Схемы и способы подключения солнечных батарей: как правильно провести монтаж солнечной панели

Содержание

Комплект солнечной электростанции

Типичный комплект солнечной электростанции

Данное оборудование применяется в небольших гелиосистемах которые можно использовать для дома или для дачи. К обязательным компонентам относятся:

  • Солнечные панели или батареи – могут быть монокристаллические и поликристаллические. Чем отличаются и какие выбрать читайте здесь.
  • Коннекторы для солнечных батарей – предназначены для быстрого подключения провода к панелям. Если бюджет ограничен, можно использовать пайку, но данное соединение намного удобнее.
  • Кабель, используется одножильный медный в двойной изоляции, стойкий к любым атмосферным воздействиям, сечение от 1.5 мм.

Опционный комплектующие, которые не обязательно должны быть в системе и устанавливаются при определенных задачах:

  • Аккумуляторные батареи – существует несколько вариантов, какой выбрать .
  • Контроллер заряда аккумуляторов.
  • Реверсный электросчетчик, устанавливается если вы хотите продавать электроэнергию. В некоторых странах существует так называемый “зеленый тариф”, который позволяет зарабатывать, делая это.

Важные характеристики батарей, которые нужно учитывать

• Номинальное напряжение панелей – 12В или 24В. • Максимальное напряжение при пиковой мощности Vmp

• Напряжение холостого хода Voc – напряжение, выдаваемое панелями без нагрузки (важно при выборе контроллера заряда аккумулятора).• Ток Imp – ток при максимальной мощности панели в А

Этапы монтажных работ

Итак, перед тем, как самостоятельно устанавливать панели на крыше жилого дома, Вы должны убедиться в следующем:

На основании всех этих моментов нужно первым делом самому правильно выбрать, где лучше установить систему на крыше дома. Сразу же следует отметить, что система должна находиться на южной стороне постройки, так как именно на эту область приходится максимальное количество солнечной энергии в световой день.

После того как Вы определитесь, где именно будут размещены панели (либо коллекторы), необходимо переходить к сборке рамной конструкции и установке ее на кровлю. Обязательно используйте только металлические уголки и профиля. Изготавливать каркас из бруса не рекомендуется, т.к. он быстрее потеряет свои прочностные свойства. Лучше всего использовать квадратный профиль 25*25 мм либо уголок, но на данном этапе все сугубо индивидуально – если Вы решили установить солнечную батарею большой площади, сечение профиля должно быть на порядок больше.

Полный обзор монтажных работ

Установка креплений на крыше

Отдельное внимание нужно уделить углу наклона панелей к плоскости горизонта, а иначе говоря – земной поверхности. Для каждого региона условия немного отличаются, но обычно весной рекомендуется выполнять установку солнечных батарей под углом 45 градусов, а ближе к осени 70-75

Именно поэтому нужно заблаговременно продумать конструкцию рамы, чтобы можно было вручную выбирать, под каким углом установить систему под солнцем

Обычно раму изготавливают в форме треугольной призмы и крепят к крыше с помощью болтов

Именно поэтому нужно заблаговременно продумать конструкцию рамы, чтобы можно было вручную выбирать, под каким углом установить систему под солнцем. Обычно раму изготавливают в форме треугольной призмы и крепят к крыше с помощью болтов.

Сразу же обращаем Ваше внимание на то, что на плоской крыше или на земле не нужно выполнять горизонтальную установку панелей. В зимнее время Вам придется постоянно убирать снег с поверхностью, а иначе система не будет работать

Еще одно не менее важное требование – между крышей и солнечной батареей обязательно должно быть воздушное пространство (актуально в том случае, если Вы решили установить панель без рамы на гибкую либо металлочерепицу)

Еще одно не менее важное требование – между крышей и солнечной батареей обязательно должно быть воздушное пространство (актуально в том случае, если Вы решили установить панель без рамы на гибкую либо металлочерепицу)

Если воздушное пространство будет отсутствовать, ухудшиться отвод тепла, что может в дальнейшем за короткий промежуток времени вывести систему из строя! Исключением являются крыши из шифера либо ондулина, которые благодаря волнистой структуре кровельного материала, самостоятельно обеспечат подход воздуха

