnione są trzy główne typy stacji słonecznych:

• Amorficzny.
• Monokrystaliczny.
• Polikrystaliczny.

Systemy fotowoltaiczne zbudowane na bateriach polikrystalicznych mają niską sprawność na poziomie 18%, ale takie panele są w stanie generować prąd nawet przy pochmurnej pogodzie. Baterie charakteryzują się ciemnoniebieskim kolorem i niejednorodną strukturą kryształów krzemu. Polikrystaliczne ogniwa słoneczne są bardzo popularne w regionach o klimacie deszczowym i pochmurnym.

Przetworniki monokrystaliczne wyróżniają się charakterystyczną czarną barwą paneli, co tłumaczy się wykorzystaniem do ich produkcji czystego krzemu. Takie akumulatory mają najwyższy jak dotąd współczynnik sprawności, który wynosi 25%. Wadą tej technologii jest to, że wytwarzanie energii elektrycznej jest możliwe tylko wtedy, gdy panele są skierowane w stronę słońca. Jednak przy pochmurnej pogodzie wydajność wytwarzania energii elektrycznej znacznie spada.

Baterie amorficzne były popularne w przeszłości, ale obecnie technologia ta jest w dużej mierze niewykorzystana. Wyjaśnia to fakt, że wydajność takich akumulatorów wynosi 15-20%, a dosłownie półtora roku później następuje znaczne pogorszenie produkcji energii elektrycznej. Maksymalny okres użytkowania stacji amorficznych wynosi 2 lata. Pomimo przystępnego kosztu zaleca się powstrzymanie się od zakupu amorficznych paneli słonecznych, które wkrótce będą wymagały nowych inwestycji finansowych i znacznych kosztów dla właściciela domu.

Wszystkie stosowane współcześnie panele fotowoltaiczne wyposażone są w sterowniki, których głównym zadaniem jest redystrybucja otrzymanej energii i skierowanie jej do źródła wykorzystania. Zaawansowane instalacje można dodatkowo wyposażyć w akumulator magazynujący wygenerowaną energię elektryczną. Następnie, w ciemności, gdy generacja zmierza do zera, akumulator odpowiada za nieprzerwane zasilanie domu.

Energia słoneczna dla domów prywatnych

Jeszcze kilka lat temu możliwość całkowicie autonomicznego zasilania domu za pomocą paneli fotowoltaicznych wydawała nam się czymś rodem z science fiction. Jednak dzisiaj technologia nie stoi w miejscu, wydajność wytwarzania energii elektrycznej stale rośnie, koszt sprzętu maleje, co pozwala wielu właścicielom domów całkowicie rozwiązać problemy z zaopatrzeniem w energię domów prywatnych za pomocą takich akumulatorów.

Elektrownie fotowoltaiczne cieszą się dużą popularnością w krajach Europy Zachodniej, gdzie koszt zużytej kilowatogodziny energii jest niezwykle wysoki. Dlatego wielu właścicieli domów, chcąc zaoszczędzić pieniądze, instaluje na dachu swojego prywatnego domu panele słoneczne, które całkowicie pokrywają ich zapotrzebowanie na energię elektryczną.

Wielu z nas ma trudności ze zrozumieniem, ile energii potrzebuje elektrownia słoneczna i ile będzie kosztować instalacja takiego sprzętu. Podczas wykonywania obliczeń należy postępować przede wszystkim na podstawie ogólnych wskaźników zużycia energii elektrycznej w prywatnym domu. Tak więc w wiejskim domu, w którym używanych jest tylko kilka urządzeń elektrycznych, działa mała lodówka i telewizor, wystarczy bateria słoneczna o mocy 250 W. Aby jednak stworzyć pełnoprawną stację, wymagana jest moc panelu 1000 W lub większa.

Koszt użytego sprzętu będzie bezpośrednio zależny od liczby paneli, ich całkowitej pojemności, zastosowanego sterownika oraz obecności lub braku baterii. To właśnie akumulator jest najdroższym elementem całej stacji fotowoltaicznej, a urządzenia tego typu często ulegają awariom, mają krótką żywotność i wymagają wymiany co 3-4 lata.

W krajach zachodnich, gdzie możliwość sprzedaży energii elektrycznej przez właściciela domu na rzecz państwa jest zapisana na poziomie legislacyjnym, właściciel domu może odprowadzać energię elektryczną do sieci ogólnej, a następnie odbierać ją z sieci ogólnej po tej samej preferencyjnej cenie; użycie baterii nie jest wymagane. Pozwala to znacznie obniżyć całkowity koszt instalacji całkowicie autonomicznej elektrowni w prywatnym domu, która pokrywa wszystkie potrzeby energetyczne właściciela domu.

W Rosji teoretycznie możliwa jest także sprzedaż energii elektrycznej wytworzonej przez panele słoneczne do publicznej sieci energetycznej, jednak koszt zakupu energii przez państwo nie jest zbyt wysoki. W przyszłości będziemy zmuszeni pobierać potrzebne nam napięcie z ogólnej sieci elektroenergetycznej po cenie kilkakrotnie wyższej niż cena, po której państwo je od nas kupuje. W związku z tym, aby rozwiązać ten problem, nadal konieczne jest zainstalowanie akumulatorów, które będą magazynować wygenerowaną energię.

Najprostsze instalacje elektrowni słonecznych, które posiadają baterie i sterownik przeznaczony do zasilania domów wiejskich, będą kosztować około 60-80 tysięcy rubli. Aby jednak zapewnić energię elektryczną prywatnemu domowi o powierzchni 200-300 metrów kwadratowych, w którym ludzie mieszkają przez cały rok, wymagana będzie moc stacji wynosząca tysiąc watów lub więcej. Taki system jest koniecznie wyposażony w akumulator, co prowadzi do znacznego wzrostu kosztów sprzętu. Średnio zakup wysokiej jakości stacji słonecznej zbudowanej na niezawodnych komponentach będzie kosztować 400-600 tysięcy rubli lub więcej.

Czy inwestycja się opłaca?

Wielu z nas zastanawia się, czy warto ponosić koszty instalacji stacji fotowoltaicznej w domu wiejskim lub prywatnym. Nowoczesne instalacje, które budowane są w oparciu o akumulatory najnowszej generacji, pozwalają wygenerować prąd przy minimalnych kosztach, a jednocześnie są trwałe i zwracają się już po 5-6 latach aktywnego użytkowania.

Jeśli konieczne jest użycie stacji słonecznych z akumulatorem, koszt takiego sprzętu znacznie wzrasta, okres zwrotu inwestycji może wynieść 12-15 lat. Podczas pracy sprzętu niezmiennie konieczna będzie wymiana akumulatorów oraz konserwacja paneli, co będzie kluczem do bezawaryjnej i długotrwałej pracy sprzętu.

Dziś w sprzedaży można znaleźć panele słoneczne i cały niezbędny do nich sprzęt od producentów z Europy Zachodniej i Chin. W ostatnich latach chińskie firmy znacznie poprawiły swoją jakość, podczas gdy tradycyjnie koszt takich stacji jest na przystępnym poziomie. Kupując baterie od chińskich producentów, możesz nie tylko obniżyć koszty, ale także później rozwiązać problemy z zaopatrzeniem domu w energię, zapewniając pełną autonomię i brak konieczności podłączania domu do różnych mediów.

Elektrownia słoneczna dla domu to obiecująca technologia, który jest już bardzo popularny wśród letnich mieszkańców i właścicieli prywatnych domów. Instalując stację fotowoltaiczną na dachu swojego domu, możesz całkowicie rozwiązać problemy z zaopatrzeniem w energię, a koszt takiego sprzętu nie będzie zbyt wysoki. Wystarczy wybrać odpowiednią moc paneli, prawidłowo je zamontować, podłączyć do sieci za pomocą sterownika i odpowiedniego akumulatora.

