Солнечные электростанции для дома: выбор и самостоятельное изготовление

Солнечные батареи своими руками. Расчет и выбор солнечных элементов

Солнечные батареи редко рассматриваются в качестве единственного источника электроэнергии, тем не менее, целесообразность в их установке есть. Так, в безоблачную погоду правильно рассчитанная автономная система сможет обеспечивать электроэнергией подключенные к ней электроприборы практически круглые сутки. Впрочем, грамотно скомплектованные солнечные панели, аккумуляторы и вспомогательные устройства даже в пасмурный зимний день позволят значительно снизить затраты на оплату электроэнергии по счетчику.

Использую солнечные панели из элементов уже 2-й год. Был вынужден, так как в кооперативе, где мой гараж, очень надолго отключили свет. Собрал 2 шт. по 60 Ватт, контроллер купил и инвертер на 1500 Вт. Полная независимость просто окрыляет. И свет есть, и работа ручным инструментом доставляет удовольствие.

Правильная организация автономных систем электроснабжения на основе солнечных батарей – это целая наука, но, опираясь на опыт пользователей нашего портала, мы можем рассмотреть общие принципы их создания.

Что такое солнечная батарея

Солнечная батарея (СБ) представляет собой несколько фотоэлектрических модулей, объединенных в одно устройство с помощью электрических проводников.

И если батарея состоит из модулей (которые еще называют панелями), то каждый модуль сформирован из нескольких солнечных элементов (которые называют ячейками). Солнечная ячейка является ключевым элементом, который находится в основе батарей и целых гелиоустановок.

На фото представлены солнечные ячейки различных форматов.

А вот фотоэлектрическая панель в сборе.

На практике фотоэлектрические элементы используются в комплекте с дополнительным оборудованием, которое служит для преобразования тока, для его аккумуляции и последующего распределения между потребителями. В комплект домашней солнечной электростанции входят следующие устройства:

  1. Фотоэлектрические панели – основной элемент системы, генерирующий электричество при попадании на него солнечного света.
  2. Аккумуляторная батарея – накопитель электроэнергии, позволяющий обеспечивать потребителей альтернативным электричеством даже в те часы, когда СБ его не вырабатывают (например, ночью).
  3. Контроллер – устройство, отвечающее за своевременную подзарядку аккумуляторных батарей, одновременно защищающее аккумуляторы от перезарядки и глубокого разряда.
  4. Инвертор – преобразователь электрической энергии, позволяющий получать на выходе переменный ток с требуемой частотой и напряжением.

Схематично система электроснабжения, работающая от солнечных батарей, выглядит следующим образом.

Схема довольно проста, но для того, чтобы она эффективно работала, необходимо правильно рассчитать рабочие параметры всех задействованных в ней устройств.

Расчет фотоэлектрических панелей

Первое, что необходимо знать, собираясь рассчитывать конструкцию фотоэлектрических преобразователей (панелей ФЭП), это количество электроэнергии, которое будет потреблять оборудование, подключенное к солнечным батареям. Просуммировав номинальную мощность будущих потребителей солнечной энергии, которая измеряется в Ваттах (Вт или кВт), можно вывести среднемесячную норму потребления электроэнергии – Вт*ч (кВт*ч). А требуемая мощность солнечной батареи (Вт) будет определяться, исходя из полученного значения.

Для примера рассмотрим перечень электрооборудования, которое сможет обеспечивать энергией небольшая солнечная электростанция мощностью 250 Вт.

Таблица взята с сайта одного из производителей солнечных панелей.

Налицо несоответствие между суточным потреблением электроэнергии – 950 Вт*ч (0,95 кВт*ч) и значением мощности солнечной батареи – 250 Вт, которая при непрерывной работе должна генерировать в сутки 6 кВт*ч электроэнергии (что намного больше обозначенных потребностей). Но раз уж мы говорим именно о солнечных панелях, то следует помнить, что свою паспортную мощность эти устройства способны развивать только в светлое время суток (примерно с 9-ти до 16-ти часов), да и то в ясный день. В пасмурную погоду выработка электроэнергии также заметно падает. А утром и вечером объем электроэнергии, вырабатываемой батареей, не превышает 20–30% от среднесуточных показателей. К тому же, номинальная мощность может быть получена с каждой ячейки только при наличии оптимальных для этого условий.

Почему номинал батареи 60 Вт, а она выдает 30? Значение 60 Вт производители ячеек фиксируют при инсоляции в 1000Вт/м² и температуре батареи – 25 градусов. Таких условий на земле, а тем более в средней полосе России, нет.

Все это учитывается, когда в конструкцию солнечных панелей закладывается определенный запас мощности.

Теперь поговорим о том, откуда взялся показатель мощности – 250 кВт. Указанный параметр учитывает все поправки на неравномерность солнечного излучения и представляет собой усредненные данные, основанные на практических экспериментах. А именно: измерение мощности при различных условиях эксплуатации батарей и вычисление ее среднесуточного значения.

Когда узнаете объем потребления, выбирайте фотоэлектрические элементы, исходя из требуемой мощности модулей: каждые 100Вт модулей вырабатывают 400-500 Вт*ч в сутки.

Идем дальше: зная среднесуточные потребности в электричестве, можно рассчитать требуемую мощность солнечных батарей и количество рабочих ячеек в одной фотоэлектрической панели.

При осуществлении дальнейших расчетов будем ориентироваться на данные уже знакомой нам таблицы. Итак, предположим, что суммарная мощность потребления равна примерно 1 кВт*ч в сутки (0,95 кВт*ч). Как мы уже знаем, нам понадобится солнечная батарея, обладающая номинальной мощностью – не менее 250 Вт.

Предположим, что для сборки рабочих модулей вы планируете использовать фотоэлектрические ячейки с номинальной мощностью – 1,75 Вт (мощность каждой ячейки определяется произведением силы тока и напряжения, которые генерирует солнечный элемент). Мощность 144-х ячеек, объединенных в четыре стандартных модуля (по 36 ячеек в каждом), будет равна 252 Вт. В среднем с такой батареи мы получим 1 – 1,26 кВт*ч электроэнергии в сутки, или 30 – 38 кВт*ч в месяц. Но это в погожие летние дни, зимой даже эти значения можно получить далеко не всегда. При этом в северных широтах результат может быть несколько ниже, а в южных – выше.

Есть солнечные батареи – 3,45 кВт. Работают параллельно с сетью, поэтому КПД – максимально возможный:

Эти данные чуть выше средних значений, т. к. солнца было больше обычного. Если циклон затяжной будет, то выработка в зимний месяц может не превысить 100-150 кВт*ч.

Представленные значения – это киловатты, которые можно получить непосредственно с солнечных батарей. Сколько же энергии дойдет до конечных потребителей – это зависит от характеристик дополнительного оборудования, встроенного в систему электроснабжения. О них мы поговорим позже.

Как видим, количество солнечных элементов, необходимых для генерирования заданной мощности, можно рассчитать лишь приблизительно. Для более точных расчетов рекомендуется использовать специальные программы и онлайн калькуляторы солнечной энергии, которые помогут определить требуемую мощность батареи в зависимости от многих параметров (в том числе, и от географического положения вашего участка).

