Солнечные батареи – очень выгодный способ стать независимым от плохой работы общей электросети. Кроме этого, созданная ими электрическая энергия является абсолютно бесплатной.
Особенности подключения
- Солнечная панель.
- Устройство, которое контролирует заряд.
- Аккумулятор.
- Инвертор.
- Электрическая сеть дома.
Обязательно в эту схему входят предохранители от короткого замыкания и лампочка , которая показывает уровень нагрузки. Предохранители устанавливаются на провода с положительным зарядом перед аккумулятором, лампочкой, инвертором.
Лампочку и аккумуляторы подключают к контроллеру заряда.
Эта схема предусматривает наличие одной солнечной панели или нескольких, работающих с одинаковой нагрузкой.
Несколько батарей соединены одним проводом, площадь поперечного сечения которого всегда больше 4 мм². Если планируется установить на крыше дома несколько солнечных панелей, и часть из них будет наклонена под другим углом, то схема подключения предусматривает наличие контроллера для каждой панели.
Практика показала:
- Монокристаллические способны генерировать ток в течение 3 десятков лет и даже больше.
- Более дешевые поликристаллические будут работать на протяжении 20 лет.
- Гибкие панели имеют срок службы 7-20 лет. Наиболее короткую «жизнь» имеют изделия первого поколения, наиболее длинную – изделия второго поколения. Главным минусом является быстрая деградация. В течение первых 24 месяцев работы их мощность падает на 10-40%.
Используемые на больших солнечных станциях модули смогли работать с одинаковой мощностью в течение 25 лет. Заявленные в описании характеристики выполнялись на 100%. Это говорит об отсутствии деградации. Некоторые из панелей уменьшили выработку на 10%. Производители гарантировали уменьшение выработки на 20%.
Независимо от срока использования светочувствительные элементы никогда не теряют своей производительности. То есть может пройти 50 лет, и они могут производить такое же количество электроэнергии. На ухудшение выработки влияет разрушения защитных пленок, которые позволяют влаге проникать внутрь панели и вызывать коррозию всех соединений. Этот минус приводит к увеличению сопротивления, чрезмерному нагреву, разрушению соединений. Аккумуляторы могут работать 2-15 лет, силовая электроника – 5-20 лет.
При монтаже солнечных электростанций неизбежно возникает вопрос – как соединять солнечные панели и чем отличаются варианты подключения. Именно об этом мы и поговорим в этой статье.
Существуют 3 варианта соединения солнечных панелей между собой:
Последовательное соединение
Параллельное соединение
Последовательно-параллельное соединение солнечных панелей
Для того чтобы разобраться чем они отличаются, обратимся к основным характеристикам солнечных панелей:
Номинальное напряжение солнечной батареи – как правило 12В или 24В, но существуют и исключения
Напряжение при пиковой мощности Vmp – напряжение при которой панель выдает максимальную мощность
Напряжение холостого хода Voc – напряжение в отсутствии нагрузки (важно при выборе контроллера заряда АКБ)
Напряжение максимальное в системе Vdc – определяет максимальное количество панелей объединенных вместе
Ток Imp – ток при максимальной мощности панели
Ток Isc – ток короткого замыкания, максимально возможный ток панели
Мощность солнечной панели определяется как произведение Напряжения и тока в точке максимальной мощности – Vmp* Imp
В зависимости от того какая схема подключения солнечных панелей выбрана, будут определяться характеристики системы солнечных панелей и подбираться соответствующий контроллер заряда.
Теперь предметно рассмотрим каждую схему соединения:
1) Последовательное соединение солнечных панелей
При таком соединении минусовая клемма первой панели соединяется с плюсовой клеммой второй, минусовая второй с клеммой третьей и так далее.
При последовательном соединении нескольких панелей, напряжение всех панелей будет складываться. Ток системы будет равен току панели с минимальным током. По этой причине не рекомендуется соединять последовательно панели с различным значением ток максимальной мощности, поскольку работать они будут не в полную силу.
Рассмотрим на примере:
Имеем 4 солнечных монокристаллических панели со следующими характеристиками:
Номинальное напряжение солнечной батареи: 12В
Напряжение при пиковой мощности Vmp: 18.46 В
Напряжение холостого хода Voc: 22.48В
Напряжение максимальное в системе Vdc: 1000В
Ток в точке максимальной мощности Imp: 5.42А
Ток короткого замыкания Isc: 5.65А
Соединив последовательно 4 таких панели мы получим на выходе номинальное напряжение 12В*4=48В. Напряжение холостого хода = 22,48В*4=89,92В и Ток в точке максимальной мощности равный 5,42А. Эти три параметра задают нам ограничения при выборе контроллера заряда.