Еще одно не менее важное требование – между крышей и солнечной батареей обязательно должно быть воздушное пространство (актуально в том случае, если Вы решили установить панель без рамы на гибкую либо металлочерепицу). Если воздушное пространство будет отсутствовать, ухудшиться отвод тепла, что может в дальнейшем за короткий промежуток времени вывести систему из строя! Исключением являются крыши из шифера либо ондулина, которые благодаря волнистой структуре кровельного материала, самостоятельно обеспечат подход воздуха

Ну и последний важный момент установки – солнечные батареи нужно крепить в горизонтальном положении (длинной стороной вдоль дома)

Если пренебречь данным правилом может произойти неравномерный нагрев верхней и нижней области панели, что заметно снизит эффективность использовать автономной системы электроснабжения либо отопления частного дома

Ну и последний важный момент установки – солнечные батареи нужно крепить в горизонтальном положении (длинной стороной вдоль дома). Если пренебречь данным правилом может произойти неравномерный нагрев верхней и нижней области панели, что заметно снизит эффективность использовать автономной системы электроснабжения либо отопления частного дома.

Порядок монтажа системы электроснабжения участка на мачтах и стене Вы можете на данном видео:

Как правильно установить конструкцию на столбах

Крепление панелей на стене

Вот и все, что хотелось рассказать Вам о том, как установить солнечные батареи для дома своими руками! Надеемся, что предоставленная инструкция с фотоотчетами и видеоуроками была для Вас интересной и полезной!

Также читают:

  • Как меньше платить за свет легально
  • Как выбрать солнечные батареи для дома
  • Как сделать светодиодный прожектор своими руками
  • Схемы подключения солнечных батарей

Что представляет собой бытовая солнечная батарея

Гелиоэнергетика – это настоящая находка для получения дешевой электроэнергии. Однако даже одна солнечная батарея стоит достаточно дорого, а для того чтобы организовать эффективную систему их нужно немалое количество. Поэтому многие решаются собрать солнечную батарею своими руками. Для этого нужно уметь немного паять, так как все элементы системы собираются в дорожки, а потом крепятся на основание.

Чтобы понять, подходит ли гелиостанция для ваших нужд, надо понимать, что такое бытовая солнечная батарея. Само устройство состоит из:

  • солнечных панелей
  • контроллера
  • аккумулятора
  • инвертора

Если устройство предназначено для отопления дома, в комплект будут также включены:

  • бак
  • насос
  • комплект автоматики

Солнечные панели — прямоугольники 1х2 м либо 1,8х1,9 м. Для обеспечения электричеством частного дома с 4-мя жильцами надо 8 панелей (1х2 м) либо 5 панелей (1,8х1,9 м). Устанавливают модули на крышу с солнечной стороны. Угол наклона крыши 45° с горизонтом. Существуют вращающиеся солнечные модули. Принцип работы солнечной батареи с поворотным механизмом аналогичен стационарной, но панели поворачиваются вслед за солнцем благодаря фоточувствительным датчикам. Стоимость их выше, но КПД достигает 40%.

Конструкция стандартных солнечных батарей следующая. Фотоэлектропреобразователь состоит из 2 слоев n и p типа. n-слой изготавливают на основе кремния и фосфора, что приводит к избытку электронов. p-слой делают из кремния и бора, в результате чего образуется избыток положительных зарядов («дыр»). Слои помещают между электродов в таком порядке:

  • покрытие против бликов
  • катод (электрод с отрицательным зарядом)
  • n-слой
  • тонкий разделительный слой, препятствующий свободному переходу заряженных частиц между слоями
  • p-слой
  • анод (электрод с положительным зарядом)

Фотоэлектрические модули производят с поликристаллической и монокристаллической структурами. Первые отличаются большим КПД и высокой стоимостью. Вторые – дешевле, но менее эффективны. Мощности поликристаллических достаточно для освещения/отопления дома. Монокристаллические используются для генерации малых порций электричества (в качестве резервного источника энергии). Существуют гибкие солнечные батареи на основе аморфного кремния. Технология находится в процессе модернизации, т.к. КПД аморфной батареи не превышает 5%.

