Монтаж и установка солнечных батарей для частного дома и дачи своими руками: инструкция

В связи с постоянным повышением тарифов на энергоносители и стимуляцией зеленой энергетики в ряде государств, для обывателей стал актуальным вопрос организации собственной солнечной электростанции. Для чего многими владельцами частных территорий и квартир осуществляется установка солнечных батарей для дома. Но далеко не все автономные источники выдают ожидаемые от них результаты, а некоторые вообще не функционируют. Поэтому далее мы рассмотрим основные нюансы использования солнечных батарей и детальный алгоритм установки, что позволит вам добиться максимального эффекта.

Шаг 1: Расчет нагрузки

Прежде, чем выбрать компоненты, необходимо рассчитать нагрузку приборов, которые будут подключаться к вашей солнечной электростанции и сколько времени они будут работать. Для этого нужно сделать следующее:

• Определите, какую технику (освещение, вентилятор, телевизор, насос и т.д.) вы будете подключать, и сколько времени (часов) она будет работать;
• Ознакомьтесь со спецификациями ваших приборов для определения их мощности;
• Рассчитайте величину потребляемого электричества в Ватт-часах (Вт*ч), которая равна произведению номинальной мощности ваших приборов (Вт) на время работы (ч).

Например Вы хотите включить какой-то прибор мощностью 10 ватт на 5 часов от солнечной панели. Количество потребленной электроэнергии будет: 10Вт х 5ч = 50Вт*ч. Таким же образом необходимо рассчитать общую величину потребляемой энергии, а именно рассчитать для каждого прибора и сложить полученные величины.

Пример: настольная лампа = 10Вт х 5ч = 50 Вт*ч + вентилятор = 50Вт х 2ч = 100Вт*ч, телевизор = 50Вт х 2ч = 100 Вт*ч, всего = 50 + 100 + 100 = 250 Вт*ч.

Когда закончите расчет нагрузки, пора приступать к выбору компонентов в соответствии с вашим требованием нагрузки.

Шаг 2: Выбор аккумуляторов

Все солнечные панели являются источниками постоянного тока. Электроэнергию они генерируют только днем. Если есть желание подключить нагрузку постоянного тока днем, то с этим нет никаких проблем, можно подключиться непосредственно от панелей. Но сделать это – не самое хорошее решение, потому что:

• Большинству приборов необходимо постоянное номинальное напряжение для эффективной работы. Передаваемое солнечными панелями напряжение и ток непостоянны. Они меняются в зависимости от интенсивности солнечного света, пасмурная погода – «не есть хорошо».
• Если вы хотите включить что-то ночью, то это что-то попросту не включится.

Указанная проблема решается использованием аккумуляторов, для накопления энергии в дневное время, и использования её в ночное. Существует много видов аккумуляторов. Аккумуляторы «открытого типа» с жидким электролитом, к которым относятся автомобильные аккумуляторы — предназначены для выдачи высокого тока в течение небольшого промежутка времени. Они не предназначены для глубокого разряда, у них задачи другие. Аккумуляторы для солнечных батарей являются аккумуляторами глубокого цикла, они легко переносят частичные разряды и предназначены для глубокого медленного разряда. Для солнечных электростанций хорошо подходят гелевые и литиевые аккумуляторные батареи (о том какие аккумуляторы лучше для солнечных электростанций мы писали тут).

Примечание: Перед тем как выбирать компоненты, определите, какую систему по напряжению вы хотите иметь: 12/24 или 48В. Чем выше напряжение, тем меньший ток будет в медных проводниках и тем меньше будут потери. Кроме того, чем выше рабочее напряжение, тем меньше потребуется сечение проводников. Чаще всего в качестве домашней электростанции используют системы с рабочим напряжением 12В или 24В. Это связано с тем, что часть домашних приборов можно питать напрямую от вашей электростанции, без двойного преобразования напряжения (вверх-вниз), которое приводит к потере мощности. В этом проекте рассмотрим систему 12В.

Параметры аккумулятора:

• Емкость аккумулятора рассчитывается в ампер-часах (Aч).
• Мощность (Вт)= Напряжение (В) х Ток (А). • Вт*час = Напряжение (В) х Ток (А) х Время (ч) = Вт*ч.
• Напряжение батареи = 12В (для нашей системы).

Емкость аккумулятора (Ач) = Мощность нагрузки (Вт)*Время работы (ч)/напряжение(В) = 250/12 = 20,83Ач.