Postanowiłem przedstawić Państwu artykuł nt jak zrobić Elektrownia słoneczna własnymi rękami.

Konstrukcja różni się od podobnych elektrowni ulepszone elektroniczne wypełnianie:

• baterie mają dużą pojemność;
• wydajny kontroler ładowania;
• zwiększone bezpieczeństwo elektryczne;
• więcej wyjść;
• Cyfrowe wyświetlacze pokazują ilość zużytej i wytworzonej energii elektrycznej.

Jeśli chcesz zbudować elektrownię lub po prostu interesuje Cię konstrukcja tego urządzenia, ten artykuł Cię zainteresuje.

Krok 1: Co jest potrzebne do zbudowania takiego systemu

Pierwszą rzeczą, którą musisz zrobić, rozpoczynając planowanie projektu, jest decydować, Który moc chcesz otrzymać z systemu. Byłoby wspaniale zapewnić prąd całemu domowi, ale wtedy taki system byłby kosztowny i utracił mobilność. Moja elektrownia może zasilić jedynie mały telewizor LCD, kilka 12-watowych żarówek energooszczędnych, odbiornik cyfrowy, odtwarzacz CD i radio. Możliwe jest także ładowanie telefonów komórkowych i innych urządzeń o niskim poborze mocy.

Bardzo ważne jest określenie cen komponentów, które zostaną wykorzystane w projekcie. Chciałem zrobić wszystko jak najlepiej, dlatego wybrałem kontroler ładowania Morningstar PS-30M 30 Amp.

Ten kontroler ładowania wykorzystuje modulator szerokości impulsu do płynnego ładowania akumulatora po całkowitym naładowaniu systemu.

Do zestawu akumulatorowego został zakupiony dwa trojany T-105, w jednym 6 V i całkowite napięcie 12 V I 225 Ah. Pojemność baterii jest ogromna i wystarcza do zasilenia dużej liczby urządzeń elektrycznych.

Znaczenie doboru głównych elementów systemu polega na tym, że ich parametry są niezbędne do obliczenia ilości wytworzonej energii. Telewizor LCD i odbiornik zużywają 2,2 A prądu stałego przy napięciu 12 V, a energooszczędne oświetlenie zużywa tylko 1 A w przypadku żarówki 12 W. Natomiast telefon/GPS zużywa znacznie mniej energii podczas ładowania.

Używając telewizora przez 3 godziny dziennie, zużyje 6,6 Ah. Świecenie na 4-5 godzin zużywa aż 4 Ah, natomiast ładowanie urządzeń przenośnych pochłonie 2 Ah. Całkowita wartość wyniesie 12,6 Ah. Poziom naładowania akumulatora głębokiego cyklu nie powinien spaść poniżej 50% od pełnej pojemności. Aby wydłużyć żywotność baterii, należy stosować krótszy cykl rozładowania. Dlatego wystarczający będzie akumulator 30Ah.

W moim regionie światło słoneczne pada na ziemię podczas 6 godzin. Dlatego, aby przywrócić ładowanie akumulatora, wymagane będzie 50 W z paneli słonecznych i około 5 godzin aktywności słonecznej.

Korzystając ze wzoru na potęgę W = V*A, obliczmy średni prąd z panelu fotowoltaicznego przy maksymalnej mocy 50 W/17 V = 2,94 A

Aby naładować akumulatory podczas korzystania z paneli słonecznych, należy wydać 13 Ah / 2,94 A = 4,76 godzin bezpośredniego światła słonecznego.

W prawdziwym świecie będzie inaczej:

• Panele pokryte są powłokami ochronnymi;
• Pochmurna pogoda;
• Temperatura akumulatora;
• Przekrój drutu;
• Długość okablowania;
• Inne straty.

Dlatego bardziej efektywne jest użycie akumulatora o dużym ładunku pojemnościowym. W takim przypadku taki system można zastosować kilkukrotnie, bez konsekwencji dla jego elementów, jeśli warunki pogodowe następnego dnia nie sprzyjają efektywnemu ładowaniu za pomocą paneli fotowoltaicznych. 225 Ah w zupełności wystarczy, ale lepiej mieć więcej, niż potrzeba.

Krok 2: Planowanie projektu

Następnym krokiem jest zaplanowanie, jak będzie wyglądał projekt. Eksperymentując z opcjami projektowania instalacji, opracowano różne projekty. Do projektowania wykorzystano program Microsoft Word. Pomoże Ci to zrozumieć rozmieszczenie komponentów i uwydatni aspekty projektu, które nie będą funkcjonalne.

Kupiono dwa Turnigy'ego watomierz, które są najczęściej stosowane w modelowaniu samolotów. Te inteligentne mierniki pokazują napięcie, prąd, watogodziny, amperogodziny, minimalne napięcie i maksymalny pobór prądu, co idealnie nadaje się do stosowania w systemie paneli słonecznych. Za pomocą jednego urządzenia będzie można kontrolować, ile watów energii i ile amperogodzin dziennie wyprodukują panele słoneczne, a drugim - ile watów zostanie wykorzystanych i ile ładunku pojemnościowego pozostanie w akumulatorach.

Po różnych opcjach rozmieszczenia elementów zamontowanych w oddzielnych przedziałach, bateriach zewnętrznych i wewnętrznych, szerokich i wąskich instalacjach, przyjęto opcję z pochyloną deską rozdzielczą, pionowo zamontowanym kontrolerem ładowania i oddzielnym pakietem akumulatorów dla ułatwienia transportu.

Krok 3: Wykonanie obudowy baterii

Pierwszym krokiem jest utworzenie zewnętrznego zestawu akumulatorów. Używany do budowy Płyta wiórowa o grubości 12 mm, całkowity ciężar konstrukcji łącznie z akumulatorami wyniósł 56 kg. Zamontowano rolki i uchwyty umożliwiające przesuwanie urządzenia.

Mając wymiary instalacji, wyciągniemy duży arkusz płyty wiórowej. Następnie wycinamy elementy szafek i montujemy je tak jak pokazano na zdjęciach.

Krok 4: Jednostka główna

Po złożeniu pakietu akumulatorów przyszedł czas na zbudowanie głównej części. Powtarzamy procedurę: zaznaczamy duży arkusz płyty wiórowej według rozmiaru. Wytnij wszystko za pomocą Piła do drewna.

To najłatwiejszy sposób wycinania długich prostych linii. W ten sposób duży kawałek płyty wiórowej zostaje rozbity na mniejsze kawałki, którymi można łatwo zarządzać. Po użyciu piły do ​​drewna należy jej użyć papier ścierny do usuwania zadziorów.

Zamiast piły możesz użyć puzzle, praca będzie z nim szybsza i łatwiejsza, ale linie z układanki mogą nie być tak gładkie.

Po wycięciu wszystkich elementów panelu należy sprawdzić, czy wymiary i kształty odpowiadają opracowanemu modelowi planu. Do ramy urządzenia używamy prętów 20*20mm, aby je połączyć, użyjemy 30 mmśruby.

Po skompletowaniu głównej konstrukcji przystępujemy do montażu elementów elektronicznych. Najpierw instalujemy złącza na panelu przednim, ponieważ są one łatwiejsze w montażu. W złączu znajdują się dwa gniazda na wtyczki i trzy do ładowania samochodu, które najlepiej nadają się do zasilania urządzeń bezpośrednio z napięcia 12 V.

Oto co łączymy:

• Przełączniki;
• Radio;
• Kontrolery ładowania;
• Liczniki.