Что такое солнечная батарея

Солнечная батарея представляет собой панель, состоящую из соединённых между собой фотоэлементов. Она напрямую преобразует солнечную энергию в электрический ток. В зависимости от устройства системы, электрическая энергия аккумулируется или сразу идёт на энергообеспечение зданий, механизмов и приборов.

Солнечная батарея состоин из соединённых между собой фотоэлементов

Простейшими фотоэлементами пользовался почти каждый. Они встроены в калькуляторы, фонарики, аккумуляторы для подзарядки электронных гаджетов, садовые фонарики. Но этим использование не ограничивается. Существуют электромобили с подзарядкой от солнца, в космосе это один из основных источников энергии.

В странах с большим количеством солнечных дней батареи устанавливаются на крышах домов и используются для отопления и нагрева воды. Этот вид называют коллекторами, они преобразуют энергию солнца в тепловую.

Нередко электроснабжение целых городов и посёлков происходит только за счёт этого вида энергии. Строятся электростанции, работающие на солнечной радиации. Особенное распространение они получили в США, Японии и Германии.

Что даёт солнечная электростанция?

Этот комплект может выдать до 5 кВт мощности в автономном режиме – именно такой мощности я выбрал однофазный инвертор. Если докупить такой же инвертор и модуль сопряжения к нему, то можно нарастить мощность до 5кВт+5кВт=10 кВт на фазу. Или можно сделать трехфазную систему, но я пока довольствуюсь и этим. Инвертор высокочастотный, а потому достаточно легкий (порядка 15 кг) и занимает немного места – легко монтируется на стену. В него уже встроено 2 MPPT-контроллера мощностью 2,5 кВт каждый, то есть я могу добавить еще столько же панелей без покупки дополнительного оборудования.

Солнечных панелей у меня на 2520 Вт по шильдику, но из-за неоптимального угла установки они выдают меньше – максимум я видел 2400 Вт. Оптимальный угол – это перпендикулярно солнцу, что в наших широтах составляет примерно 45 градусов к горизонту. У меня панели установлены под 30 градусов.

Сборка АКБ составляет 100А*ч 48В, то есть запасено 4,8 кВт*ч, но забирать энергию полностью крайне нежелательно, поскольку тогда их ресурс заметно сокращается. Желательно разряжать такие АКБ не более, чем на 50%. Это литий-железофосфатные или литий-титанатные можно заряжать и разряжать глубоко и большими токами, а свинцово-кислотные, будь то жидкостные, гелевые или AGM лучше не насиловать. Итак, у меня есть половина емкости, а это 2,4 кВт*ч, то есть порядка 8 часов в полностью автономном режиме без солнца. Этого хватит на ночь работы всех систем и еще останется половина емкости АКБ на аварийный режим. Утром уже встанет солнце и начнет заряжать АКБ, параллельно обеспечивая дом энергией. То есть дом может функционировать и автономно в таком режиме, если снизить энергопотребление и погода будет хорошей. Для полной автономии можно было бы добавить еще аккумуляторов и генератор. Ведь зимой солнца совсем мало и без генератора будет не обойтись.

Преимущества солнечных электростанций

Электростанции, работающие на солнечной энергии по сравнению с традиционными источниками обладают рядом плюсов:

  • Современные установки усиливают свет при наличии большой концентрации туч, задействуют лучи, которые находятся в невидимом спектре частот, что обеспечивает им беспрерывную работу.
  • Позволяют комбинировать виды энергии, получаемые из разных источников: в основном используются ветросолнечные батареи.
  • Компактность. Переносные электростанции мобильного типа изготавливают небольшого размера, что помогает использовать их в качестве домашнего источника электроэнергии.
  • Большой срок службы, в среднем составляющий от 30 до 50 лет. Подключая накопительные аккумуляторы, можно запасать энергию и использовать ее ночью.
  • Экономия на оплате счетов, поскольку энергия солнца бесплатна.
  • Дешевизна, долговечность и простота обслуживания.