Нужно понимать, что КПД аккумуляторов не может быть 100%, чаще всего КПД равен 80%. Учитывая это, имеем емкость аккумулятора (Ач) = 20,83/0,8 = 26Ач. Поскольку мы используем преобразователь напряжения, который имеет свой КПД, обычно его также принимают равным 80%, добавим его: 26/0,8 = 32,5Ач. Но и это еще не все — даже не смотря на использование аккумуляторов глубокого цикла, для продолжительного срока службы, их не рекомендуется разряжать до полной разрядки, и по-хорошему нужно оставлять хотя бы 30% заряда — чем больше оставим, тем дольше он прослужит, получается: 32,5*1,3 = 42,25Ач Округляем вверх, для того что бы получить целое число и выбираем аккумуляторы глубокого разряда емкостью от 45 ампер-часов (Ач).

Шаг 3: Выбор панелей

О том как правильно выбирать солнечных батарей в блоге магазина MyWatt есть отдельная статья, поэтому останавливаться на этом долго не будем. Рассматривать будем только монокристаллические или поликристаллические, а аморфные и прочие тонкопленочные панели рассматривать не будем, в виду их быстрой деградации – потери мощности.

Основные отличия моно и поли:

Монокристаллические панели дороже и эффективнее, чем поликристаллические панели. Но в целом эффективность отличается незначительно, она зависит не только от типа ячейки, но и от качества самих ячеек и добросовестности производителя.

Характеристики солнечных панелей, как правило, приводятся к стандартным условиям испытаний (STC):

• освещенность = 1 кВт/м2;
• воздушная масса (AM) – 1,5;
• температура – 25°C.

Как самостоятельно рассчитать мощность солнечных батарей?

Мощность солнечных батарей должна выбираться таким образом, чтобы потребляемая мощность нашими электроприборами, была восполнена обратно. Иными словами – сколько взяли, столько и нужно отдать + потери на преобразование, а также собственное потребления инвертора с контроллером заряда.

В связи с тем, что солнечный свет в течение дня поступает непостоянно и с разной интенсивностью, нельзя знать сколько выработает та или иная панель сегодня, но исходя их статистических данных это можно предположить достаточно точно.

Например, для средней полосы России в летнее время хорошим показателем считается если каждый 1 Ватт солнечной батареи выработал 6Вт*ч за световой день, но если рассматривать пасмурный, дождливый день этот показатель может быть в несколько раз меньше, поэтому при расчетах учтем этот факт и вместо 6Вт*ч, подставим 3Вт*ч.

Итак, наше потребление в Ватт-часах, с учетом КПД составило 32,5Ач * 12В = 390Вт*ч, разделим на 3Вт*ч и получим мощность солнечной батареи 130Вт, если у Вас получается не целое число – округляйте вверх.

Зимой и в весенне — осенний период запас по мощности требуется делать значительно больше, поскольку световой день короче — солнце находится над горизонтом меньше времени.

Существующие варианты крепления

Первым делом поговорим о том, как можно самому устанавливать солнечные батареи в домашних условиях. Существует несколько методов установки, а именно:

• На крыше дома со скатом не более 40 градусов. В этом случае можно либо сделать специальную несущую конструкцию из профилей, либо, если угол наклона кровли свыше 30 градусов, установить солнечные панели без кронштейна, как показано на фото ниже (вариант 2).

  

  

• На плоской крыше здания. При таких условиях необходимо сделать специальный металлический каркас с наклонной плоскостью для крепления солнечных батарей под углом относительно крыши.

  

• На стене. В практике встречается такой способ установки солнечных батарей на крыше крайне редко. Как и в остальных случаях, сначала создается надежная рамная конструкция, к которой и осуществляется крепление. В этом случае батареи также нужно установить под наклоном.

  

• В земле на специальной опоре в виде штанги. Такой вариант установки может использоваться в регионах с сильными снегопадами либо если другие варианты монтажа, кроме как на столбах, не подходят.

  

• На балконе или лоджии. Если Вы решили самостоятельно установить солнечные батареи в квартире, тогда разместить их можно на крыше балкона либо с внешней стороны, как показано на картинках ниже.

  

  

Чаще всего в домашних условиях используется первый и второй вариант установки. Сейчас мы рассмотрим, как выполнить монтаж солнечных батарей своими руками и какие нюансы нужно учитывать, чтобы сделать все правильно.