2) Параллельное соединение солнечных панелей
В данном случае панели соединяются при помощи специальных Y - коннекторов. У таких коннекторов имеется два входа и один выход. К входам подключаются клеммы одинакового знака.
При таком соединении напряжение на выходе каждой панели будет равны между собой и равны напряжению на выходе из системы панелей. Ток от всех панелей будет складываться. Такое соединение позволяет, не поднимая напряжения увеличить ток от панелей.
Рассмотрим на примере все тех же 4х панелей:
Соединив параллельно 4 таких панели мы получим номинальное напряжение на выходе равное 12В, Напряжение холостого хода останется 22,48В, но ток при этом будет равен 5,42А*4=21,68А.
3) Последовательно-параллельное соединение солнечных панелей
Последний тип соединения объединяет в себе два предыдущих. Применяя данную схему соединения панелей, мы можем регулировать напряжение и ток на выходе из системы нескольких панелей, что позволит подобрать наиболее оптимальный режим работы всей солнечной электростанции.
В случае такого подключения соединенные последовательно цепочки панелей объединяют параллельно.
Вернемся к нашему примеру с 4мя панелями:
Соединив по 2 панели последовательно и затем объединим их соединив цепочки панелей параллельно мы получим следующее. Номинальное напряжение на выходе будет равно сумме двух последовательно соединенных панелей 12В*2=24В, напряжение холостого хода будет равно 22,48В*2=44,96В, а ток при этом будет равен 5,42А*2=10,84А.
Такое соединение позволит максимально сэкономить на покупке контроллера заряда, поскольку от него не потребуется выдерживать больших напряжений как в случае последовательного соединения или больших токов как в случае параллельного соединения. Именно поэтому соединяя панели между собой необходимо стремится к балансу между токами и напряжениями.
О том как подобрать контроллер заряда можно прочитать тут –
А если вы хотите купить солнечную электростанцию ― позвоните по телефону 8-800-100-82-43 (+7-499-709-75-09) или оставьте заявку на сайте и мы сделаем все необходимые расчеты и подберем оптимальную комплектацию для вас!
В последнее время мы замечаем, что у владельцев большой и малой загородной недвижимости все большим интересом начинает пользоваться альтернативная энергетика и особенно получение электроэнергии с помощью солнечных панелей(солнечных батарей, фотоэлектрических модулей, ФСМ).
Это происходит из-за снижения цен на солнечные панели и ростом информированности людей о появляющихся возможностях. Но не смотря на снижающиеся цены, срок окупаемости систем солнечного (ветряного и т.п.) энергообеспечения при наличии подведенной электросети остается очень большим (10 и более лет с учетом амортизации аккумуляторов).
Если же электросеть отсутствует, то в летний период солнечное электричество может стать отличным способом обеспечения базовых потребностей — освещение, небольшой холодильник, насос и телевизор/радиоприемник. И все это по умеренной цене, сравнимой с ценой бензогенератора даже без учета расхода горючего и ресурса последнего.
Основными компонентами бюджетной системы солнечного электроснабжения являются:
Солнечная панель или батарея панелей, объединенных последовательно или параллельно;
Контроллер солнечных панелей - контроллер заряда АКБ от солнечных панелей;
Аккумулятор (АКБ) или батарея АКБ для накопления электроэнергии на случай пиковых нагрузок, ночное время и пасмурные периоды погоды;
Инвертор напряжения (или источник бесперебойного питания с внешними АКБ) для преобразования низковольтного постоянного напряжения в переменное 220 Вольт 50 Гц.**
Контроллером в бюджетной системе обычно является недорогое устройство производства КНР с тремя парами клемм, рассчитанное на батарею солнечных панелей мощностью 100-500 Ватт, с функцией MPPT или без и имеющее минимум настроек, в основном связанный с ночным освещением и MPPT. В данной статье мы приведем необходимое знание - порядок подключения компонентов системы*.
Схема соединения компонентов системы солнечного электроснабжения
Порядок подключения контроллера солнечных панелей:
В первую очередь к контроллеру подключается заряженный аккумулятор (батарея АКБ).