Завершающие работы

На финишном этапе монтажа солнечной электростанции для дома к контроллеру подсоединяется блок аккумуляторных батарей. Чем их больше в связке, тем лучше (это позволит сделать значительный запас энергии). Аккумуляторы следует приобретать специальные (автомобильные низкоемкостные аналоги не подходят). Они представляют собой электрические резервуары объемом не менее 150 А/часов. Оптимальным вариантом станут гелиевые модели, которые соединяются между собой параллельно. Подсоединяя между собой плюс с плюсом и минус с минусом, вы сможете сохранить вольтаж, при этом увеличится суммарная емкость.

Далее непосредственно к аккумуляторам подключается инвертор по такому же принципу. В противном случае элемент не будет функционировать. Инверторный выход с напряжением 220 вольт подсоединяют через выключатель-автомат к домашней сети. В этом и заключается весь процесс создания солнечной электростанции для дома (6 кВт). Главное, правильно спланировать процесс и вникнуть в принцип работы конструкции.

Как подключить, если на участке нет электричества

Если участок не подключен к сети, то главная задача — накапливать электроэнергию, чтобы использовать её в будущем по мере необходимости.

Какое оборудование понадобится:

  • Солнечные батареи.
  • Аккумулятор для накопления заряда.
  • Контролер заряда (чтобы контролировать ток заряда аккумулятора).
  • Преобразователь в 220В. По умолчанию солнечная панель выдает 12В, 24В, тогда как большинство электроприборов подключаются к 220В. Если вы используете приборы, работающие от 12В, то преобразователь не понадобится.
  • Оборудование для фиксации и крепежа самой батареи.

Самый простой вариант, «своими руками»

Самый примитивный, но рабочий вариант «для дачи»: солнечная батарея + аккумулятор, которые соединяются между собой клеммами. В таком виде станция уже готова к эксплуатации и её можно даже не ставить на крышу, а просто установить на землю. Электроэнергия будет накапливаться на аккумуляторе, от которого можно зарядить телефон, подключить освещение и т.д.

Такую станцию очень легко собрать своими руками. Достаточно просто купить аккумулятор (подойдет даже обычный автомобильный), солнечная батарея, провода и клеммы. Если вы приезжаете на дачу только по выходным, то станция может быть переносной, так как легко разбирается и прячется (или увозится с собой).

Более сложная реализация

Схема для повседневной эксплуатации и разводкой по розеткам. Солнечные батареи устанавливают на крышу (или отдельную металлическую конструкцию), а кабель от них прокладывают к аккумулятору, от которого электричество через преобразователь поступает на розетки.

По мере необходимости станцию легко масштабировать, подключая дополнительные батареи и аккумуляторы.

Компоновка самодельной автономной электростанции:

  1. горловина бензобака;
  2. бензобак;
  3. вентилятор принудительного воздушного охлаждения;
  4. каркас короба мини-электростанции;
  5. двигатель Д-8;
  6. лента крепления бензобака;
  7. бензокран-отстойник;
  8. маховик вентиля бензокрана;
  9. обшивка короба;
  10. опоры двигателя;
  11. ушко крепления генератора;
  12. генератор автомобильный Г-221;
  13. стойка крепления генератора;
  14. аккумулятор автомобильный (12 В, 60 А*ч);
  15. муфта соединительная;
  16. сопло направляющее;
  17. труба глушителя.

Силовой агрегат самодельной автономной электростанции:

  1. хомут вентилятора охлаждения двигателя;
  2. лопасть вентилятора;
  3. рычаг-кулиса управления дроссельной заслонкой карбюратора;
  4. тяга-тандер;
  5. вилка фиксации рычага-пробки;
  6. рычаг-пробка;
  7. труба выхлопная;
  8. корпус глушителя;
  9. карбюратор двигателя;
  10. хомуты крепления двигателя;
  11. опоры крепления двигателя;
  12. ухо крепления генератора;
  13. генератор Г-221;
  14. стойка крепления генератора;
  15. поперечина основания каркаса;
  16. гайка крепления двигателя;
  17. гайка крепления генератора;
  18. ремень клиповой привода вентилятора;
  19. консоль вентилятора;
  20. гайка крепления консоли и головки двигателя;
  21. двигатель Д-8;
  22. муфта соединительная, упругая;
  23. крыльчатка-шкив генератора;
  24. втулка дистанционная;
  25. втулка-шкив вентилятора;
  26. крышка втулки;
  27. винт М5;
  28. кольцо стопорное;
  29. подшипник № 200 (2 шт.);
  30. кольцо резиновое соединительной муфты;
  31. палец ведущей части соединительной муфты;
  32. винт крепления ведущей части муфты;
  33. шпонка сегментная;
  34. часть муфты, ведущая;
  35. гайка крепления крыльчатки-шкива генератора;
  36. палец ведомой части соединительной муфты с гайкой и пружинной шайбой;
  37. заполнение глушителя;
  38. патрубок выпускной;
  39. кронштейн рычага-кулисы;
  40. тяга.

Принципиальная электрическая схема автономной электростанции сделанной своими руками:

  1. генератор автомобильный Г-221;
  2. выпрямитель-регулятор БПВ-14-10;
  3. аккумулятор (12 В, 60 А*ч);
  4. предохранитель;
  5. потребители.

Буквами на схеме обозначены: С1, С2 и С3 — фазы статорной обмотки генератора; M1 и М2 — обмотка возбуждения генератора; X1 -«минусовый» вывод обмотки возбуждения; Х2 — «минусовый» вывод аккумулятора; Х3 — «плюсовый» вывод на контрольную лампу; Х4, Х5 и Х7 — фазы статорной обмотки генератора; Х8 — «плюсовый» вывод аккумулятора.

Представители электростанций заводского изготовления

Отметим, что указанные варианты – термоэлектрогенератор и газогенератор сейчас являются приоритетными, поэтому выпускаются уже готовые станции для использования, как бытовые, так и промышленные.

Ниже приведено несколько из них:

  • Печь «Индигирка»;
  • Печь туристическая «BioLite CampStove»;
  • Электростанция «BioKIBOR»;
  • Электростанция «Эко» с газогенератором «Куб».

Печь «Индигирка».

Обычная бытовая твердотопливная печь (сделанная по типу печи «Буржайка»), оснащенная термоэлектрогенератором Пельтье.

Отлично подойдет для дачных участков и небольших домов, поскольку достаточно компактна и ее можно перевозить в авто.

Основная энергия при сгорании дров идет на обогрев, но при этом имеющийся генератор позволяет получить также электроэнергию напряжением 12 В и мощностью 60 Вт.

Печь «BioLite CampStove».

Тоже использует принцип Пельтье, но она еще более компакта (вес всего 1 кг), что позволяет брать ее в туристические походы, но и количество энергии, вырабатываемой генератором – еще меньше, но ее будет достаточно зарядить фонарь или телефон.

Электростанция «BioKIBOR».

Тоже используется термоэлектрогенератор, но это уже – промышленный вариант.

Производитель по заказу может изготовить устройство, обеспечивающие на выходе электроэнергию мощностью от 5 кВт до 1 МВт. Но это влияет на размеры станции, а также потребляемое количество топлива.

К примеру, установка, выдающая 100 кВт, расходует 200 кг дров в час.

«Эко».

А вот электростанция «Эко» — газогенераторная. В ее конструкции используется газогенератор «Куб», бензиновый двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор мощностью 15 кВт.

Помимо промышленных уже готовых решений, можно отдельно купить те же термоэлектрогенераторы Пельтье, но без печки и использовать его с любым источником тепла.

Как соединить солнечные батареи максимально используя возможности всех элементов

Смешанная схема резервного подключения. Они будут зависеть от габаритов самих панелей и их количества.

Теперь остается дело за малым.

При одинаковых характеристиках, следующий вид панелей — тонкопленочный, потребует для установки в доме большей площади. Конечно же на свой страх и риск, можно подключить панель напрямую, и аккумулятор будет заряжаться, но такая система должна быть под присмотром.