Mierniki dostarczane przez Turnigy są umieszczone w plastikowej obudowie, którą można łatwo zdjąć, odkręcając cztery małe śruby. Wyświetlacze mierników LCD są przylutowane bezpośrednio do płytki, co oznacza, że ​​nie trzeba męczyć się z lutowaniem kabla łączącego wyświetlacz z polami na chipie.

Do ochronnych wyświetlaczy liczników będziemy używać Pleksi o grubości 3 mm. Aby go wyciąć, możesz go użyć nóż Lub piła Przez metal. Ramki ze szkła bezpiecznego montowane są na płycie czołowej i zabezpieczane na gorąco klej topliwy.

W projekcie zastosowano chromowane, metalowe przełączniki z dwoma pozycjami pracy. Kolorowe pierścienie LED oświetlają gniazda ładowania 12V.

Kontroler ładowania jest po prostu przykręcony do tylnego panelu. Najdroższym elementem projektu są akumulatory, dlatego wymagają szczególnej pielęgnacji.

Z tyłu urządzenia znajduje się wiele portów, osiem wejść/wyjść radiowych, w tym cztery wyjścia głośnikowe, dwa wyjścia przedwzmacniacza, jedno wejście mikrofonowe i jedno wyjście subwoofera.

W tym artykule chcę Ci powiedzieć, jak samodzielnie zmontować małą autonomiczną elektrownię za pomocą paneli słonecznych, czego będziesz do tego potrzebować i dlaczego wybrałeś określone elementy elektrowni. Załóżmy, że musimy zainstalować prąd w (domku na wsi, przyczepie kempingowej, garażu itp.), ale budżet jest ograniczony, a chcemy kupić chociaż coś za minimum pieniędzy. A jako minimum potrzebujemy światła, zasilania i ładowania małej elektroniki, a czasami chcemy też skorzystać np. z elektronarzędzi.

Elektrownia słoneczna

Zdjęcie paneli słonecznych na dachu domu, dwa panele po 100 watów każdy

Do tego będziemy potrzebować co najmniej paneli słonecznych o mocy 200-300 watów, oczywiście łącznie 100 watów, a nawet mniej, jeśli potrzebujesz bardzo mało energii. Ale lepiej wziąć to z rezerwą i od razu możesz zdecydować, na jakie napięcie zbudować system. Na przykład, jeśli chcesz zasilać wszystko od napięcia 12 woltów, lepiej kupić panele 12 woltów, a jeśli wszystko jest zasilane przez falownik, system może kosztować 24/48 woltów. Na przykład dwa panele o mocy 100 watów każdy, które mogą zapewnić 700-800 watów energii w ciągu dnia. Gdy jest tu słońce i z jednego panelu jest dużo energii, ale lepiej wziąć 2-3 sztuki na raz, żeby przy pochmurnej pogodzie i zimą też była energia, bo przy pochmurnej pogodzie produkcja spada 5 -20 razy i im więcej paneli, tym lepiej.

Elektroniki i różnych ładowarek na 12 V jest bardzo dużo, większość naszych samochodów ma sieć pokładową 12 V i dla tego napięcia jest już prawie wszystko i jest to dostępne. Na przykład paski LED działają od 12 V, które dobrze nadają się do oświetlenia, w każdym sklepie są żarówki LED na 12 V. Ponadto do ładowania telefonów i tabletów dostępne są zasilacze samochodowe, które zamieniają napięcie 12/24 V na 5 V. Takie adaptery mają jedno lub dwa lub więcej wyjść USB lub z przewodem dla konkretnego modelu telefonu lub tabletu; ogólnie rzecz biorąc, nie ma problemów z ładowaniem elektroniki od 12 woltów.

Jeśli chcesz zasilić laptopa napięciem 12 woltów, dostępne są również adaptery do ładowania samochodów, które zamieniają 12 V na 19 V. Ogólnie rzecz biorąc, prawie wszystko może być zasilane napięciem dwunastu woltów, nawet bojlery, lodówki i czajniki elektryczne. Istnieją również telewizory 12-woltowe, które mają przekątną 15-19 cali i zwykle umieszcza się je w kuchni. Ale oczywiście, jeśli moc paneli słonecznych jest niewielka, a pojemność akumulatorów również niewielka, nie można liczyć na ciągłe korzystanie z potężnych odbiorników, chyba że latem. odbiorniki fotograficzne na 12 V

Urządzenia i adaptery 12 V

Na przykład niektóre typy konwerterów działających na 12 woltów i niektóre urządzenia działające na 12 woltów, takie jak czajnik, bojler, lodówka. Oświetlenie 12 V

Jeśli robisz wszystko przy napięciu 12 V, zaletą jest oszczędzanie energii elektrycznej, ponieważ falownik 12/220 V ma również wydajność około 85–90%, a tanie falowniki zużywają 0,2–0,5 A na biegu jałowym, czyli 3–6 wat/godzinę lub 70-150 watów dziennie. Umów się, że nie chcesz marnować tak ot tak 70-150 watów energii dziennie, np. to wystarczy, aby żarówka LED świeciła przez dodatkowe kilka godzin, telewizor działał przez 5-7 godzin, tą energią możesz naładować swój telefon dwadzieścia razy. Dodatkowo podczas pracy na falowniku traci się 10-15% energii, w efekcie czego całkowita ilość energii traconej na falowniku jest znaczna. Jest to szczególnie nieracjonalne, gdy zamieniamy 12 woltów na 220 woltów, a następnie podłączamy do gniazdka zasilacz 12 lub 5 woltów. W tym przypadku sprawność całego układu jest bardzo niska, ponieważ dużo energii zużywa się na przetwornice.

Jedyną niedogodnością jest to, że elektronarzędzi o napięciu 12 woltów jest niewiele i nie jest to powszechne, trudno jest również znaleźć w sprzedaży lodówki, pompy itp. Dlatego, jeśli chcesz zasilić coś innego z akumulatora niż jakikolwiek mały elektronika, to bez falownika 12/220 woltów nie wystarczy. I tutaj należy wziąć pod uwagę, że sam falownik ma wydajność, a niektóre urządzenia nie są szczególnie ekonomiczne. Wszystko to pociąga za sobą konieczność zwiększania pojemności akumulatorów i mocy paneli fotowoltaicznych proporcjonalnie do zużycia.

Wydaje się, że są dwie opcje: albo zoptymalizować wszystko do niskiego napięcia 12 woltów, albo natychmiast przenieść wszystko do 220 woltów. Cóż, możesz też po prostu zainstalować falownik i używać go w razie potrzeby i zasilać wszystko, co działa stale (oświetlenie, telewizor, ładowarki) z 12 woltów. W takim przypadku odpowiedni może być nawet tani falownik ze zmodyfikowaną falą sinusoidalną.

Pompy i lodówki często odmawiają pracy przez falowniki ze zmodyfikowaną falą sinusoidalną, ponieważ częstotliwość i forma napięcia nie są odpowiednie dla wymagającego sprzętu. Ale wszelkie żarówki 220 V, elektronarzędzia (wiertarki, szlifierki itp.) I elektronika z zasilaczami impulsowymi (nowoczesne telewizory i inna elektronika) działają normalnie przez takie falowniki. Ogólnie rzecz biorąc, aby mieć pewność, że nie będzie żadnych problemów, lepiej natychmiast wziąć falownik z czystą falą sinusoidalną na wyjściu, w przeciwnym razie, jeśli coś ulegnie awarii z powodu falownika, straty będą większe niż oszczędności.