Если с первого раза произвести правильный расчет фотоэлектрических панелей не удалось (а непрофессионалы очень часто сталкиваются с подобной проблемой), это не беда. Недостающую мощность всегда можно будет восполнить, установив несколько дополнительных фотоэлементов.

Разновидности фотоэлектрических элементов

С помощью настоящей главы постараемся развеять заблуждения, касающиеся преимуществ и недостатков наиболее распространенных фотоэлектрических элементов. Это упростит вам выбор подходящих устройств. Широкое распространение сегодня получили монокристаллические и поликристаллические кремниевые модули для солнечных батарей.

Так выглядит стандартный солнечный элемент (ячейка) монокристаллического модуля, который можно безошибочно отличить по скошенным углам.

Ниже представлено фото поликристаллической ячейки.

Какой модуль лучше? Пользователи FORUMHOUSE активно спорят по этому поводу. Кто-то считает, что поликристаллические модули работают более эффективно при пасмурной погоде, при этом монокристаллические панели демонстрируют превосходные показатели в солнечные дни.

У меня моно – 175 Вт дают на солнце под 230 Вт. Но я отказываюсь от них и перехожу на поликристаллы. Потому что, когда небо чистое, электричества хоть залейся с любого кристалла, а вот когда пасмурно – мои вообще не работают.

При этом всегда найдутся оппоненты, которые после проведения практических замеров полностью опровергают представленное утверждение.

У меня получается все наоборот: поликристаллы очень чувствительны к затемнению. Стоит маленькому облачку пройти по солнцу, как это сразу отражается на количестве вырабатываемого тока. Напряжение, кстати, практически не меняется. Монокристаллическая же панель ведет себя более стабильно. При хорошем освещении обе панели ведут себя очень хорошо: заявленная мощность обеих панелей – 50Вт, обе эти самые 50Вт выдают. Отсюда мы видим, как улетучивается миф о том, что монопанели дают больше мощности при хорошем освещении.

Второе утверждение касается срока службы фотоэлектрических элементов: поликристаллы стареют быстрее монокристаллических элементов. Рассмотрим данные официальной статистики: стандартный срок службы монокристаллических панелей составляет 30 лет (некоторые производители утверждают, что такие модули могут работать до 50 лет). При этом период эффективной эксплуатации поликристаллических панелей не превышает 20-ти лет.

Действительно, мощность солнечных батарей (даже с очень высоким качеством) с каждым годом эксплуатации уменьшается на определенные доли процента (0,67% – 0,71%). При этом в первый год эксплуатации их мощность может снизиться сразу на 2% и 3% (у монокристаллических и поликристаллических панелей – соответственно). Как видим, разница есть, но она незначительна. А если учесть, что представленные показатели во многом зависят от качества фотоэлектрических модулей, то разницу и вовсе можно не брать во внимание. Тем более, известны случаи, когда дешевые монокристаллические панели, изготовленные нерадивыми производителями, теряли до 20% своей мощности в первый же год эксплуатации. Вывод: чем надежнее производитель фотоэлектрических модулей, тем долговечнее его продукция.

Многие пользователи нашего портала утверждают, что монокристаллические модули всегда дороже поликристаллических. У большинства производителей разница в цене (в пересчете на один ватт генерируемой мощности) на самом деле ощутима, что делает покупку поликристаллических элементов более привлекательной. Поспорить с этим нельзя, но не поспоришь и с тем, что КПД монокристаллических панелей выше, чем у поликристаллов. Следовательно, при одинаковой мощности рабочих модулей поликристаллические батареи будут иметь большую площадь. Иными словами, выигрывая в цене, покупатель поликристаллических элементов может проиграть в площади, что при недостатке свободного пространства под установку СБ может лишить его так очевидной на первый взгляд выгоды.

У распространенных монокристаллов КПД, в среднем, равняется 17%-18%, у поли – около 15%. Разница – 2%-3%. Однако по площади эта разница составляет – 12%-17%. С аморфными панелями разница еще нагляднее: при их КПД – 8-10% монокристаллическая панель может быть по площади в два раза меньше аморфной.

Аморфные панели – это еще одна разновидность фотоэлектрических элементов, которые пока не успели стать достаточно востребованными, несмотря на свои очевидные преимущества: низкий коэффициент потери мощности при повышении температуры, способность генерировать электроэнергию даже при очень слабом освещении, относительная дешевизна одного производимого кВт энергии и так далее. А одна из причин низкой популярности кроется в их весьма ограниченном КПД. Аморфные модули еще называют гибкими модулями. Гибкая структура значительно облегчает их установку, демонтаж и хранение.

Не знаю, кто это аморфные рекламирует. КПД у них низкий, места почти в два раза больше занимают, при этом с возрастом КПД, так же, как и у кристаллических, снижается. Классические модули рассчитаны на 25 лет эксплуатации с потерей КПД в 20%. Плюс у аморфных пока только один: выглядят, как черное стекло (можно весь фасад такими покрыть).

Выбирая рабочие элементы для строительства солнечных батарей, в первую очередь следует ориентироваться на репутацию их производителя. Ведь именно от качества зависят их реальные рабочие характеристики. Также нельзя упускать из вида условия, при которых будет производиться монтаж солнечных модулей: если площадь, отведенная под установку солнечных батарей, у вас ограничена, то целесообразно использовать монокристаллы. Если недостатка в свободном пространстве нет, то обратите внимание на поликристаллические или аморфные панели. Последние могут оказаться даже практичнее панелей кристаллических.

Приобретая готовые панели от производителей, можно значительно упростить себе задачу по строительству солнечных батарей. Для тех же, кто предпочитает все создавать своими руками, процесс изготовления солнечных модулей будет описан в продолжении настоящей статьи. Также в ближайшее время мы планируем рассказать о том, по каким критериям следует выбирать аккумуляторы, контроллеры и инверторы – устройства, без которых ни одна солнечная батарея не сможет функционировать полноценно. Следите за обновлениями нашей статейной ленты.

На фото изображены 2 панели: самодельная монокристаллическая на 180Вт (слева) и поликристаллическая от производителя на 100 Вт (справа).

О самых популярных альтернативных источниках энергии вы сможете узнать в соответствующей теме, открытой для обсуждения на нашем портале. В разделе, посвященном строительству автономного дома, можно узнать много интересного об альтернативной энергетике и о солнечных батареях, в частности. А небольшой видеосюжет расскажет об основных элементах стандартной солнечной электростанции и об особенностях установки солнечных панелей.


Солнечные электростанции для дома: как выбрать и как сделать своими руками

Солнечные электростанции для дома: как выбрать и как сделать своими руками

Если еще лет десять-пятнадцать назад солнечные электростанции для дома были в диковинку, то сегодня они уже считаются обычным делом. Мало того, пусть по высокой цене, но они уже появились в продаже. Как говорится, дело сдвинулось с мертвой точки, и энергонезависимость каждого дома – это уже только вопрос времени – какие бы преграды ни возводили энергетические компании, как бы они ни мешали развитию этой отрасли, все равно придет тот день, когда собственная электростанция станет нормальным повседневным явлением в нашей жизни. Тем более начало всему этому уже положено. В этой статье мы поговорим про солнечные электростанции для дома – мы разберемся с вопросом, как выбрать готовую систему и как ее можно изготовить своими руками?