Шаг 5: Выбор инвертора

Солнечные батареи получают солнечные лучи и конвертируют их в электричество, они являются источниками постоянного тока (DC), также как аккумуляторная батарея, а нам для подключения розеток требуется переменный ток с напряжением 220В. Постоянный ток (DC) преобразуется в переменный ток (AC) через устройство под названием инвертор.

Виды волн переменного тока на выходе инвертора:

• Прямоугольная волна – меандр;
• Модифицированная синусоида;
• Чистая синусоида.

Инвертор прямоугольной волны дешевле всех, но подходит не для всех приборов. Инвертор модифицированной синусоиды тоже не предназначен для обеспечения электричеством приборов с электромагнитными или ёмкостными компонентами, типа: микроволновых печей; холодильников; различных типов электродвигателей. Инверторы с модифицированной синусоидой работают с меньшей эффективностью, чем инверторы с чистой синусоидой.

Параметры инвертора:

• Мощность инвертора должна быть равной или больше, чем мощность всех приборов нагрузки, включенных одновременно;
• Если есть приборы с пусковыми токами (электродвигатели), нельзя чтобы она превышала максимальную мощность инвертора с учетом других электропотребителей;
• Предположим, что у нас будет: телевизор (50Вт) + вентилятор (50Вт) + настольная лампа (10Вт) = 110Вт;
• Чтобы иметь запас по мощности, выбираем инвертор от 150Вт. Так как наша система 12В, мы должны выбрать инвертор постоянного тока 12В в 220В/50Гц переменного тока с чистой синусоидой.

Примечание: Такая техника как стиральная машина, холодильник, фен, пылесос и т.д. имеют начальную потребляемую мощность во много раз больше, чем их нормальная рабочая мощность. Как правило, это вызвано наличием электрических двигателей или конденсаторов в таких приборах. Это должно быть принято во внимание при выборе мощности преобразователя (инвертора).

Где установить

Для максимального использования характеристик солнечных батарей следует принимать во внимание некоторые особенности их расположения на поверхности:

• 1. Тень. Самое важное в выборе места установки — это затененность. Если батарея будет находиться в тени других зданий или деревьев, она не будет вырабатывать достаточное количество энергии для нормального функционала.Помимо этого, в результате неправильной установки она через короткое время выйдет из строя, не успев оправдать затраты на приобретение.
  2. Ориентация. Необходимо направлять батарею в сторону Солнца, для того, чтобы максимальный поток солнечных лучей падал на фотоэлементы батареи. Для тех, кто в школе плохо учил географию, следует напомнить: Солнце двигается (если можно так сказать) по экватору, поэтому, если вы находитесь в северном полушарии, ориентируйте лицевую сторону батареи на юг. Если же вы находитесь в южном полушарии — на север.
  3. Наклон. Этот аспект, как и предыдущий, зависит от географического положения. Профессионалы рекомендуют устанавливать угол наклона равный широте, в которой он находится.Помимо этого, если вы находитесь не на экваторе, коррекцию угла нужно производить в зависимости от времени года и она составляет 12 градусов исходя из его увеличения летом и уменьшения зимой.

Совет специалистов: для поиска наиболее подходящего угла наклона в определенной широте в сети интернет можно воспользоваться специальными онлайн-калькуляторами, которые сами произведут все вычисления и выдадут вам подходящий градус.

• Чистка солнечных батарей

  Доступ. Очень важный момент выбора места установки — доступность. Хотя это изобретение в своей работе достаточно неприхотливое, но лицевая поверхность с течением времени может покрыться слоем пыли и грязи, а в зимнее время снегом.Если это произойдет, аккумулирование энергии заметно понизится, следовательно, батареи необходимо регулярно очищать от различного рода налета.

  Понятное дело, каждый раз для их очистки вы не будете нанимать специализированную технику (дороже выйдет), исходя из этого, их следует располагать в доступном месте.

Имейте в виду: слой снега, находящийся на поверхности солнечной батареи, может привести к прекращению выработки энергии, поэтому необходимо следить состоянием лицевой части солнечных панелей и как можно чаще производить очистку.

Собрать самому или с помощью специалистов

Выбор целиком за вами! Если у вас рабочие руки и «есть голова на плечах» можете смело приступать к самостоятельному монтажу солнечной батареи.

Но перед этим изучите литературу по самостоятельной установке солнечных батарей, выберите правильное место, исходя из вышеприведенных особенностей, запаситесь необходимыми инструментами и смело приступайте к установке.