Kontroler ładowania akumulatorów, falowniki

Pomimo tego, że mamy np. małą moc paneli fotowoltaicznych, to lepiej wziąć sterownik z podwójną rezerwą mocy, szczególnie jeśli kupujemy tani sterownik. Awaria sterownika może prowadzić do wielu innych problemów, może spowodować uszkodzenie akumulatorów lub nieprawidłowe ich ładowanie, powodując szybką utratę pojemności. Ponadto, jeśli kontroler dostarcza całe napięcie ze spółki joint venture do sieci, wówczas elektronika zasilana napięciem 12 V może ulec pogorszeniu, ponieważ spółka joint venture dostarcza do 20 woltów na biegu jałowym. Więcej o sterownikach - Sterowniki do paneli fotowoltaicznych

Nawiasem mówiąc, jeśli zasilasz wszystko przez falownik, system można zbudować nie tylko na 12 woltów, ale także na przykład na 24 lub 48 woltów. Główna różnica polega na tym, że wymagana grubość przewodów jest znacznie mniejsza, ponieważ prąd płynący przez przewody będzie mniejszy. Na przykład, jeśli mamy system 12 V, wówczas prąd ładowania przez przewody osiągnie do 12 A, a jeśli przez kontroler MPPT, to do 18 A. A żeby przewody się nie nagrzewały i nie było strat, przekrój drutu powinien być gruby, a im dalej panele fotowoltaiczne są od akumulatorów, tym drut powinien być grubszy.

Na przykład dla prądu 6 amperów przekrój drutu powinien wynosić 4-6 kV. a jeśli mamy prąd 12A, to potrzebujemy już drutu o mocy 10-12 kW. A jeśli mamy 50 amperów, to druty muszą być grubsze niż druty spawalnicze (50 m2), aby się nie nagrzewały i nie było strat. Aby więc zaoszczędzić na grubości i nie marnować energii, system jest zbudowany na napięciu 24 V 48 V. W przypadku 48 woltów grubość drutu można zmniejszyć czterokrotnie, co pozwoli dużo zaoszczędzić. Istnieją falowniki zarówno na 24 V, jak i 48 V. Są też sterowniki, myślę, że rozumiesz, chodzi przede wszystkim o oszczędność przewodów i mniejsze straty w przesyłaniu energii elektrycznej z paneli słonecznych do akumulatorów.

Istnieją dwa typy kontrolerów, kontrolery MPPT i PWM. Pierwszy typ może wycisnąć do 98% energii z paneli słonecznych, jest jednak droższy. Ale sterowniki PWM są proste i ładują dostępnym prądem, czyli przy nich moc z paneli słonecznych wynosi tylko 60-70%. Kontroler MPPT działa lepiej w jasnym świetle słonecznym i wytwarza niższe napięcie 14 V, a większy prąd z wysokiego napięcia SP. A zwykłego PWM nie da się przerobić, ale przy pochmurnej pogodzie, gdy prąd z paneli jest bardzo mały, takie sterowniki dostarczają do akumulatorów nieco więcej energii.

Chyba nie da się tu jednoznacznie określić jaki sterownik kupić, niektórzy muszą całą energię pobierać ze słońca, inni zaś gdy świeci słońce mają już dość energii, ale przy pochmurnej pogodzie chcą przy przynajmniej trochę więcej, ale więcej. Zasadniczo, jeśli kupisz inny panel słoneczny zamiast drogiego MPPT, wówczas zaleta MPPT zostanie zrekompensowana, a ponadto będzie więcej korzyści przy pochmurnej pogodzie. Ja osobiście skłaniam się ku konwencjonalnym sterownikom, gdyż jak jest słońce to nie ma gdzie ulokować energii, a jak nie ma, to dodatkowy panel fotowoltaiczny bardzo by się przydał. Na przykład trzy panele po 100 watów każdy dadzą 18A przy konwencjonalnym sterowniku, a przy MPPT dadzą 27A. Ale gdy pogoda będzie pochmurna, to trzy panele przez MPPT dadzą np. 3A, a przy konwencjonalnym sterowniku będzie to już około 3,6A, a jeśli kupisz czwarty panel zamiast MPPT, to 4,8A.

Podaję to wszystko dla przykładu, różnica oczywiście dla słonecznego dnia to 18 i 27 A jest duża, ale jeśli nawet przy 18 A akumulatory są nadal ładowane w ciągu dnia, to po co w ogóle większa moc, gdy sterownik jest naładowany, wyłączy panele i zostaną one po prostu oświetlone słońcem. Ale kiedy nie ma słońca, jesteś zadowolony z dodatkowego ampera, dlatego więcej paneli jest lepszych niż drogi sterownik.

O bateriach do systemów autonomicznych

Baterie są prawdopodobnie najdroższą i najważniejszą częścią systemu, są bardzo kapryśne i szybko się psują, jest ich wiele rodzajów i należy się z nimi obchodzić ostrożnie, w przeciwnym razie szybko stracą pojemność i zniszczą się. Dlatego musisz kupić inteligentny kontroler, aby można go było skonfigurować dla różnych typów lub powinny być już wstępnie zainstalowane ustawienia do pracy z różnymi typami akumulatorów.

Przykładowo akumulatory rozruchowe samochodowe w systemach autonomicznych tracą pojemność bardzo szybko, zaledwie po 1-2 latach i już tracą 90% pojemności. Dzieje się tak z powodu głębokich rozładowań, ponieważ tanie kontrolery wyłączają odbiorniki przy napięciu 10 woltów, a akumulatory samochodowe nie są do tego przeznaczone, więc jeśli ich używasz, nie rozładowuj ich powyżej 110,8-12,0 woltów.

Baterie alkaliczne są bardzo trwałe, ale także bardzo drogie. A jeśli akumulatory ołowiowe mają wydajność 85-90%, to akumulatory alkaliczne są tutaj nieco gorsze, a jeśli są obsługiwane przez ładowanie i rozładowywanie dużymi prądami, wówczas ich wydajność zauważalnie się pogarsza. Takie akumulatory nie są opłacalne, zwłaszcza zimą, bo energii już dopływa niewiele, a nawet akumulatory oddają o 30% mniej energii niż otrzymują z paneli fotowoltaicznych. Chociaż teraz wydaje się, że pojawiły się baterie alkaliczne o zwiększonej wydajności, ogólny obraz jest ten sam.

Najbardziej obiecujące dla systemów autonomicznych są akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe, mają wysoką wydajność 95-98%, a jednocześnie wcale nie boją się niedoładowania, głębokich rozładowań i wysokich prądów ładowania. Są jednak drogie i wymagają dodatkowego systemu monitorowania stanu ogniw BMS. Jeśli taki akumulator zostanie naładowany lub rozładowany poniżej wymaganego poziomu, nieodwracalnie straci pojemność lub ogniwo w ogóle przestanie działać. Ale stan akumulatora jest monitorowany przez BMS, który również równoważy ładowanie akumulatora, więc jeśli coś pójdzie nie tak, ochroni akumulator i wyłączy wszystko, a on nie ulegnie pogorszeniu.

Nie da się opisać wszystkiego w jednym artykule, ale starałem się wspomnieć i opisać najważniejsze rzeczy, aby było jasne dla tych, którzy w ogóle nie są z tym zaznajomieni. Więcej możesz przeczytać w innych artykułach z tego działu. Ale ogólnie rzecz biorąc, w tej chwili, sądząc po moim doświadczeniu, bardziej opłaca się zbudować małą elektrownię bez falownika i zasilać całą elektronikę z 12 woltów, a jeśli wszystko zostanie przeniesione na 220 woltów, zbuduj system na 48 woltów . Zwłaszcza zimą nawet odrobina dodatkowej energii jest bardzo potrzebna. Poza tym tej zimy mam akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe (lifepo4) i oczywiście ogólnie energia jest zauważalnie większa niż przy korzystaniu z akumulatorów samochodowych, poza tym lifepo4 wcale się nie pogorszyły i nie ma utraty pojemności, chociaż nie były ładowane przez cały miesiąc przed końcem i były stale rozładowywane aż do wyłączenia.