Солнечная электростанция для дома своими руками фото

Солнечные электростанции для дома: как выбрать

Чем хороши готовые солнечные электростанции, так это тем, что приобретая их, не приходится ломать голову над расчетом компонентов – это готовое решение с определенной выходной мощностью, которое нужно только правильно собрать. Сами понимаете, что продаются такие системы по цене, во много раз превосходящей все вместе взятые компоненты, если их покупать по отдельности. По большому счету, это единственный их плюс, рассчитанный, так сказать, на ленивца. Даже если и так – все равно выбирать между той или иной моделью придется, и лучше делать это осознанно, а не доверяться полностью продавцам. Тем более что при выборе следует обращать внимание не на такое большое количество характеристик – по сути, их всего две, а если разбить второй пункт на подпункты, то в общей сложности получится четыре момента, которые необходимо учесть.

  1. Мощность. С мощностью все достаточно просто, и рассчитывается она исходя из самого мощного потребителя в доме – как правило, среди бытовой техники потребители с мощностью более 3кВт не встречаются. В большинстве случаев это вообще 2-2,5кВт. К этому значению добавляется небольшой запас и получается необходимая мощность панелей. Принцип простой – в солнечный день должна работатьстиральная машина и, возможно, что-то еще. То есть в среднем для небольшого дома вполне хватает электростанции с выходной мощностью в 2,5-3кВт.
  2. Тип панелей. На сегодняшний день их существует всего три – это поликристаллические, монокристаллические и пленочные. Последний тип солнечных элементов, можно сказать, самый плохой – для них характерен эффект постепенного угасания. Спустя 25 лет максимум от них остается 50% былых возможностей, как вы понимаете, их мощность снижается. А если выбирать между поликристаллом и монокристаллом, то здесь можно сказать только одно – в условиях облачности лучше всего работают поликристаллические солнечные панели.

Солнечные электростанции для дома фото

В принципе, всего этого вполне достаточно для того, чтобы не ошибиться в процессе решения вопроса, как выбрать солнечную электростанцию для частного дома? Как видите, сложного здесь нет ничего, и даже расчеты, за которые, по сути, и берут деньги предприниматели, делаются не так уж и сложно. По большому счету, если разобраться, то и собирать такую систему не сложно – в общем, если еще и работы по сборке электростанции для дома взять в свои руки, то ее стоимость можно будет сократить вдвое, если не больше. Давайте поговорим об этом немного подробнее.

Солнечная электростанция для дома своими руками: как сделать

В принципе, решая вопрос, как выбрать солнечную электростанцию для дома, мы уже частично разобрались и с вопросом, что нужно для самостоятельного изготовления такой системы? Остается только дополнить верхний список незначительными деталями и описать порядок сборки. Под «незначительными» деталями подразумевается три вещи – это специальные кабели с коннекторами (соединительными разъемами), аккумуляторы, желательно гелевые (они способны выдерживать большее количество циклов разрядки и зарядки) и установочные элементы, с которых и начинается сборка солнечной электростанции своими руками.

  1. Установочные элементы. Под этим понятием понимается жесткая рама, сваренная из профильной трубы – ее конструкция целиком и полностью зависит от места установки, но в целом ее внешний вид одинаковый во всех случаях. Это прямоугольник, к которому панели крепятся специальными прижимами с резиновой подушечкой. Такая конструкция может быть собрана как на земле, так и на крыше.
  2. Вторым этапом работ, связанных с решением вопроса, как сделать солнечную электростанцию, является крепление панелей. Здесь все достаточно просто – это чисто механическая работа, в которой главное не переусердствовать и не раздавить панели, чрезмерно затягивая винты.

Автономная солнечная электростанция для дома фото

Устройство солнечной электростанции для дома фото

В принципе, это и весь вопрос, как сделать электростанцию на солнечных батареях? Как видите, устройство солнечной электростанции для дома не такое уж и сложное. Главное – хорошенько во всем разобраться и понять принцип работы. Ну а все остальное, как говорится, дело наживное – естественно, очень дорогое. Кстати, расчеты рентабельности таких источников энергии на сегодняшний день отнюдь не утешительные – система не окупается полностью, если не продавать излишки энергии по нормальным тарифам (например, соседям). Если идти классическим путем и выдавать неиспользованное электричество в городскую сеть и получать за него копейки, то на возврат денег можно не надеяться. К сожалению, государство не поощряет еще такие технологии, хотя и не запрещает. Именно по этой причине их установка целесообразна только в тех местах, где сетевого электричества нет вообще.

Электрооборудование, свет, освещение

Научно-технический прогресс не стоит на месте. Люди научились пользоваться силой природы и ее ресурсами, которые полностью бесплатные и не обедняют природу. Использование энергии ветра, воды и солнца – абсолютно безвредно для природы, что делает этот факт особенно ценным. Солнечные батареи – отличный вариант экономии на оплате за коммунальные услуги. Солнечные батареи работают за счет энергии солнца, поглощая солнечный свет, они вырабатывают энергию.

Оглавление:

Сборка солнечной электростанции своими руками

Купить гелиоустановку для выработки электричества для дома не составляет никакого труда, на рынке можно найти много различных предложений, но стоимость такого оборудования достаточно высокое. Купить систему доступно далеко не каждому. Есть альтернатива – изготовление гелиоустановки собственноручно.

Сила тока, которую сможет создавать фотоэлемент, будет зависеть от количества попавших на поверхность солнечных элементов. Количество этих элементов напрямую зависит от ряда факторов:

  • размера аккумуляторов;
  • силы и интенсивности солнечного света;
  • длительности использования;
  • КПД сооружения;
  • температурных показателей.

От размера батареи зависит количество вырабатываемой энергией. Чем больше площадь конструкции, тем больше энергии вырабатывается и тем выше стоимость оборудования.

В зависимости от стоимости и мощности оборудования, солнечные батареи для преобразования солнечной энергии в электричество, разделяются на:

  • Конструкции с малой мощностью – мощность данного оборудования сможет обеспечить зарядку планшета и других электронных приборов. Но при высокой стоимости и столь малой мощности, данное оборудование не пользуется высокой популярностью
  • Универсальные конструкции – чаще всего приобретаются для использования в походах и кемпингах. Это более мощная конструкция, способная питать несколько электроприборов одновременно.
  • Солнечные батареи – плоские фотопластины, крепящиеся на специальной основе. Устанавливаются на крышах домов и благодаря сложному устройству, позволяют полностью покрывать все потребности в электрической энергии.

Электростанция на солнечных батареях своими руками

Уже перестают быть редкостью и диковинкой солнечные электростанции в быту. Данная конструкция повышает комфортность проживания, обеспечивает независимость от работы коммунальных служб. При запасе базовых знаний в электротехнике, можно сделать солнечную электростанцию собственноручно и при этом сэкономить ощутимые деньги. Различают три вида солнечных электростанций:

Для обеспечения дома электроэнергией автономная солнечная электростанция считается наиболее оптимальным вариантом.