Плюсы от самостоятельного монтажа безусловные — экономия денег и приобретение бесценного опыта, который в дальнейшем может вам пригодится. Но и недостатки имеются — вы потеряете свое время, а в случае неправильной установки и, следовательно, низкой эффективности батареи виноваты в этом будете только вы.

В случае обращения к квалифицированным специалистам, вы получите качественную услугу, и, в случае неправильного функционирования, можете обратиться к ним же, с целью устранения ошибки.

Свое время на это вы не потратите, но понесете материальные потери. Поэтому взвесьте самостоятельно все «за» и «против» перед окончательным выбором варианта установки.

Этапы крепления

Процесс установки солнечных батарей на крыше дома

Перед определением этапов монтажных работ, для начала необходимо определиться, где вы собираетесь крепить солнечные панели: на крыше своего дома или на специальных фермах.

В случае если вы останавливаетесь на первом варианте, то здесь два этапа:

• установка профилей на крыше;
• крепеж панелей посредством болтов диаметром 6-8 мм к профилям.

Профиля и панели должны быть прочно закреплены и находиться в неподвижном состоянии. При выборе этого типа крепления вы сэкономите место на своем участке, а также крыша приобретет привлекательный, эстетический вид.

Если вы решили установить солнечные батареи на специальные наземные фермы, то следует выполнить следующие шаги:

• Приобретение фермы. Чаще всего это железные или алюминиевые уголки и профиля, как правило, поставляющиеся в разобранном виде, поэтому возникает необходимость их сборки.
• Подготовка необходимого инструмента и материалов. Вам понадобятся болты на 6-8 мм и ключи в зависимости от размера приобретенных болтов.
• Солнечные батареи на фермах

  Сбор фермы. После выполнения первых двух шагов можно приступить к сборке металлической фермы, на которой будут размещаться солнечные панели.Этот процесс не займет у вас много времени и сил, все проводится достаточно просто, не сложнее, чем сбор конструктора.

• Выбор места. Руководствуясь советами, приведенными выше, выберете наиболее подходящее место и прочно закрепите конструкцию на отведенном для этого месте.
• Монтаж солнечных панелей. Завершающий этап состоит в креплении панелей на ферме. С помощью подготовленных болтов закрепите солнечные панели на ферме, таким образом, чтобы они не смещались даже при сильных порывах ветра.

После выполнения перечисленных этапов, можно переходит к подключению аккумуляторов к солнечным панелям, аккумуляторов к инверторам и контроллерам, а последних к электрической сети вашего дома или другого объекта.

Нюансы монтажа

При любом из выбранных типов монтажа, необходимо следить за углом наклона. В случае со сборной фермой, можно установить любой градус наклона, а также ориентацию на север или на юг.

С установкой на крыше эти регулятивные функции пропадают, вы же не будете перестраивать крышу для соблюдения нужного угла наклона.

Обязательно следует учитывать момент затенения батарей друг другом. Если на крыше вы их выставите на одной плоскости, то на фермах некоторые применяют несколько уровней.

В таком случае следует учитывать расстояние необходимое для исключения затенения. Это расстояние составляет 1,7 от высоты фермы.

Совет специалистов: для более эффективного использования имеющегося пространства рекомендуется комбинировать виды расположения солнечных панелей. Крепите панели на крыше дома и на специальных наземных фермах.

Результатом проделанной работы будет факт появления у вас на участке солнечной батареи, в зависимости от материала и площади которой, вы сможете получать разное количество электроэнергии.

Произведя монтаж самостоятельно в первый раз у себя, в последующем вы сможете предложить эту услугу другим, а с учетом того, что в настоящее время замечается рост продаж солнечных батарей, это может принести дополнительную «копейку» в ваш карман.

Смотрите видео, в котором подробно показаны этапы установки солнечных батарей:

• Автор: DmitriiG
• Распечатать

Что следует учесть на этапе проектирования?

Перед тем как установить автономную электростанцию, важно выбрать наиболее подходящее место для установки солнечных панелей, их тип и назначение. В соответствии с этими критериями определите параметры солнечных батарей и комплектующего оборудования. Если вы собираетесь использовать домашнюю электростанцию для выработки электроэнергии номиналом в 220 В, то вам понадобятся такие элементы:

Рис. 1: устройство солнечной электростанции

• Фотоэлектрический преобразователь – позволяет генерировать электрическую энергию из солнечного излучения посредством химической реакции. Характеризуются мощностью на 1м

  2

  площади, производительностью и типом. Общее количество выбирается в зависимости от нужд потребителя и планируемых объемов выработки.