Это необходимо, чтобы контроллер правильно определил номинальное напряжение системы (обычно 12В или 24В). Толщину всех проводов необходимо выбирать исходя из номинального тока контроллера***;
Внимание! Неправильная полярность (+/-) может привести к выходу контроллера из строя;
Подключите к контроллеру солнечную панель, предварительно проверив полярность соединения.
Внимание! Неправильная полярность (+/-) может привести к выходу из строя компонентов системы & как панелей, так и самого контроллера;
Третья пара клемм предназначена только для низковольтного ночного освещения по расписанию! Подключение большой нагрузки к этим клеммам может вывести контроллер из строя, так как они рассчитаны на небольшой ток.
Ночное освещение (если установлено) включается контроллером автоматически после захода солнца и работает на напряжении АКБ. Многие контроллеры позволяют настроить время работы данного освещения после заката, а некоторые позволяют включать освещение на время перед восходом солнца;
Инвертор напряжения 12В → 220В (24В → 220В) или источник бесперебойного питания (ИБП) должен подключатся напрямую к АКБ.
При пиковых (пусковых) нагрузках аккумулятор является буфером, защищающим контроллер от повреждения, так как обычная свинцово-кислотная батарея она способна отдавать ток, десятикратно превышающий номинальную емкость;
Внимание! Неправильная полярность подключения (+/-) может привести к выходу инвертора из строя;
К инвертору напряжения (ИБП) подключается необходимая нагрузка, работающая от 220 Вольт. Пиковое потребление тока нагрузкой не должно превосходить возможности инвертора!
Выбор инверторов и ИБП напряжения достаточно велик, а цены невысоки. Необходимо лишь правильно подобрать инвертор под вашу нагрузку по значению пиковой мощности (перегрузочной способности) и форме сигнала напряжения ("модифицированный" или "чистый" синус).
Если Вас заинтересовали системы солнечного электроснабжения, не стесняйтесь обратиться к нам за консультацией.
* Приведенная схема подключения соответствует большинству контроллеров производства КНР с тремя парами клемм. В любом случае перед подключением рекомендуется прочесть или просто изучить инструкцию к контроллеру. Соблюдайте правила безопасной работы с электричеством!
** Для оптимального накопления и сохранения солнечной электроэнергии в АКБ рекомендуется использовать инверторы со "спящим режимом" или линейно-интерактивные ИБП.
*** Обычно используется правило 1мм2 на 10 Ампер тока, но более толстые провода сделают систему более надежной и энергоэффективной.
Альтернативный источник энергии на базе солнечных батарей – отличный вариант для организации независимого энергоснабжения. Он обеспечит высокую энергетическую эффективность не только в знойные деньки, но и в пасмурную погоду. Было бы неплохо иметь такое устройство у себя дома, не так ли?
Для этого нужно лишь грамотно подобрать технические компоненты и произвести монтаж. Сделать это может каждый, зная схемы и способы подключения солнечных батарей. Мы расскажем, как сооружается производительная система, перерабатывающая “зеленую энергию” в электричество, необходимое для питания бытового оборудования.
Кроме того, вы узнаете, как выбрать место для установки гелиопанелей и как совместить их со стационарной электросетью. Полезные советы и важные рекомендации окажут действенную помощь домашним мастерам. Для упрощения восприятия приведены тематические фотографии, схемы и видеоролики.
Планируя выполнить подключение солнечных панелей собственноручно, необходимо иметь представление, из каких элементов состоит система.
Солнечные панели состоят из комплекта , основное предназначение которых – преобразовывать солнечную энергию в электрическую. Сила тока системы зависит от интенсивности света: чем ярче излучения, тем больший ток генерируется.
Помимо солнечного модуля в устройство такой электростанции входят фотоэлектрические преобразователи – контроллер и инвертор, а также подключенные к ним аккумуляторы
Основными конструктивными элементами системы выступают:
- Солнечная батарея – преобразует солнечный свет в электрическую энергию.
- Аккумулятор – химический источник тока, который накапливает сгенерированную электроэнергию.
- Контроллер заряда – следит за напряжением аккумуляторов.
- Инвертор , преобразующий постоянное электрическое напряжение аккумуляторной батареи в переменное 220В, которое необходимо для функционирования системы освещения и работы бытовой техники.
- Предохранители , устанавливаемые между всеми элементами системы и защищающие систему от короткого замыкания.
- Комплект коннекторов стандарта МС4 .
Помимо основного предназначения контроллера – следить за напряжением аккумуляторов, устройство по мере необходимости отключает те или иные элементы. Если показатель на клеммах аккумулятора в дневное время достигает отметки в 14 Вольт, что указывает на их перезарядку, контроллер прерывает зарядку.