Любая солнечная электростанция, продуцирующая переменный ток, состоит из четырех основных компонентов:

  • Фотомодули – количество и площадь фотоэлементов определяется в зависимости от потребностей дома и солнечной активности в конкретной географической местности. Смонтировать модули можно собственными силами, купить придется только кремниевые фотоячейки или купить гелиоблоки, при условии, что размеры блоков совпадают со всеми требованиями.
  • Аккумуляторные батареи – нужны для предотвращения перебоев с подачей электроэнергии. В непогоду и пасмурные дни аккумуляторы смогут поддержать подачу электричества в дни без солнца.
  • Контроллеры – своего рода «часовые», контролирующие аккумуляторы от чрезмерной зарядки. Когда батарея будет полностью заряжена, они понизят ток, вырабатываемый солнечной батареей до той величины, которая необходима для поддержания саморазряда. В самодельной установке данное оборудование необходимо для продления срока эксплуатации.
  • Инверторы – специальные приборы, преобразующие постоянный ток в переменный, который питает всю технику в доме. В частной солнечной электростанции речь идет о синусоидальных батареях. Данный вариант дешевле и подходит для домашнего использования. При переизбытке электроэнергии инверторы выступают связующим звеном между домашней и коммунальной энергетической системой. Они перенаправляют избыток электричества в общую сеть.
  • Кабели – им отводится важная роль. Все уличные кабеля должны быть высокого качества и устойчивости к непогоде и перепадам температур. Для уменьшения энергетических потерь рекомендуется короткий путь и специальное сечение, не меньше четырех миллиметров.

Схема сборки солнечной электростанции

Солнечные модули следует установить на крыше дома. Располагается конструкция в соответствии с инструкцией: расположение под прямым углом к падающему свету, угол отклонения не должен быть больше, чем пятнадцать градусов. При условии, что планируется круглогодичное использование гелиоустановки, батареи располагаются под углом +15 градусов к географической широте. Если используется батарея только в летний период – требуется придерживаться угла наклона – минус пятнадцать градусов к широте. Попросить помочь расположить солнечные батареи правильно, можно человека, который компетентен в данном вопросе. Устанавливаются батареи друг над другом с учетом того, как будет ложится тень, чтобы не перекрывать доступ солнца.

Остальные составляющие конструкции рекомендуется устанавливать отдельно, в специально отведенного для этого помещении. Это поможет избежать энергопотери, да и вся система станет работать намного эффективнее.

При расположении панелей в несколько рядов, между приборами следует придерживаться определенного расстояния. В таком случае не будет затенения. Закрепляют панели в четырех, а лучше в шести местах. Закрепляются батареи только «родными» фиксаторами, в противном случае не будет никакой гарантии надежного крепления.

Собрать солнечную электростанцию руками

Чтобы сэкономить на установке оборудования, которое бригада специалистов произведет за определенную стоимость, необходимо соблюсти правила и прислушаться к рекомендациям опытных людей. Иначе фотопанели не смогут работать с максимально возможной мощностью и материальные затраты на изготовление или приобретение будут напрасными.

Собственноручно изготовленная электростанция солнечной энергии собирается с учетом таких правил:

  • Освещенность – панели обязательно должны быть установлены на самом освещенном месте без малейшего затенения. Как правило, это крыша помещения или фасад.
  • Направление – установка фотобатарей осуществляется с южной стороны крыши, с учетом корректного угла наклона. Южная сторона максимально получают энергию солнца.
  • Угол наклона – для результативности и максимальной эффективности работы панелей, необходимо брать во внимание правильный угол наклона по отношению к горизонту. Выше было описано правило выбора угла, но, если такой вариант недоступен к применению, выбирается постоянный угол, равный географической широте.
  • Обслуживание – если допускать загрязнение поверхностей солнечных батарей, происходит заметная потеря производительности поверхности панели. Необходимо регулярно очищать поверхность: летом от пыли и листьев, зимой от снега и загрязнений.
  • Если батареи устанавливаются на поверхности грунта, то необходимо приподнять конструкцию над землей примерно на полметра.

Но помимо этих нюансов, большую роль во время установки батареи играет тип кровли.

Домашняя солнечная электростанция руками, особенность установки на крыше

От варианта крыши зависит способ расположения батареи. Даже расцветка кровли играет значительную роль. Например, темная крыша сильнее прогревается на солнце и становится причиной перегрева солнечной панели. Если покрытие кровли имеет темную расцветку, в месте расположения батареи необходимо предусмотреть светлую вставку. Если фотопанель устанавливается на плоскую кровлю собственными силами, этот процесс не должен вызвать затруднений. Плоская крыша считается самым лучшим вариантом для расположения солнечной батареи. Для установки приобретают опорные рамы для удобного расположения панели под правильным углом. Ухаживать за панелями и чистить их поверхность на плоских крышах намного удобнее.

Скатные крыши требуют немного другого варианта монтажа. На специальных креплениях устанавливаются батареи с учетом материала, из которого изготовлена кровля. К каждому варианту используется свой крепежный материал. Также монтажные технологии отличаются в каждом конкретном случае. Для естественного охлаждения солнечной батареи рекомендуется делать зазор между крышей и оборудованием, это обеспечивает циркуляцию воздушных масс.

Самодельная электростанция на солнечных батареях

Перед началом самостоятельного изготовления солнечной электростанции, необходимо определиться с материалом. Чаще всего в основу фотопанели идет поликристаллический кремний или монокристаллический материал. Поликристаллический материал имеет невысокий коэффициент полезного действия, но панель из такого материала эффективна при любой силе солнца. Что касается монокристаллических веществ, они имеют более высокую производительность, но заметно снижают эффективность при отсутствии солнца в пасмурную погоду. Из-за этого домашние умельцы отдают предпочтение поликристаллам.

Следует учесть такой факт: все фотоячейки покупаются у одного производителя, чтобы исключить ситуации, когда возникают сложности с определением общей мощности или элементы будут иметь различный срок годности. Некоторые предприимчивые мастера покупают наборы на онлайн-аукционах, что означает выгодное приобретение. Помимо перечисленного, необходимо купить проводники, служащие соединительными элементами для гелиоячеек, приспособления для пайки.

Для корпуса панели применяются легкие материалы, наподобие алюминиевых уголков. Дерево также может служить основой для батарей, но учитывая тот факт, что оно будет подвергаться бесконечному отрицательному воздействию, не рекомендуется использовать этот материал. Следует помнить, что на аукционах продаются многие элементы установки, в том числе и готовый корпус. Для внешнего прозрачного покрытия применяют поликарбонат или оргстекло. В идеале, подойдет любой прозрачный материал, не пропускающий инфракрасные лучи, которые ухудшают качество работы системы.

Как собрать солнечную электростанцию для дома

После подготовки всех материалов, можно заняться непосредственно сборкой солнечной электростанции. Сначала спаивают проводники с гелиоячейками. Так как эта процедура довольно трудоемка и сопровождается порчей элементов из-за их хрупкости, рекомендуется приобретение ячеек с припаянными проводниками. Но если товар приобретен отдельно и нуждается в соединении, существует такой алгоритм действия:

  • подготовить проводники требуемой длины;
  • крайне осторожно переместить проводники в ячейку;
  • на место соединения нанести специальное средство – паяльную кислоту и припой;
  • не оказывая давления на кристалл, следует припаять проводник.