Если дом находится в тени других построек, то установка солнечных панелей целесообразна разве что только поликристаллических, и то эффективность будет снижена. Во всех случаях должны отсутствовать затемнения. Решить эту проблему поможет естественный обдув аккумуляторной батареи. Все эти факторы нужно учитывать при выборе места установки и ставить панели по наиболее удобному варианту.

Конечно же на свой страх и риск, можно подключить панель напрямую, и аккумулятор будет заряжаться, но такая система должна быть под присмотром. Это интересно: Многие из стандартных радиокомпонентов также могут вырабатывать электроэнергию при воздействии яркого света.

При последовательном соединении нескольких панелей, напряжение всех панелей будет складываться. Собирается каркас с помощью болтов диаметром 6 и 8 мм. Изменения напряжения в данном случае не будет.

Нередко используется и смешанная схема подключения. Выходит, что правильно установленные солнечные батареи будут работать с одинаковой производительностью и зимой, и летом, но при одном условии — в ясную погоду, когда солнце отдает максимальное количество тепла. Крепить фотоэлементы во избежание повреждения рекомендуется на длинной стороне, индивидуально выбрав способ: болты крепятся через отверстия рамки , фиксаторы и пр. Закрепить его можно тонким слоем силиконового герметика, а вот эпоксидную смолу для этих целей лучше не использовать, так как снять стекло в случае необходимости проведения ремонтных работ и не повредить панели будет крайне сложно.

Солнечные панели. Как сделать дешёвую и эффективную солнечную электростанцию.

https://youtube.com/watch?v=IaLMfSZRPSg

Принцип действия СЭС

Принцип работы сводится к тому, что солнечные электростанции способны преобразовывать энергию солнца в электрическую. Луч воздействует на частицы кремния, которые являются основой состава батарей. То есть, действие таких электростанций России сводится к явлению внутреннего фотоэффекта. В полупроводниках, под действием солнечного света, образуются «дырки» и электроны, которые начинают хаотично двигаться. Это и есть переменный ток.

Обычно, дома устанавливается мини-солнечная электростанция, которая представляют собой зеркала и отражатели лучей. Современные, готовые солнечные электростанции преобразуют лучи в переменный ток при помощи особых фотоэлементов и фотоэлектрических процессов. Все такие батареи работают при помощи системы слежения. Система «ловит» свет и направляет его на фотоэлемент.

Есть модели разной мощности, произведенная в России электростанция на солнечных батареях слабомощная, ее максимальная мощность составляет 33 Вт. В качестве фотоэлементов такие мини-солнечные электростанции используют поглощающие пластины.

https://youtube.com/watch?v=4m0H4WLEQ54

Выводы и полезное видео по теме

Особенности и нюансы пропайки фотоэлементов для изготовления своими руками в домашних условиях эффективного солнечного генератора. Подсказки и советы для мастеров, любопытные идеи и личные наработки.

https://youtube.com/watch?v=INsu3xwplXQ

Как правильно протестировать фотоэлемент и замерить его основные параметры. Эта информация пригодится при последующих расчетах точного количества пластин, необходимых для полноценной работы системы.

https://youtube.com/watch?v=qYbh8d3raRM

Полное пошаговое описание процесса сбора солнечной батареи для генератора в домашних условиях. Правила работы, начиная от приобретения нужных элементов и заканчивая общим тестом изготовленного прибора.

https://youtube.com/watch?v=zR92p44Uk7g

Зная об устройстве солнечных генераторов, собрать их дома не составит большого труда. Конечно, работа потребует внимания, аккуратности и скрупулезности, но результат оправдает все финансовые и трудовые затраты. Готовый агрегат в полном объеме обеспечит здание теплом и электроэнергией, создав для проживающих необходимый уровень комфорта.

Сразу замахиваться на крупный проект не стоит. Для начала имеет смысл попробовать свои силы на сборке небольшого агрегата, а затем, полностью овладев всеми нюансами процесса, приступить к сооружению более мощной и масштабной установки.

А какой способ сооружения мини-электростанции выбрали вы для обустройства дачного участка? Пишите, пожалуйста, комментарии, делитесь полезными сведениями и фотоснимками по теме статьи в расположенном ниже блоке. Задавайте вопросы по спорным или неясным моментам.