В ночной период, когда показатель напряжения аккумуляторов достигает предельно низкой отметки в 11 Вольт, контроллер останавливает работу электростанции.
Где лучше установить панели?
Первое, что необходимо сделать перед тем, как установить и подключить солнечную батарею – определиться с местом размещения агрегата.
Подключение разнонаправленных элементов
Применяя последовательную схему монтажа солнечных батарей, чтобы не снизить эффективность работы устройств, все панели общей цепи следует размещать под одним углом и на одной плоскости.
Если же панели будут располагаться в различных плоскостях, это может привести к тому, что ближняя или более освещенная станет работать мощнее расположенных чуть дальше.
Это значит, что ближняя панель будет генерировать электричество, часть которого будет отходить для нагрева дальних панелей. И причина кроется в том, что ток течет по пути наименьшего сопротивления. Чтобы минимизировать потери, для каждой панели лучше задействовать отдельный контроллер.
Основные требования при задействовании контроллера – мощность подключаемых панелей свыше 1 кВт и удаленность между батареями на достаточно большое расстояние
Решить вопрос можно и путем установки отсекающих диодов. Их размещают внутри между пластинами. Благодаря этому, выдавая максимальный показатель мощности, пластины не перегреваются.
Немаловажное значение имеет и падение напряжения в соединениях, а также самих проводах низковольтной части системы.
Таблица несоответствия передаваемой мощности сечению провода, красным указывающая параметры, при которых возникает риск сильного пожароопасного нагрева
В качестве примера может служить тот факт, что на метровый отрезок кабеля сечением 4 мм 2 при прохождении тока показателем 80А (напряжение 12 В) значения падают на 3,19%, что составляет 30,6 Вт. При задействовании скруток падение напряжения может варьироваться в пределах от 0,1 до 0,3 В.
Совмещение гелиоэнергии и стационарной сети
Планируя использовать электроэнергию от солнца параллельно с обустроенной централизованной стационарной сетью, схему подключения делают несколько иной. И основная причина такого решения в том, что у частного потребителя нет возможности «сбрасывать» оставшуюся энергию.
А это может спровоцировать перепады напряжения длительностью до одной секунды.
При совмещении солнечной электроэнергии со стационарной централизованной сетью руководствуются все тем же правилом: чем больше источников подключается, тем сложнее становится схема
Согласно выше приведенной схеме, напряжение от гелиополя первым делом направляется в сторону АКБ, а уже оттуда и передается на нагрузку.
Проектируя такой вариант монтажа в расчет стоит брать два вида нагрузки:
- не резервируемая – свет в доме, бытовая техника и пр.;
- резервируемая – аварийное освещение, холодильник, электрический котел.
Учитывайте: чем больше емкость аккумулятора, тем больше проработают в автономном режиме резервируемые электроприборы.
Выбирая такой способ генерации энергии в сеть, будьте готовы к тому, что придется оформлять разрешение в местных энергосетях.
Несмотря на то, что вырабатывают напряжение, качество которого порой выше того, что в централизованной сети, местные энергосети не дают добро на то, чтобы электросчетчик вращался в обратную сторону.
По этой причине согласно схеме солнечные инверторы прекращают работу в момент пропадания напряжения в сети. А резервируемая нагрузка начинает «запитываться» от АКБ.
Выводы и полезное видео по теме
Видео #1. Пример сборки и монтажа системы заводского образца:
Видео #2. Как правильно установить панели:
Ничего сложного в процессе соединения нескольких панелей с другими элементами системы нет. Но для начинающего мастера процесс может стать затруднительным. Поэтому при отсутствии опыта в расчетах и навыков монтажа стоит обратиться к специалисту, владеющему необходимыми знаниями.
Хотите рассказать, как собирали собственную солнечную электростанцию для дачи или загородного дома? Возможно, вам известны тонкости процесса, не описанные в статье? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, задавайте вопросы, делитесь мнением и фото по теме статьи.
В связи с резким повышение стоимости электроэнергии, образованные люди стают все больше интересоваться подключением экономных . Неограниченное количество запасов экологически чистой энергии сегодня стало интересовать все большее количество населения планеты. Задача каждого человека заключается лишь в умении эффективно преобразовать солнечную энергию в необходимую, к примеру, электрическую или тепловую.
Получение электрической энергии стало реальной возможностью благодаря изобретению которой основан на специфических свойствах самого проводника: вырабатывать электрический ток под воздействием света.