Процесс пайки – кропотливый и затратный по времени.

Соединять элементы можно по разным схемам: последовательно, параллельно, последовательно, со средней точкой. Это не принципиально, главное, чтобы были шунтирующие диоды, благодаря которым не произойдет разрядка в ночное время. Перед установкой проводятся испытания на ток, напряжение, фиксацию элементов и герметизацию. Можно загерметизировать каждую ячейку специальным средством и запечатать пластиком.

Справиться с такой задачей, как монтаж солнечной электростанции своими руками поможет пошаговая инструкция в видео. Гелиобатареи – это выгодно, доступно и недорого. В результате установки инновационной системы, можно не зависеть от погодных условий, когда пропадает электричество из-за сильного ветра или дождя в результате замыкания или выхода из строя оборудования. Солнечные электростанции – это удобно.

Солнечная электростанция для дома

Установить на крыше солнечные фотоэлементы, которые за день зарядят аккумуляторы, а вечером пользоваться дармовой энергией — это путь к полной независимости от государственного электроснабжения, цен на газ и так далее.

Простейшая схема солнечной станции

Преимуществ у домашней солнечной электростанции предостаточно:

  1. Простота установки и подключения. Не надо строить высокую башню, как для ветровой электростанции, бетонировать фундамент.
  2. Для строительства не нужны большие площади. Многие укладывают светоактивные листы на крышу частного дома.
  3. Простой и нематериалозатратный монтаж сильно сокращает денежные расходы.
  4. Возможно, по мере накопления средств, добавлять к имеющимся панелям новые, увеличивая мощность установки в целом, чего нельзя сделать для ветровой станции.
  5. Отсутствуют вращающиеся части, которые нужно смазывать, подтягивать. Профилактический осмотр солнечных элементов специалисты рекомендуют проводить раз в 1–2 года.
  6. Может эксплуатироваться без капитального ремонта до 25 лет.
  7. Все компоненты электроустановки подвозятся к месту установки в собранном виде.
  8. Солнечные станции бесшумны, безопасны для людей, не мешают птицам. Они самые экологически безопасные среди зелёных технологий.

Перейдем к недостаткам:

  1. Ограничено применение в некоторых регионах количеством солнечных дней.
  2. Имеют низкий КПД и слабую мощность, особенно в хмурые зимние дни, по сравнению с другими источниками энергии.

Подбор PV-элементов

Черные фотоэлектрические панели, photovoltaic PV-элементы, те, которые в диковинку видеть на крышах российских домов, сплошь покрывают любые строения в Японии. А японцы очень практичны и не будут городить то, от чего мало проку. Главная задача — правильно выбрать тип солнечного элемента.

В продаже представлены четыре типа фотоэлектрических элементов:

  1. монокристаллические;
  2. поликристаллические;
  3. аморфные;
  4. тонкоплёночные.
  • Монокристаллические делают из отполированного листа кремния. Примерно 1 кВт энергии от таких изделий можно получить с площади 7 квадратных метров.
  • Поликристаллические кремниевые менее производительные, чем первые. Чтобы получить 1 кВт уже потребуется занять площадь более 8 кв. метров.
  • Аморфные наиболее экономичны при изготовлении: аморфный кремний наносится тонким слоем на подложку и расходуется гораздо меньше. Эти батареи имеют самую низкую мощность и относительно дешевы.
  • Тонкопленочные имеют наибольший КПД в 25 процентов, по сравнению с показателем 12–17 у первых трёх типов. Могут вырабатывать энергию при слабом освещении, даже зимой в облачную погоду. Производят такие пленки на нескольких американских заводах для промышленного использования. Стоят они очень дорого.

Оптимальным вариантом для южной полосы: Одесса – Ростов на Дону – Астрахань – побережье северное Каспийского моря являются монокристаллические элементы. Можно собрать эффективную солнечную установку мощностью до 500 кВт/час за месяц.

Другие компоненты солнечной электростанции

  1. Инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный. Фотоэлектрические элементы вырабатывают постоянный ток низкого напряжения, а большинство бытовых приборов работает на переменном высоком напряжении.
  2. Аккумуляторы, сохраняющие энергию для ночного времени.
  3. Контроллер – зарядное устройство, не допускающее перезарядки аккумуляторов и защищающее от утечки обратного тока на PV-элементы ночью.
  4. Автоматическое реле, которое при полной разрядке аккумуляторов переключает питание домашних приборов к общей сети.
  5. Электросчетчик, остается для контроля потребленной энергии.

Цена солнечной установки

Покупать солнечную электростанцию под ключ, к примеру, СЭС-5 удобно тем, что специалисты компании-производителя сами всё привезут, соберут, подключат, проверят и гарантию дадут.

СЭС-5, производитель Термо Технологии, Украина

Стоимость СЭС-5, вместе с монтажом составляет 8250, 9100 долларов. Такая система замечательна тем, что излишки выработанной энергии можно продать в общую сеть по зеленому тарифу. Установка состоит из 25 фотоэлектрических элементов, средней производительностью за месяц – 521 кВт/час. Есть установки равной мощности по цене 15000 долларов. Если в вашем доме все бытовые приборы расходуют за сутки около 10 кВт/час, то этой электростанции вполне достаточно, чтобы всё светилось, крутилось. Кроме отопления, конечно.

Обогрев дома зимой такая электростанция не потянет. Надо увеличить количество солнечных элементов и аккумуляторов как минимум вдвое, соответственно и цена возрастет вдвое.

Если же комплектовать домашнюю электростанцию самостоятельно, то собранная установка обойдется в 8032 доллара. Из расчета, если каждый компонент будет стоить:

  • PV-элементы Yabang Solar YBP 250-60 (250 Вт, 24 В), 20 штук — 4250 долларов;
  • контроллер (зарядное устройство) — 25 долларов;
  • аккумуляторы SIAP PzS 4 APH 420 (2 В, 420 А), 24 шт. — 3624 доллара;
  • инвертор — 69 долларов;
  • автоматическое реле — 33 доллара;
  • электросчетчик — 31 доллар.

Итого: если умудрится самому собрать и подключить солнечную электростанцию для дома, то можно сэкономить лишь 218 долларов.

Автор: Виталий Петрович, Украина Лисичанск.

Как выбрать солнечную электростанцию для дома?

Обновлено: 15 марта 2020

Солнечные электростанции для дома, цены

Для владельцев частных домов, расположенных в недавно организованных коттеджных поселках или в отдаленных районах, электроснабжение иногда является большой проблемой. Старые изношенные электросети работают с перебоями, часто случаются отключения. Нередко возможность подключения попросту отсутствует, вынуждая прибегать к альтернативным способам получения электроэнергии. В таких ситуациях используются дизельные или бензиновые генераторы, устанавливаются ветряки или солнечные панели (СЭС). Эти способы позволяют в той или иной степени решить проблему с электроснабжением.

Среди всех вариантов выделяются СЭС, использующие неограниченный источник энергии, не нуждающийся в создании особых условий и позволяющий получить любое количество энергии. Единственным условием для этого становится приобретение необходимого оборудования.