Ludzkość od kilkudziesięciu lat poszukuje alternatywnych źródeł energii, które choć w części zastąpią te istniejące. A najbardziej obiecujące ze wszystkich dzisiaj wydają się być dwa: energia wiatrowa i słoneczna.

To prawda, że ​​​​ani jedno, ani drugie nie może zapewnić ciągłej produkcji. Wynika to ze zmienności róży wiatrów i dziennych, pogodowo-sezonowych wahań natężenia strumienia słonecznego.

Dzisiejszy przemysł energetyczny oferuje trzy główne metody wytwarzania energii elektrycznej, ale wszystkie z nich są w taki czy inny sposób szkodliwe dla środowiska:

• Przemysł paliwowo-elektryczny- najbardziej zanieczyszczające środowisko, któremu towarzyszy znaczna emisja dwutlenku węgla, sadzy i niepotrzebnego ciepła do atmosfery, powodujące redukcję warstwy ozonowej. Wydobywanie do niego zasobów paliwa powoduje również znaczne szkody dla środowiska.
• Energia wodna wiąże się z bardzo znaczącymi zmianami krajobrazu, zalewaniem gruntów użytkowych i powoduje szkody w zasobach rybnych.
• Energia atomowa- najbardziej przyjazny dla środowiska z trzech, ale wymaga bardzo znacznych kosztów w celu utrzymania bezpieczeństwa. Każdy wypadek może wiązać się z wyrządzeniem nieodwracalnej, długotrwałej szkody w przyrodzie. Ponadto wymaga specjalnych środków w zakresie usuwania zużytych odpadów paliwowych.

Ściśle rzecz biorąc, istnieje kilka sposobów pozyskiwania energii elektrycznej z promieniowania słonecznego, jednak większość z nich wykorzystuje jej pośrednią konwersję na energię mechaniczną, obracając wał generatora, a dopiero potem na energię elektryczną.

Takie elektrownie istnieją, korzystają z silników spalinowych Stirlinga, mają dobrą sprawność, ale mają też istotną wadę: aby zebrać jak najwięcej energii promieniowania słonecznego, konieczne jest wytwarzanie ogromnych zwierciadeł parabolicznych z systemami śledzenia ruchu położenie słońca.

Trzeba powiedzieć, że istnieją rozwiązania poprawiające sytuację, ale wszystkie są dość drogie.

Istnieją metody umożliwiające bezpośrednią konwersję energii świetlnej na prąd elektryczny. I chociaż zjawisko efektu fotoelektrycznego w selenie półprzewodnikowym odkryto już w 1876 roku, to dopiero w 1953 roku, wraz z wynalezieniem fotokomórki krzemowej, pojawiła się realna możliwość tworzenia ogniw słonecznych do wytwarzania energii elektrycznej.

W tym czasie pojawiła się już teoria, która pozwoliła wyjaśnić właściwości półprzewodników i stworzyć praktyczną technologię ich przemysłowej produkcji. Do tej pory zaowocowało to prawdziwą rewolucją w półprzewodnikach.

Działanie baterii słonecznej opiera się na efekcie fotoelektrycznym półprzewodnikowego złącza pn, które w zasadzie jest zwykłą diodą krzemową. Gdy jest podświetlony, na jego zaciskach pojawia się fotowoltaika o wartości 0,5 ~ 0,55 V.

Korzystając z generatorów elektrycznych i akumulatorów, należy wziąć pod uwagę różnice między nimi. Podłączając trójfazowy silnik elektryczny do odpowiedniej sieci, można potroić jego moc wyjściową.

Postępując zgodnie z określonymi zaleceniami, przy minimalnych kosztach zasobów i czasu, można wyprodukować część mocy przetwornicy impulsów wysokiej częstotliwości na potrzeby domowe. Możesz przestudiować schematy strukturalne i obwodów takich zasilaczy.

Konstrukcyjnie każdy element baterii słonecznej wykonany jest w postaci płytki krzemowej o powierzchni kilku cm2, na której uformowanych jest wiele takich fotodiod połączonych w jeden obwód. Każda taka płytka jest oddzielnym modułem, który pod wpływem światła słonecznego wytwarza określone napięcie i prąd.

Łącząc takie moduły w akumulator i łącząc ich połączenie równoległo-szeregowe, można uzyskać szeroki zakres wartości mocy wyjściowej.

Główne wady paneli słonecznych:

• Duża nierówność i nieregularność produkcji energii w zależności od pogody i sezonowej wysokości słońca.
• Ogranicza moc całego akumulatora, jeśli przynajmniej jedna jego część jest zacieniona.
• Zależność od kierunku słońca w różnych porach dnia. Aby maksymalnie efektywnie wykorzystać akumulator, należy zadbać o to, aby był on zawsze skierowany w stronę słońca.
• W związku z powyższym pojawia się potrzeba magazynowania energii. Największe zużycie energii występuje w czasie, gdy jej produkcja jest minimalna.
• Wymagana duża powierzchnia dla konstrukcji o wystarczającej mocy.
• Kruchość konstrukcji akumulatora, konieczność ciągłego czyszczenia jego powierzchni z brudu, śniegu itp.
• Moduły słoneczne działają najskuteczniej w temperaturze 25°C. Podczas pracy nagrzewają się pod wpływem słońca do znacznie wyższej temperatury, co znacznie zmniejsza ich wydajność. Aby utrzymać optymalną wydajność, akumulator musi być chłodny.

Należy zauważyć, że stale pojawiają się opracowania ogniw słonecznych wykorzystujących najnowocześniejsze materiały i technologie. Pozwala to stopniowo eliminować wady związane z panelami słonecznymi lub zmniejszać ich wpływ. Tym samym sprawność najnowszych ogniw wykorzystujących moduły organiczne i polimerowe sięgnęła już 35%, a oczekuje się, że osiągnie 90%, co pozwala uzyskać znacznie większą moc przy tych samych wymiarach akumulatora, czyli przy zachowaniu efektywności energetycznej, aby znacznie zmniejszyć wymiary akumulatora.

Nawiasem mówiąc, średnia wydajność silnika samochodowego nie przekracza 35%, co sugeruje, że panele słoneczne są dość skuteczne.

Istnieją opracowania elementów opartych na nanotechnologii, które działają równie skutecznie pod różnymi kątami padania światła, co eliminuje potrzebę ich pozycjonowania.

Dlatego dziś możemy mówić o zaletach paneli słonecznych w porównaniu z innymi źródłami energii:

• Brak konwersji energii mechanicznej i ruchomych części.
• Minimalne koszty operacyjne.
• Trwałość 30 ~ 50 lat.
• Cicha praca, brak szkodliwych emisji. Przyjazność dla środowiska.
• Mobilność. Bateria do zasilania laptopa i ładowania akumulatora do latarki LED zmieści się w małym plecaku.
• Niezależność od obecności źródeł prądu stałego. Możliwość ładowania akumulatorów nowoczesnych gadżetów w terenie.
• Mało wymagający wobec czynników zewnętrznych. Ogniwa słoneczne można umieścić w dowolnym miejscu, w dowolnym krajobrazie, pod warunkiem, że otrzymają wystarczającą ilość światła słonecznego.