• Аккумуляторная батарея – накапливает электрический заряд, получаемый от солнечной батареи для питания приборов в темное время суток. Поэтому емкость выбирается с запасом из расчета, что в пасмурную погоду заряд будет происходить значительно хуже.
• Контроллер заряда – осуществляет перераспределение электроэнергии от солнечных батарей к аккумулятору, а при достижении ним максимума, передает избыток во внешнюю сеть. При отсутствии такой системы, снижает электрическую мощность, поступающую на аккумулятор до минимума.
• Инвертор – предназначен для преобразования постоянного электрического напряжения, поступающего от фотоэлектрического элемента, в переменное, используемое в бытовых сетях. Они же позволяют владельцам солнечных батарей продавать избыток электричества от домашней электростанции.Рис. 2. Принцип реализации солнечной электроэнергии
• Соединительные провода – осуществляют передачу электроэнергии по всей электрической сети солнечной установки. В зависимости от места расположения, к ним предъявляются различные требования, к примеру, прокладываемые на улице должны быть устойчивыми к воздействию внешних факторов.

Несмотря на важность каждого элемента домашнего генератора свободной энергии, особое внимание следует уделить выбору фотоэлектрического модуля, так как от этого будет зависеть и продуктивность, и качество работы всей системы.

Выбор места и способа установки

Оптимальная генерация электрического тока обеспечивается при условии попадания достаточного количества солнечного света на поверхность панели, поэтому близлежащие постройки и деревья не должны ее затенять. То же касается и способа размещения их друг относительно друга – верхние или боковые панели не должны закрывать собой соседние. Оптимальная выработка электроэнергии достигается при перпендикулярном попадании лучей на фотоэлектрический преобразователь, что тоже должно учитываться при выборе места.

Наиболее часто для установки солнечных батарей используются:

Помимо открытого пространства, не забывайте, что выбранная конструкция должна выдерживать и вес солнечной батареи. Это особенно актуально для строящихся или модернизируемых зданий, дабы та же крыша не провалилась под весом домашней электростанции, солнечного коллектора и прочего крышевого оборудования. По отношению к сторонам света ее устанавливают с юга. Расположенные на земле, обязательно приподымаются над поверхностью грунта не менее чем на полметра.

Заметьте, скопление на солнечном модуле пыли, снега, листьев, продуктов жизнедеятельности животных и насекомых существенно снижает эффективность их работы. Поэтому место установки должно предусматривать возможность ухода и периодического технического обслуживания.

Этапы установки солнечных батарей

После того, как вы заготовили все необходимое для домашней электростанции, подобрали место и составили схему расположения панелей, переходите непосредственно к установке. Для этого:

• Соберите каркас – для этого подойдут любые прочные материалы (сталь, алюминий или дерево). Желательно использовать долговечные варианты, так как электростанция прослужит вам не один год.Рис. 9: Соберите каркас

В зависимости от места установки их можно изготавливать и собирать отдельно от монтажной площадки, но размеры должны учитывать габариты панелей заранее. Между крышей и батареей обязательно оставляйте воздушный зазор для вентиляции.

• Если модули в панелях не спаяны между собой, обязательно произведите данную процедуру. Выполняйте ее крайне аккуратно, так как хрупкие детали можно легко повредить.Рис. 10: спаяйте модули

Если вы приобрели готовые панели, в которых ничего спаивать не нужно, сразу переходите к монтажу.

• Установка готовых солнечных батарей не требует дополнительных манипуляций – главное надежно зафиксировать их на каркасе.Рис. 11: установите панели

Если вы собираете их из модулей, изготовьте основание из диэлектрического материала с отверстиями для вентиляции, установите клеевую основу и закройте герметичной прозрачной крышкой.

• Припаяйте соединительные провода – панели между собой могут соединяться как последовательно, так и параллельно, но главное, не забудьте установить запирающий диод в цепь питания каждой из них. Это предотвратит обратный разряд аккумулятора в цепь модуля после захода солнца.
• Подключите солнечную батарею к остальным элементам домашней электростанции.

Следует отметить, что положение солнца летом и зимой кардинально отличается, поэтому весьма эффективно выполнять регулировку угла наклона. Для этого можно предусмотреть соответствующий подвижный механизм в каркасе или опорном кронштейне.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...