Принцип работы

Солнечные электростанции представляют собой набор аппаратуры, перерабатывающей солнечный свет в электрическую энергию. Основным элементом солнечной батареи являются солнечные панели (модули), способные под воздействием лучей Солнца вырабатывать определенное количество электроэнергии. Они подают энергию на аккумуляторные батареи, за режимом работы которых следит прибор управления — контроллер. Аккумуляторы накапливают заряд, а контроллер следит за его величиной, не допуская перезарядку или чрезмерно сильный разряд, одинаково вредные для АКБ. С аккумуляторов напряжение подается на инвертор, преобразующий полученный ток в стандартные параметры потребления — 220 В 50 Гц.

Солнечные модули устанавливаются в положении, обеспечивающем максимальную освещенность рабочей поверхности в течение всего светового дня. Для получения оптимального положения панелей используются трекеры — механические системы, поворачивающие панели по мере изменения положения Солнца относительно горизонта.

По известным причинам, СЭС могут вырабатывать энергию только в дневное время. Важным условием для высокой производительности является хорошая погода, но и в пасмурные дни производство не прекращается, только несколько снижается. В ночное время электростанция работает на разряд аккумуляторов, расходуя энергию, накопленную за день.

Крупные СЭС имеют еще одну важную функцию. Излишки энергии, не востребованной приборами потребления или аккумуляторными батареями, они способны отдавать в сеть, тем самым поддерживая энергообеспеченность региона. В странах Запада такие возможности имеются у владельцев любой, даже самой маленькой электростанции. В России такая возможность пока не распространена, хотя работы в этом направлении ведутся.

Установка

Монтаж солнечных электростанций состоит в размещении солнечных модулей. Они могут быть расположены на склонах крыш, открытых площадках, стенах домов и т.д. Основным условием является возможность беспрепятственно принимать потоки падающей солнечной энергии. Не допускается размещение панелей в затененных местах, вблизи высоких деревьев, зданий, скал или иных препятствий, преграждающих свету путь к рабочим поверхностям. Модули ориентируются на юг, чтобы иметь наилучший контакт с лучами света в течение максимального времени.

Дополнительное оборудование и аппаратура размещаются в специально отведенном помещении, соответствующем условиям эксплуатации. Основные требования выдвигаются к помещению для АКБ. Необходимо обеспечить температуру, близкую к 25°, поскольку аккумуляторы чувствительны к изменениям окружающей температуры. При -5°С емкость ПКБ падает на 50%.

При установке необходимо обеспечить возможность ухода и обслуживания всех элементов электростанции. Панели надо периодически очищать от пыли, в зимнее время следует освобождать их от снежных заносов. Приборы также нуждаются в периодическом обслуживании, для чего должны быть созданы все условия.

Особенности солнечных электростанций для дома

Солнечные электростанции, созданные для обеспечения дома, имеют относительно небольшие размеры и производительность. Они служат источником питания ограниченного количества потребителей, поэтому производят только необходимое количество энергии, не отдавая излишки в сеть (тем более, что нередко сетевой энергии поблизости не имеется).

Важно! Домашняя СЭС позволяет автономное существование, не зависимое от состояния электросетей, изменения тарифов и прочих решений владельцев ресурсных компаний.

Существуют как полноценные комплекты, позволяющие обеспечивать все системы дома (отопление, водоснабжение, питание бытовых приборов и освещения), так и специализированные системы, обеспечивающие функционирование только водоснабжения или отопления.

Также нередко СЭС объединяются с ветрогенераторами или иными источниками, способными обслуживаться тем же набором аппаратуры, что и солнечные модули.

Как сделать дома солнечную электростанцию своими руками?

Для самостоятельного создания СЭС понадобится выполнить следующие действия:

  • произвести тщательный подсчет необходимого суточного количества электроэнергии. Для этого надо сосчитать количество энергии, которое потребляет каждый прибор в доме и суммировать эти величины
  • в соответствии с полученными значениями приобретается набор оборудования. Понадобится весь комплект, начиная с панелей и заканчивая инвертором и коммутацией. Аппаратура должна соответствовать по своим характеристикам потребностям дома, кроме того, все устройства должны быть согласованы между собой
  • оборудование доставляется на участок и устанавливается должным образом. Все элементы системы присоединяются друг к другу
  • все действия требуют точного понимания смысла производимых работ. Если знаний не хватает, лучше обратиться за помощью к специалистам, которые смогут исключить ошибок и потери дорогостоящего оборудования.

Слабые солнечные электростанции — стоимость комплекта

Комплектов маломощных СЭС в продаже имеется много. Они предназначены для выполнения разных задач, от питания отдельных систем (отопление, водоснабжение), до обеспечения дома с ограниченным числом потребителей. Обычно в расчет берется суммарная потребляющая мощность бытовой техники.

Замечено, что цена комплекта всегда примерно соответствует его мощности и составляет 1000 $ за 1 кВт.

Если рассматривать образцы, предлагаемые в продаже, то это соотношение выполняется практически всегда, хотя имеются исключения. В основном, это касается продукции китайских производителей, чьи комплекты можно приобрести намного дешевле. Российские компании также устанавливают более низкие цены в сравнении с европейскими фирмами, что обусловлено недостаточным качеством аппаратуры.

5 кВт, цены

СЭС мощностью 5 кВт способна обеспечивать маленький домик (например, дачный) в летнее время, т.е. без системы отопления. Имеющиеся комплекты имеют стоимость, зависящую от производителя и особенностей оборудования. Встречаются наборы стоимостью от 130 до 360 тыс. руб., но это средний диапазон. Существуют и более дорогие варианты, имеющие дополнительное оборудование и массу полезных функций.

10 кВт, цены

Солнечная электростанция мощностью 10 кВт способна в полной мере обеспечить энергией дом средних размеров. При этом, отопление следует продублировать дополнительными средствами, например, твердотопливным котлом. Это поможет исключить проблемы в зимнее время из-за сильных морозов. Стоимость комплекта среднего ценового диапазона колеблется в пределах 300-600 тыс. руб.

Более мощные электростанции

СЭС, способная выдать мощность свыше 10 кВт, может обеспечить коттедж или довольно крупный дом в полном объеме — водоснабжение, отопление, бытовые приборы и техника. Если говорить о комплектах свыше 20 кВт и еще более мощных, то число потребителей становится больше и объединяет несколько домов, или небольшой поселок. Существуют также конструкции, принадлежащие к другой категории — к промышленным СЭС, предназначенным для снабжения энергией целые населенные пункты. Разработано немало конструкций таких станций. Рассмотрим их подробнее:

Башенные СЭС

Солнечные электростанции башенного типа изобретены уже давно. Они не используют высокотехнологические методы, электроэнергия вырабатывается паровыми генераторами.
Станция представляет собой поле, в центре которого находится башня. Вокруг нее плотными концентрическими кругами расположены зеркала, наведенные на вершину башни, в которой установлен резервуар с водой. Зеркала управляются компьютерной системой позиционирования, обеспечивающей одновременное наведение всех зеркал на емкость с водой. От этого она нагревается, вода превращается в пар и подается на турбогенератор.