W równikowych obszarach Ziemi średni strumień energii słonecznej wynosi średnio 1,9 kW/m2. W centralnej Rosji mieści się w przedziale 0,7~1,0 kW/m2. Sprawność klasycznej fotokomórki krzemowej nie przekracza 13%.

Jak pokazują dane eksperymentalne, jeśli prostokątna płyta skierowana jest płaszczyzną na południe, do punktu maksimum słonecznego, to w ciągu 12-godzinnego słonecznego dnia otrzyma w wyniku zmiany nie więcej niż 42% całkowitego strumienia świetlnego w kącie padania.

Oznacza to, że przy średnim strumieniu światła słonecznego wynoszącym 1 kW/m2, w ciągu 12 godzin można uzyskać 13% sprawności akumulatora i jego całkowitą sprawność na poziomie 42% nie więcej niż 1000 x 12 x 0,13 x 0,42 = 622,2 Wh, czyli 0,6 kWh dziennie od 1 m 2. Zakładając, że dzień jest w pełni słoneczny, przy pochmurnej pogodzie jest to znacznie mniej, a w miesiącach zimowych wartość tę należy podzielić przez kolejne 3.

Biorąc pod uwagę straty wynikające z konwersji napięcia, układ automatyki zapewniający optymalny prąd ładowania akumulatorów i chroniący je przed przeładowaniem oraz inne elementy, za podstawę można przyjąć wartość 0,5 kWh/m 2 . Dzięki tej energii można utrzymać prąd ładowania akumulatora o natężeniu 3 A przy napięciu 13,8 V przez 12 godzin.

Oznacza to, że do naładowania całkowicie rozładowanego akumulatora samochodowego o pojemności 60 Ah potrzebny będzie panel słoneczny o powierzchni 2 m2, a dla 50 Ah - około 1,5 m2.

Aby uzyskać taką moc można zakupić gotowe panele produkowane w zakresie mocy elektrycznej 10~300 W. Przykładowo jeden panel o mocy 100 W na 12 godzin światła dziennego, przy uwzględnieniu współczynnika 42%, dostarczy 0,5 kWh.

Taki chiński panel wykonany z monokrystalicznego krzemu o bardzo dobrych właściwościach kosztuje obecnie na rynku około 6400 rubli. Mniej skuteczny w otwartym słońcu, ale mający lepszą wydajność w pochmurną pogodę, polikrystaliczny - 5000 rubli.

Jeśli masz pewne umiejętności w zakresie instalowania i lutowania sprzętu elektronicznego, możesz spróbować samodzielnie złożyć taką baterię słoneczną. Jednocześnie nie należy liczyć na bardzo duży wzrost ceny, ponadto gotowe panele mają jakość fabryczną, zarówno same elementy, jak i ich montaż.

Ale sprzedaż takich paneli nie jest wszędzie zorganizowana, a ich transport wymaga bardzo rygorystycznych warunków i będzie dość drogi. Ponadto przy samodzielnej produkcji możliwe staje się, zaczynając od małych, stopniowe dodawanie modułów i zwiększanie mocy wyjściowej.

Wybór materiałów do wykonania panelu

Chińskie sklepy internetowe, a także aukcja eBay oferują najszerszy wybór elementów do własnej produkcji paneli fotowoltaicznych o dowolnych parametrach.

Nawet w niedawnej przeszłości domowi pracownicy kupowali talerze, które zostały odrzucone podczas produkcji, miały odpryski lub inne wady, ale były znacznie tańsze. Są dość wydajne, ale mają nieco zmniejszoną moc wyjściową. Biorąc pod uwagę ciągły spadek cen, jest to obecnie mało wskazane. Przecież tracąc średnio 10% mocy, tracimy też efektywną powierzchnię panelu. A wygląd baterii, składającej się z płytek z połamanymi kawałkami, wygląda dość rzemieślniczo.

Takie moduły można kupić także w rosyjskich sklepach internetowych, np. molotok.ru oferuje elementy polikrystaliczne o parametrach pracy przy strumieniu świetlnym 1,0 kW/m2:

• Napięcie: na biegu jałowym - 0,55 V, podczas pracy - 0,5 V.
• Prąd: zwarcie - 1,5 A, praca - 1,2 A.
• Moc robocza - 0,62 W.
• Wymiary - 52x77 mm.
• Cena 29 rubli.

Rada: Należy wziąć pod uwagę, że elementy są bardzo delikatne i niektóre z nich mogą ulec uszkodzeniu w transporcie, dlatego przy składaniu zamówienia należy uwzględnić rezerwę ilościową.

Wykonanie baterii słonecznej do domu własnymi rękami

Do wykonania panelu słonecznego potrzebujemy odpowiedniej ramy, którą możesz wykonać samodzielnie lub odebrać gotową. Najlepszym materiałem do jego wykonania jest duraluminium, które nie ulega korozji, nie boi się wilgoci i jest trwałe. Przy odpowiedniej obróbce i malowaniu zarówno stal, jak i nawet drewno nadają się do ochrony przed opadami atmosferycznymi.

Rada: Nie należy robić zbyt dużego panelu: montaż elementów, instalacja i konserwacja będą niewygodne. Ponadto małe panele mają niski nawiew i można je wygodniej ustawić pod wymaganymi kątami.

Obliczamy komponenty

Zdecydujmy o wymiarach naszej ramy. Aby naładować akumulator kwasowy 12 V, wymagane jest napięcie robocze co najmniej 13,8 V. Przyjmijmy za podstawę 15 V. Aby to zrobić, będziemy musieli połączyć szeregowo 15 V / 0,5 V = 30 elementów.

Wskazówka: Wyjście panelu słonecznego należy połączyć z akumulatorem poprzez diodę ochronną, aby zapobiec jego samorozładowaniu w nocy przez ogniwa słoneczne. Zatem moc wyjściowa naszego panelu będzie wynosić: 15 V – 0,7 V = 14,3 V.

Aby uzyskać prąd ładowania 3,6 A, musimy połączyć równolegle trzy takie łańcuchy, czyli 30 x 3 = 90 elementów. Będzie nas to kosztować 90 x 29 rubli. = 2610 rubli.

Wskazówka: Elementy paneli słonecznych są łączone równolegle i szeregowo. Konieczne jest zachowanie równości liczby elementów w każdym kolejnym łańcuchu.

Tym prądem możemy zapewnić standardowy tryb ładowania całkowicie rozładowanego akumulatora o pojemności 3,6 x 10 = 36 Ah.

W rzeczywistości liczba ta będzie mniejsza z powodu nierównomiernego nasłonecznienia w ciągu dnia. Zatem, aby naładować standardowy akumulator samochodowy 60 Ah, będziemy musieli połączyć dwa takie panele równolegle.

Panel ten może nam dostarczyć moc elektryczną na poziomie 90 x 0,62 W ≈ 56 W.

Lub w 12-godzinny słoneczny dzień, biorąc pod uwagę współczynnik korygujący 42% 56 x 12 x 0,42 ≈ 0,28 kWh.

Ułóżmy nasze elementy w 6 rzędach po 15 sztuk. Do montażu wszystkich elementów potrzebujemy powierzchni:

• Długość - 15 x 52 = 780 mm.
• Szerokość - 77 x 6 = 462 mm.

Aby swobodnie pomieścić wszystkie płyty, przyjmiemy wymiary naszej ramy: 900×500 mm.

Wskazówka: Jeśli istnieją gotowe ramki o innych wymiarach, możesz przeliczyć liczbę elementów zgodnie z podanymi powyżej schematami, wybrać elementy o innych standardowych rozmiarach i spróbować je ułożyć, łącząc długość i szerokość rzędów.

Będziemy również potrzebować:

• Lutownica elektryczna o mocy 40 W.
• Lut, kalafonia.
• Przewód instalacyjny.
• Uszczelniacz silikonowy.
• Taśma dwustronna.