Устройство и принцип действия системы
Базовой составляющей солнечной батареи являются фотогальванические ячейки, которые производятся из кремниевых пластин. Сама панель, на которую крепятся в дальнейшем кремниевые пластины, состоит из алюминиевой рамы со вставленным закаленным, ударопрочным, сверхпрозрачным стеклом. Поверх стекла, напоминающего по конструкции матрицу, аккуратно укладываются фотогальванические ячейки, которые соединяются между собой методом пайки.
Следует отметить, что величина солнечной батареи, которую устанавливают на поверхность здания, напрямую зависит от необходимого количества потребляемой мощности. В конце сборки всей батареи остаются 2 выхода «+» и «-».
В дальнейшем, набор полученных ячеек подвергается принудительной инкапсуляции, то есть тщательной герметизации при помощи специальной пленки или двухкомпонентного компаундома.
Далее, под воздействием солнечной энергии на кремниевых пластинах образуется разность потенциалов, которая в результате последовательного крепления ячеек между собой суммируется. Таким образом, получается сбор солнечной энергии и преобразование ее в электрическую.
Следует заметить, что напряжение солнечной батареи будет стационарно изменчиво. Такая изменчивость напрямую зависит от интенсивности светового потока, то есть времени суток и года.
Для обеспечения эффективного использования преобразованной электроэнергии, необходимо правильно осуществить подключение солнечной батареи в схеме взаимодействия с иными обслуживающими устройствами.
Реализация подключения устройства
Наибольшей популярности и распространенности, на сегодняшний день, получили 12-вольтовые системы с прямым преобразованием в 220 В переменного напряжения. Базовая схема такой батареи зачастую состоит из:
- Солнечной батареи. Возможно нескольких, в зависимости от потребляемой мощности всего электрического оборудования.
- Контроллера заряда-разряда аккумулятора.
- Аккумуляторных батарей.
- Инвертора.
Для более внятного представления работы всей схемы необходимо разобраться в работе и задаче каждого элемента.
- Диод Шоттки. Зачастую этот диод схематически не обозначается на схемах, так как считается изначально вмонтированным элементом системы. Главным предназначением таких диодов является препятствие протеканию обратного тока в ночное время суток и мало солнечную погоду.
- Контролер заряда АКБ. Является электронным устройством, способным автоматически управлять процессами зарядки и разрядки аккумулятора, а также защитить его от чрезмерной зарядки и разрядки.
Работа АКБ происходит следующим образом: в светлое время суток, когда аккумулятор осуществляет зарядку от солнечной батареи, контроллер следит за напряжением на клеммах аккумулятора, и как только оно достигает верхнего предела, процесс зарядки работа по приему энергии прекращается и ток перенаправляется к нагрузке.
В темное время суток солнечная панель не осуществляет работу, а питание всех составляющих системы осуществляется исключительно за счет предварительно заряженного аккумулятора. Как только, напряжение на клеммах аккумулятора достигло нижнего предела – контроллер производит отключение работы схемы.
Дополнительными функциями, которые контроллер осуществляет для защиты элементов реализованной схемы, являются: короткое замыкание и гроза.
- Аккумуляторная батарея. В реализации такой схемы работы системы является накопителем электрической энергии, вырабатываемой солнечной батареей на протяжении всего светового дня. Такая реализация схемы дает возможность осуществлять обслуживание электрических приборов в темное время суток.
В качестве аккумуляторной батареи можно использовать: автомобильные аккумуляторы (только на открытом пространстве), необслуживаемые аккумуляторы (специально предназначены для осуществления многократных и частых циклов зарядки-разрядки).
Монтаж системы
Солнечные батареи устанавливаются на открытых участках под углом 45 градусов к горизонту по направлению в южную сторону. Только в таком положении можно поглотить наибольшее количество электрической энергии.
Если панель поместить на поворотное устройство, которое будет осуществлять движение по направлению светила в автоматическом режиме, то можно накопить большее количество энергии для личного пользования.
Разновидности систем
Следует отметить, что небольшие помещения, такие как частные дома и квартиры снабдить необходимым запасом электроэнергии гораздо проще, нежели большие предприятия. Поэтому для частных случаев установку системы можно осуществлять своими руками, чего не скажешь о больших и мощных производствах, на которых площадь панелей может достигать километров.
Использование солнечных батарей сегодня является отличной альтернативой рационального вложения капиталов в прогрессивную технику, которая помогает сохранить не только бюджет, но и окружающий мир.