Преимуществом такого метода является отсутствие высокотехнологичных дорогостоящих материалов, простота и надежность конструкции. К недостаткам следует отнести сложное и трудоемкое обслуживание зеркал, системы наведения и прочих элементов станции.

СЭС на фотоэлектрических модулях

Фотоэлектрические модули — это и есть солнечные панели, которые можно все чаще увидеть на крышах домов, открытых площадках перед домами или сооружениями. Выработка электроэнергии происходит по принципу фототранзистора, вследствие возникновения разности потенциалов на p-n переходе.

Каждый элемент представляет собой одну ячейку с таким переходом, пронизанную тонкими медными проводами для снятия полученного тока. Элементы объединены в панели, которые соединяются в комплект, позволяющий обеспечивать питание определенного числа приборов потребления. Кроме панелей в состав СЭС входят аккумуляторы, контроллеры и инверторы, осуществляющие управление зарядом АКБ и преобразование постоянного тока аккумуляторов в переменный ток напряжением 220 В 50 Гц.

Солнечные электростанции тарельчатого типа

Конструкция СЭС тарельчатого типа представляет собой вогнутое зеркало, в фокусе которого расположен приемник с жидкостью. Принцип действия СЭС похож на способ выработки энергии башенными станциями. Вода в резервуаре приемника под действием сконцентрированных лучей света испаряется, пар поступает на турбогенераторы и вырабатывает электроток.

Преимуществом такой конструкции является экономия площади земной поверхности, простота системы наведения и надежность работы. Недостаток — сложность обслуживания вогнутого зеркала. Тарельчатые конструкции считаются самыми эффективными из всех гелиоэлектростанций, они демонстрируют КПД, равный 29%. Таких результатов пока не может добиться ни один иной вид СЭС.

Аэростатные СЭС

Используется баллон аэростата, покрытый фотоэлектрическим слоем. Поднимаясь на большую высоту, поверхность баллона собирает солнечные лучи. Эффективность метода достаточно высока, никаких помех или погодных факторов на фотоэлектрический слой не воздействует, поскольку баллон поднимается выше облаков. Увеличивается время приема света — когда на поверхности земли уже темно, наверху еще долго светит солнце.

Недостатком способа является большая длина кабеля, зависимость от ветра и невозможность использовать всю поверхность сферы для контакта с лучами света. Еще одним, специфическим, но очень важным недостатком, является высокая уязвимость сферы для диверсий или военных акций. Если регион запитан от подобных источников, то оставить его без электроэнергии не представляет никакого труда.

С параболоцилиндрическими концентраторами

Это — еще один вариант станций, использующих энергию пара для выработки электрического тока. На опорных конструкциях устанавливаются множественные ряды длинных вогнутых зеркал. В фокусе устанавливается труба с маслом, которое нагревается и направляется в теплообменник, где отдает тепловую энергию воде, превращая ее в пар. Затем в действие вступают турбогенераторы, вырабатывающие электроток.

Методика имеет существенный недостаток — она нуждается в большой площади для размещения системы зеркал и требует больших трудозатрат на обслуживание.

Солнечно-вакуумные электростанции

Технология основана на использовании движения нагретого воздуха вверх. Устанавливается труба в виде усеченного конуса, внутри которой нагревается и поднимается горячий воздух. На вершине трубы установлен турбогенератор, производящий электроток. Конструкция имеет массу недостатков. Прежде всего, такая высота трубы потребует сложных мероприятий по обеспечению устойчивости и прочности. Передача выработанной энергии тоже потребует немалых трудозатрат.

Обслуживание конструкции, монтаж и прочие мероприятия чрезвычайно сложны и дороги, что ставит под вопрос всю идею подобных СЭС.

Электростанции на двигателе Стирлинга

Двигатель Стирлинга — это механическое устройство, преобразующее тепловую энергию в движение. Для работы двигателю Стирлинга необходим внешний источник теплоты. Конструкция СЭС представляет собой вогнутое зеркало, в фокусе которого расположен двигатель. Источник тепла совершенно бесплатный и весьма обильный, поэтому работа двигателя может быть очень дешева. Колебания поршня непосредственно преобразуются в электроэнергию, минуя различные промежуточные устройства.

Эффективность такой СЭС достигает 31%, но многочисленные недостатки и трудности в обслуживании ограничивают использование методики на практике.

Комбинированные

Комбинированные СЭС включают в себя несколько разных конструктивных вариантов, что в результате дает эффект дополнения одного типа другим. Например, используется башенный тип с дополнением из фотоэлектрических модулей. Часто на СЭС устанавливаются теплообменники, обеспечивающие горячее водоснабжение прилегающих домов. Возможны и другие варианты совместного использования разных устройств, если они не мешают друг другу и позволяют получить дополнительную энергию.

Плюсы и минусы солнечных электростанций — особенности выбора

Существующие СЭС обладают различными плюсами и минусами. Рассмотрим их внимательнее:

Плюсы

К достоинствам солнечных электростанций можно отнести:

  • экологическая чистота
  • неиссякаемый и неисчерпаемый источник энергии
  • множество вариантов конструкции
  • возможность самостоятельного изготовления некоторых видов станций

Солнечные станции могут иметь гигантские и совсем маленькие размеры, что также является их достоинством.

Минусы

К недостаткам СЭС относятся:

  • работа станции зависит от погодных условий и времени суток, что требует накопления энергии на время вынужденного простоя
  • дорогостоящее оборудование, созданное с использование редких высокотехнологичных материалов
  • необходимость дублирования СЭС другими источниками, способными обеспечивать потребителей при возникновении неисправностей
  • сложность в обслуживании станций
  • нагрев атмосферы над крупными промышленными СЭС

Большинство их этих недостатков являются, скорее, специфическими особенностями технологии, но требуют внимания и своевременного реагирования на их появление.

Все про солнечную электростанцию для дома: подключение, реальная выработка, подключение, особенности

В 2017 году я установил на участке одну солнечную батарею мощностью 260Вт для выработки электроэнергии. В июне выработка панели составила 34кВт электроэнергии, что в 4.5 раза превысило её нормативную мощность.

Далее я расскажу о том, как работает солнечная электростанция, из каких элементов состоит, кому подойдет и как её подключить. Кроме того, поделюсь реальной статистикой выработки одной панели.

Кому подойдет домашняя солнечная электростанция

  1. Тем, у кого на участке нет электричества. Солнечные батареи смогут автономно обеспечивать объект электроэнергией. В качестве альтернативы также можно рассматривать ветряк (для которого должна быть соответствующая роза ветров) или дизельный генератор (который не очень удобен в эксплуатации и неэкономичен).
  2. Также солнечную станцию можно рассматривать как инвестицию, чтобы на фоне постоянно растущих тарифов в будущем меньше платить за электроэнергию. К тому же срок службы батарей очень большой, а солнце светит всегда.
  3. И последний вариант — всем, кто хочет заработать. В Украине существует закон о зеленом тарифе, согласно которому государство выкупает выработанную электроэнергию с помощью альтернативных источников энергии по особой цене.