Etapy produkcji

Do montażu panelu należy przygotować równe miejsce pracy o odpowiedniej powierzchni, z wygodnym dostępem ze wszystkich stron. Same płyty elementów lepiej jest umieścić osobno z boku, gdzie będą chronione przed przypadkowymi uderzeniami i upadkami. Należy je przyjmować ostrożnie, pojedynczo.

Urządzenia różnicowoprądowe poprawiają bezpieczeństwo domowej instalacji elektrycznej, zmniejszając prawdopodobieństwo porażenia prądem i pożaru. Szczegółowa znajomość cech charakterystycznych różnych typów wyłączników różnicowo-prądowych powie Ci w przypadku mieszkań i domów.

Podczas korzystania z licznika elektrycznego zdarzają się sytuacje, w których trzeba go wymienić i ponownie podłączyć - możesz o tym przeczytać.

Zazwyczaj do produkcji panelu stosuje się metodę przyklejania płytek z elementów wstępnie zlutowanych w jeden obwód na płaskie podłoże-podłoże. Oferujemy inną opcję:

1. Wkładamy go do ramy, dobrze mocujemy i uszczelniamy krawędzie szkłem lub kawałkiem plexi.
2. Układamy na nim płyty elementów w odpowiedniej kolejności, przyklejając je taśmą dwustronną: strona robocza do szyby, lutowanie prowadzi do tylnej strony ramy.
3. Ustawiając ramkę na stole szkłem do dołu, możemy wygodnie przylutować końcówki elementów. Wykonujemy instalację elektryczną zgodnie z wybranym schematem elektrycznym.
4. Na koniec przyklejamy płytki z tyłu taśmą.
5. Kładziemy jakąś podkładkę tłumiącą: arkusz gumy, tektury, płyty pilśniowej itp.
6. Wkładamy tylną ścianę do ramy i uszczelniamy ją.

W razie potrzeby zamiast tylnej ściany można wypełnić ramę z tyłu jakimś związkiem, na przykład żywicą epoksydową. To prawda, że ​​wyeliminuje to możliwość demontażu i naprawy panelu.

Oczywiście jeden akumulator o mocy 50 W nie wystarczy do zasilenia nawet małego domu. Ale za jego pomocą można już wdrożyć w nim oświetlenie za pomocą nowoczesnych lamp LED.

Do wygodnego życia mieszkańca miasta potrzebne jest obecnie co najmniej 4 kWh energii elektrycznej dziennie. Dla rodziny – według liczby jej członków.

Dlatego panel słoneczny prywatnego domu dla trzyosobowej rodziny powinien zapewnić 12 kWh. Jeśli dom ma być zasilany prądem wyłącznie z energii słonecznej, przyda nam się bateria słoneczna o powierzchni co najmniej 12 kWh / 0,6 kWh/m2 = 20 m2.

Energię tę należy magazynować w akumulatorach o pojemności 12 kWh / 12 V = 1000 Ah, czyli około 16 akumulatorów po 60 Ah każdy.

Do normalnej pracy akumulatora z panelem słonecznym i jego zabezpieczeniem wymagany jest kontroler ładowania.

Aby przekonwertować napięcie 12 VDC na 220 VAC, będziesz potrzebować falownika. Chociaż obecnie na rynku jest już wystarczająca ilość sprzętu elektrycznego na napięcia 12 lub 24 V.

Wskazówka: W sieciach zasilających niskiego napięcia prądy płyną ze znacznie większymi wartościami, dlatego podłączając do mocnego sprzętu, należy wybrać przewód o odpowiednim przekroju. Okablowanie sieci z falownikiem odbywa się zgodnie ze zwykłym obwodem 220 V.

Wyciągać wnioski

Z zastrzeżeniem akumulacji i racjonalnego wykorzystania energii, dziś nietradycyjne rodzaje energii elektrycznej zaczynają powodować znaczny wzrost całkowitej wielkości jej produkcji. Można nawet argumentować, że stopniowo stają się one tradycyjne.

Biorąc pod uwagę znacznie obniżony w ostatnim czasie poziom zużycia energii przez nowoczesne urządzenia gospodarstwa domowego, zastosowanie energooszczędnych urządzeń oświetleniowych oraz znacznie zwiększoną wydajność paneli fotowoltaicznych nowych technologii, można powiedzieć, że są one już w stanie zapewnić energię elektryczną małej prywatny dom w krajach południowych z dużą liczbą słonecznych dni w roku.

W Rosji mogą one z powodzeniem zostać wykorzystane jako rezerwowe lub dodatkowe źródła energii w skojarzonych systemach zasilania, a jeśli uda się zwiększyć ich wydajność do co najmniej 70%, wówczas całkiem możliwe będzie wykorzystanie ich jako głównych dostawców energii elektrycznej.

Film o tym, jak samodzielnie wykonać urządzenie do gromadzenia energii słonecznej

W artykule zbadano praktyczne zastosowanie paneli fotowoltaicznych, szczegółowo opisano elementy niezbędne do zapewnienia ciągłości zasilania, niezależnego podłączenia i konfiguracji paneli fotowoltaicznych.

Wyposażenie układu zasilania: zakres, charakterystyka

W poprzednim artykule przyjrzeliśmy się rodzajom paneli słonecznych. Jednak w systemach wytwarzania energii słonecznej elementy te pełnią jedynie rolę przetworników pierwotnych. Aby stworzyć pełnoprawną domową elektrownię, będziemy potrzebować następującego zestawu sprzętu:

• kontroler ładowania akumulatora
• bateria do ponownego naładowania
• falownik napięcia

Kontrolery ładowania akumulatorów Istnieją dwa typy: sterowniki PWM (kontrolery PWM) i sterowniki OTMM (kontrolery MPPT).

Kontroler PWM to prostsze i tańsze urządzenie sterujące ładowaniem akumulatora. Sprawność sterownika PWM jest z reguły wyższa niż sterownika OTMM ze względu na to, że na etapie wstępnego ładowania łączy on akumulator niemal bezpośrednio z panelem fotowoltaicznym bez konwersji wytworzonego napięcia. Kontrolery OTMM zalecane są do współpracy z modułami o niestandardowym napięciu wyjściowym 28 V i wyższym.

Zastosowanie sterowników OTMM będzie ekonomicznie uzasadnione w układach wytwórczych o mocy znamionowej powyżej 400 W. Kolejnym powodem zastosowania takiego sterownika jest zaprojektowanie stacji fotowoltaicznej do całorocznego wytwarzania energii elektrycznej. W pochmurne zimowe dni podczas ładowania akumulatorów sterownik OTMM pokaże się z najlepszej strony.

Bateria w systemie zasilania energią słoneczną pełni rolę bufora gromadzącego energię elektryczną.

W przeciwieństwie do wszystkich innych urządzeń stacji solarnej, bateria jest materiałem eksploatacyjnym. Dlatego im dłużej będzie działać bez wymiany, tym krótszy będzie okres zwrotu zakupionych podzespołów. Aby akumulator służył długo, należy odpowiedzialnie podejść do jego wyboru. Główne parametry akumulatora, które interesują potencjalnego właściciela to:

• napięcie (Volt, V) - w sprzedaży są akumulatory do paneli słonecznych o napięciach 12, 24 i 48 V. W przypadku małych stacji domowych o mocy 200-300 W całkiem odpowiednie są akumulatory 12 V;
• pojemność elektryczna (Amper⋅godzina, A⋅h) - charakteryzuje ilość energii elektrycznej, jaką można zgromadzić. Odpowiednio, im większy ten parametr, tym bardziej układ elektryczny może pracować w trybie autonomicznym (przy pochmurnej pogodzie lub w nocy);
• poziom samorozładowania (% pojemności nominalnej) - im niższy ten parametr, tym lepszy akumulator.