Как устроена солнечная батарея

Солнечная батарея (или ФЭМ – фотоэлектрический модуль) работает за счет кремниевых элементов, которые преобразовывают световую энергию в электрическую (в отличие от солнечных коллекторов, которые работают за счет солнечного тепла).

Сзади у панели есть выход двух кабелей, которые подключатся на инвертор или аккумулятор, в зависимости от схемы использования (об этом далее подробнее).

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.

Как подключить, если на участке есть электричество

Если участок подключен к сети, то установка солнечной электростанции сделает дом более энергонезависимым, позволит сократить затраты на электроэнергию и даже заработать на этом благодаря зеленому тарифу.

В этой схеме подключения отсутствует аккумулятор, так как не нужно накапливать электроэнергию (но если вы хотите иметь резервный источник питания на случай выключения света, то аккумулятор необходим).

Для подключения такой станции нужна только солнечная батарея (или несколько), которая через сетевой инвертор подключается в розетку. В таком виде станция уже готова к работе. Батарея вырабатывает электричество и вы сразу же его потребляете для внутренних нужд: работы холодильника, освещения, чайника и т.п.

Например, выработка станции в сутки — 1кВт электроэнергии, а здание суммарно потребляет 5кВт. По факту из сети вы берёте лишь 4кВт. Но если станция вырабатывает в сутки 5кВт, а вы реально потребляете только 2кВт, то остаток (3кВт) сгорает. В этом случае можно подключить зеленый тариф и продавать разницу государству по более высокой цене, либо же поставить аккумулятор и накапливать избыток на него.

Сейчас существуют компании которые подключают зеленый тариф «под ключ». Начиная от подбора и установки станции, до заключения договора с ОБЛЭНЕРГО.

Реальная выработка солнечной электростанции для дома

Выработка зависит от мощности и угла наклона панелей, интенсивности солнца и продолжительности светового дня.

Между собой батареи отличаются площадью, что отражается на их мощности. Это может быть 10Вт, 100Вт, 150Вт, 260Вт и так далее. Однако реальная выработка панели обычно выше её номинальной мощности, так как необходимо учитывать коэффициент интенсивности солнца. В южных регионах солнце светит сильнее и дольше, а в северных слабее и меньше, поэтому одна и та же панель вырабатывает разное количество электроэнергии.

Пример из практики

Это график выработки электроэнергии одной панелью мощностью 260Вт за июнь 2018 года. Суммарная выработка станции за месяц — 34,89 кВт. Из расчета, что номинальная месячная мощность батареи — 7,8кВт (260Вт Х 30 дней), её фактическая мощность оказалась в 4.5 раза выше (поправочный коэффициент). Летом он больше, зимой – меньше или вообще отсутствует.

Из графика видно, что выработка непостоянна и присутствуют резкие спады – это пасмурные дни, когда световой день короче, а солнечная активность очень слабая. Худшая производительность была зафиксирована 17.06 — около 0.4кВт, а максимальная 25.06 — около 1.4кВт.

А вот так выглядит выработка солнечной батареи по часам в течение дня:

Выработка начинается ближе к 9 утра, достигает пика к 13:00, затем постепенно снижается и прекращается около 19:00. В течение дня есть небольшие провалы — когда солнце было закрыто облаками.
Примерно с 13:00 до 15:00 выработка электроэнергии была нестабильна из-за облачности. Но и это не сильно сказалось на итоговой производительности станции — 1.32кВт.
В течение дня было множество провалов, что и отразилось на итоговой выработке станции — 0.98кВт.
А это пасмурный дождливый день, когда солнечная активность очень слабая и выработка в течение дня составила 0.45кВт.

Из этого можно сделать вывод, что целиком полагаться на солнечную электроэнергию сложно. Производительность станции сильно зависит от интенсивности солнца и даже летом она может быть непостоянна из-за пасмурной погоды.

Угол наклона солнечной батареи

Панель вырабатывает максимум электроэнергии тогда, когда солнечные лучи падают на неё под прямым углом. В этом случае лучи практически не отражаются и потери энергии минимальны. Но так как солнце в течения дня постоянно движется и меняет высоту, то поддерживать постоянным угол падения в 90° сложно.

Для этого существуют специальные механизмы, которые поворачивают панель вслед за солнцем в течение дня и изменяют угол её наклона, что дает максимально возможную выработку электроэнергии. Однако для домашней станции они нецелесообразным: при малой мощности станции дополнительные 5-15% электричества не покроют затраты на их установку.

Поэтому рекомендуется универсальное положение солнечной панели: для северного полушария направление на юг (которое охватывает максимальную траекторию движения солнца) и угол наклона в 30 ° на лето и 60 ° на зиму. Либо же средний вариант в 45 °, если панель работает круглый год.

Как рассчитать мощность электростанции на солнечных батареях

Оттолкнуться нужно от того, сколько электроэнергии вам нужно для нормального функционирования здания. Самый простой способ — выписать все эл. приборы, которые вы планируете использовать, время их работы и потребляемую мощность.

Пример:

  • Холодильник: 100Вт – 24ч – 2400Вт
  • Освещение: 100Вт – 5ч – 500Вт
  • Чайник: 15мин – 1,5кВт – 0,03кВт
  • Стиральная машина:
  • Ноутбук:
  • .
  • Итого: 3кВт

3кВт — это мощность, которую должна производить солнечная электростанция для нормальной жизнедеятельности здания. Т.е. понадобится 12 панелей мощностью по 260Вт. На практике их производительность будет выше (при коэффициенте солнечной активности 4.5 суточная выработка станции составит 14кВт), однако мы отталкиваемся от самого пессимистичного сценария, при котором каждый день — пасмурный. Также учитывайте: если вы не подключены к зеленому тарифу или не запасаете энергию на аккумулятор, то избыток будет сгорать.

Если вы устанавливаете солнечную электростанцию для заработка на зеленом тарифе, то начать можно с любой мощности и постепенно её наращивать.

Заключение

Солнечные электростанции для дома решают две основные задачи:

  • могут обеспечивать электроэнергией участок, который не подключен к сети. В самом простом варианте вам понадобится только панель, аккумулятор и контролер заряда, которые уже способны генерировать электроэнергию. Также возможна более сложная реализация, когда станция генерирует электричество и через инвертор передает его в розетки. В этой схеме дополнительно необходим преобразователь из 12В в 220В.
  • служить инвестицией и источником дохода. В Украине существует закон о зеленом тарифе, согласно которому государство готово покупать у населения электроэнергию, выработанную на альтернативных источников энергии, по более высокому тарифу. Другими словами: каждый может установить в доме солнечную электростанцию и продавать электроэнергию государству.

Производительность станции зависит от мощности панели и коэффициента интенсивности солнца. Для южных регионов, где солнце светит долго и интенсивно, выработка панелей может быть в 4.5 — 5 раз больше номинала. Зимой коэффициент практически отсутствует.

При пасмурных днях даже летом выработка сильно падает. Поэтому целиком полагаться на солнечную энергию не стоит (особенно если у вас автономное энергообеспечение объекта) и не лишним будет иметь резервный источник, например — дизельный генератор.

Читайте также:  Электрическая переноска: самостоятельное изготовление
Добавить комментарий