Falownik napięcia przeznaczony do przetwarzania napięcia akumulatora prądu stałego na napięcie przemienne 220 V zasilające odbiorniki domowe.

Na rynku dostępna jest szeroka gama falowników o różnorodnych funkcjach. Wśród najważniejszych parametrów należy zwrócić uwagę na:

• moc falownika;
• napięcie obwodu pierwotnego (napięcie podłączonego akumulatora);
• obecność wbudowanych zabezpieczeń (przed przeciążeniem, odwrotną polaryzacją akumulatora, zwarciem w obciążeniu, nadmiernym rozładowaniem akumulatora);
• sinusoidalność napięcia wyjściowego (zasadniczo, jeśli podłączone obciążenie zawiera silniki, na przykład pralki, lodówki, pompy obiegowe, wentylatory itp.).

Należy również zauważyć, że nadmierna liczba funkcji tylko zwiększa koszt urządzenia i komplikuje jego konfigurację i obsługę.

Schemat podłączenia wyposażenia stacji fotowoltaicznej

Montaż obwodu elektrowni słonecznej jest dość prosty. Poniżej przedstawiono kolejność połączeń ilustrowaną zdjęciami. Do montażu prostego systemu wykorzystuje się panel słoneczny z ogniwami polikrystalicznymi, kontroler ładowania i akumulator. Montaż rozpoczynamy od podłączenia kabla do baterii słonecznej.

Baterie dołączone do kabla nie wymagają tego kroku. Podłączamy akumulator do zacisków wyjściowych sterownika. Następnie przewody wychodzące z panelu należy podłączyć do zacisków wejściowych kontrolera ładowania.

Wszystkie połączenia wykonujemy według zasady „+” do „+” i „-” do „-”. Zasilanie z akumulatora dostarczamy na zaciski wejściowe falownika. Po włączeniu kontrolera ładowania i falownika widzimy, że prąd wytwarzany przez panel słoneczny zaczyna ładować akumulator.

Aby określić polaryzację zacisków akumulatora słonecznego, wystarczy zmierzyć napięcie na zaciskach za pomocą multimetru. Jeżeli obok odczytów napięcia znajduje się znak minus, to położenie czarnej sondy odpowiada zaciskowi dodatniemu (przed pomiarem sprawdź, czy sondy są prawidłowo podłączone). Jeśli nie ma znaku minus, pozycja czarnej sondy odpowiada ujemnemu biegunowi akumulatora.

Montaż paneli słonecznych i pomocniczego sprzętu elektrycznego

Wyposażenie elektryczne stacji słonecznej jest instalowane za pomocą drutu miedzianego. Przekrój drutu miedzianego dla jednego panelu należy wybrać co najmniej 2,5 mm2. Wynika to z faktu, że normalna gęstość prądu w przewodniku miedzianym wynosi 5 amperów na 1 mm2. Oznacza to, że przy przekroju 2,5 mm2 dopuszczalny prąd wyniesie 12,5 A.

Jednocześnie prąd zwarciowy panelu RZMP-130-T o mocy 145 W wynosi zaledwie 8,5 A. W przypadku łączenia kilku paneli w połączeniu równoległym należy dobrać przekrój wspólnego kabla wyjściowego na maksymalnym całkowitym prądzie wszystkich paneli zgodnie z koncepcją opisaną powyżej (5 A na 1 mm 2).

Dostępnych jest wiele kabli do podłączenia paneli słonecznych. Ich charakterystyczną cechą jest to, że zewnętrzna izolacja kabla została poddana specjalnej obróbce i ma zwiększoną odporność na promieniowanie ultrafioletowe. Kupowanie takich kabli nie jest konieczne. Panele słoneczne można łączyć kablem w zwykłej izolacji PCV, należy go jednak ułożyć w tulei falistej, która przeznaczona jest do układania przewodów zewnętrznych. Ta opcja będzie kosztować 30-40% mniej.

Kontroler ładowania akumulatora i falownik należy umieścić w suchym pomieszczeniu o temperaturze pokojowej, na przykład w szafie lub korytarzu. Nie zaleca się umieszczania tego urządzenia na zewnątrz, ponieważ elementy elektroniczne urządzenia nie powinny być narażone na znaczące wahania temperatury i wilgotności. Sam akumulator można umieścić razem z elektroniką.

Jeśli zdecydujesz się na użycie akumulatorów kwasowych lub alkalicznych, powinieneś umieścić je w dobrze wentylowanym pomieszczeniu niemieszkalnym, ponieważ podczas ich pracy wydzielają się szkodliwe opary elektrolitu. Ponadto w pomieszczeniu z akumulatorami nie powinny znajdować się źródła iskier i pożaru, ponieważ uwolniony tlen i wodór w słabo wentylowanych pomieszczeniach mogą tworzyć mieszaninę wybuchową.

Panel fotowoltaiczny można zamontować na dwa sposoby:

• montaż stały polega na trwałym umieszczeniu paneli na dachu domu lub na wsporniku mocowanym do ściany lub fundamentu. W takim przypadku panele należy skierować na południe, poziome nachylenie paneli powinno stanowić kąt równy szerokości geograficznej terenu plus 15°. Szerokość geograficzną Twojej lokalizacji można określić np. na podstawie wskazań nawigatora GPS lub w usłudze Google Maps;
• Ruchomy montaż paneli odbywa się na trawersie, który może obracać się azymutalnie (w kierunku ruchu słońca wzdłuż horyzontu) i zenitalnie, przechylając panele tak, aby promienie słoneczne padały na nie prostopadle. Taki system instalacji umożliwia zwiększenie wydajności zastosowanych paneli słonecznych, wymaga jednak dodatkowych wymiernych nakładów finansowych na zaprojektowanie trawersu, silników napędowych i systemu ich sterowania.

Sposoby zwiększenia efektywności autonomicznego zasilania

Aby zwiększyć wydajność elektrowni słonecznej, można postępować na dwa sposoby: z jednej strony zwiększyć ilość wytwarzanej energii elektrycznej, a z drugiej zmniejszyć jej zużycie. Sposoby zwiększenia wytwarzanej energii elektrycznej mogą być następujące:

• montaż paneli fotowoltaicznych na trawersie ruchomym lub na mechanizmie regulacji pochylenia zenitalnego (półśrodek, ale też dość skuteczny, głównie w przypadku paneli monokrystalicznych);
• stosowanie wysokiej jakości akumulatorów o niskim procencie samorozładowania i długiej żywotności bez znacznego zmniejszenia pojemności;
• regularna konserwacja systemu: czyszczenie paneli z kurzu i śniegu, konserwacja połączeń rozłącznych i końcowych w celu zmniejszenia rezystancji styków i w efekcie strat mocy.

Po stronie obciążenia efektywność energetyczną można zwiększyć w następujący sposób:

• oddzielenie obwodu zasilania niskiego napięcia bezpośrednio od akumulatora, np. do podłączenia oświetlenia LED. Pozwoli to uniknąć podwójnej konwersji energii w falowniku;
• wyłączenie falownika po odłączeniu obciążenia na jego wyjściu, ponieważ falownik pracujący na biegu jałowym nadal zużywa niewielką ilość energii;
• instalacja wraz z oświetleniem na czujnik ruchu z timerem wyeliminuje irytujące marnowanie prądu w związku z tym, że po prostu zapomniałeś wyłączyć lampę w przedpokoju.

Vlad Taranenko, rmnt.ru