Установка солнечных батарей для дома: выбор места монтажа, этапы

Что следует учесть на этапе проектирования?

Перед установкой автономной электростанции важно выбрать наиболее подходящее место для установки солнечных панелей, их тип и назначение. В соответствии с этими критериями определяют параметры солнечных панелей и аксессуаров. Если вы собираетесь использовать домашнюю электростанцию ​​для выработки электроэнергии с выходной мощностью 220 В, вам потребуются следующие предметы:

Рис. 1: блок солнечной электростанции

• Фотоэлектрический преобразователь — позволяет вырабатывать электрическую энергию из солнечного излучения посредством химической реакции. Они характеризуются мощностью на 1м2 площади, производительностью и типом. Общее количество выбирается в зависимости от потребностей потребителя и планируемых объемов производства.
• Аккумуляторная батарея – накапливает электрический заряд, полученный от солнечной батареи, для питания устройств в ночное время. Поэтому емкость выбирается с запасом из расчета, что в пасмурную погоду заряд будет намного хуже.
• Контроллер заряда — перераспределяет электроэнергию от солнечных панелей к аккумулятору и при достижении максимума отдает излишки во внешнюю сеть. При отсутствии такой системы она снижает электрическую мощность, подводимую к аккумулятору, до минимума.
• Инвертор – предназначен для преобразования постоянного напряжения, поступающего от солнечной батареи, в переменное напряжение, используемое в бытовых сетях. Они также позволяют владельцам солнечных панелей продавать лишнюю электроэнергию от своей домашней электростанции.
  Рис. 2. Принцип реализации солнечной энергии
• Соединительные провода — осуществляют передачу электроэнергии по электрической сети в солнечную систему. В зависимости от места к ним предъявляются разные требования, например, при размещении на улице они должны быть устойчивыми к внешним факторам.

Несмотря на важность каждого элемента домашнего генератора бесплатной энергии, выбору солнечного модуля следует уделить особое внимание, так как от него будет зависеть как производительность, так и качество всей системы.

Общие правила установки солнечных панелей

При установке солнечных панелей необходимо учитывать 5 факторов, совокупность которых в конечном итоге определяет место и способ установки:

1. Рассеивание тепла
2. Оттенок
3. Брифинг
4. Склон
5. Доступность для обслуживания

Как упоминалось выше, отвод тепла играет важную роль в поддержании работоспособности батарей. Между панелью и установочной плоскостью важно оставить вентиляционный зазор, чем больше, тем лучше. Обычно при установке рамки или рамки для монтажа модулей между панелью и плоскостью остается 5-10 сантиметров. Максимальная вентиляция обеспечивается установкой на отдельной раме или столбе.

Любая тень, падающая на батарею от деревьев или зданий, «выключает» заштрихованную ячейку, что ускоряет деградацию дорогих монокристаллических модулей и полностью прекращает выработку энергии в поликристаллических модулях. Производители предлагают различные способы минимизации риска возникновения «горячей точки» из-за обрыва электрической цепи, что необходимо учитывать при покупке. Но батарею лучше установить так, чтобы на нее никак не могла падать «жесткая» тень. «Мягкая» тень из-за тумана, облаков или смога не вредит аккумулятору, а только снижает потребляемый ток.

Аккумулятор нужно ориентировать на юг — чтобы изоляция была максимальной. Все остальные способы установки являются компромиссами и их лучше не рассматривать. Было бы неразумно тратить десятки тысяч рублей на закупку модулей, но и не ориентировать батарею на солнце было бы неразумно. Карты инсоляции для разных регионов РФ опубликованы в сети Интернет и находятся в открытом доступе. Центральная полоса России лежит в основном во второй зоне изоляции, где с 1 кв м правильно установленного идеального солнечного модуля можно получить до 3 кВтч/сутки.

Наклон солнечной батареи принимается равным широте расположения объекта или параллели. Например, для Москвы это будет 55 градусов к горизонтали, для Санкт-Петербурга — 60 градусов, а для Сочи — 43 градуса. При этом угол наклона батареи лучше весной уменьшить на 12-15 градусов от оптимального, а зимой на столько же увеличить, чтобы поймать максимальный поток солнечных лучей.

Наличие аккумулятора для быстрой очистки поверхности позволяет выполнять эту несложную операцию без привлечения специалистов. Зимой поверхность необходимо освобождать от снега, летом – от пыли и грязи, вызванных ветром и дождем. Если поблизости находится строящийся объект, поверхность модулей необходимо очищать ежедневно. Проще всего это сделать струей воды из шланга или любой щеткой для мытья окон.

Устройство солнечной батареи

Когда вы планируете подключить солнечные батареи своими руками, вам необходимо иметь представление о том, из каких элементов состоит система.

Солнечные панели состоят из набора батарей на основе фотоэлементов, основным назначением которых является преобразование солнечной энергии в электрическую. Сила тока системы зависит от интенсивности света: чем ярче излучение, тем больше сила тока.

Фотогалерея Фото из Солнечные панели — составляющие мини-электростанции, способной частично обеспечить электроэнергией частный дом. Использование солнечной энергии даст возможность сократить расходы на содержание автономных объектов и забыть о перебоях в подаче электроэнергии в регионах с нестабильной электросетью, количество солнечных панелей, объединенных в мини-электростанцию, выбирается, исходя из задач решится и потребность в электроэнергии.При строительстве автономных солнечных электростанций используют панели из моно- и поликристаллических солнечных элементов.

Они отличаются производительностью и ценой. Для приема, хранения, распределения и доставки заряда к электроприборам солнечные панели оснащаются оборудованием. Аккумуляторы нужны для того, чтобы накапливать заряд, полученный в солнечные дни, и расходовать его по вечерам и в пасмурные дни. Контроллеры нужны для поддержания постоянного напряжения на выходе перед подачей в приборы и для защиты технических устройств от перегрева Инвертор в схеме солнечной батареи нужен для преобразования постоянного тока в переменный, который нужен для питания бытовой и офисной техники Монтаж солнечной электростанции на крыше

Резервное электроснабжение Установка солнечных панелей на крыше Система монокристаллических солнечных панелей Оборудование для работы частной солнечной системы Аккумуляторная батарея для солнечных панелей Проверка работоспособности гелиобатареиИнвертор в системе с солнечными батареями

Важнейшими конструктивными элементами системы являются:

• Солнечная панель — преобразует солнечный свет в электрическую энергию.
• Аккумулятор — это химический источник энергии, который хранит вырабатываемую электроэнергию.
• Регулятор заряда следит за напряжением аккумуляторов.
• Инвертор, преобразующий постоянное напряжение аккумулятора в переменное 220В, что необходимо для функционирования системы освещения и работы бытовой техники.
• Предохранители устанавливаются между всеми элементами системы и защищают систему от коротких замыканий.
• Набор разъемов стандарта MC4.

Помимо основного назначения контроллера — следить за напряжением аккумуляторов, устройство отключает те или иные элементы по мере необходимости. Если индикатор на клеммах аккумулятора в течение дня достигает 14 вольт, что говорит о том, что они заряжаются, контроллер прерывает зарядку.

Помимо солнечного модуля, в устройство такой электростанции входят фотоэлектрические преобразователи – контроллер и инвертор, а также подключенные к ним аккумуляторы

Ночью, когда показатель напряжения аккумулятора достигает крайне низкого уровня в 11 вольт, контроллер останавливает работу силовой установки.

Выбор солнечной батареи

Сегодня в качестве источника питания популярны три типа солнечных панелей:

• С поликристаллическим модулем – отличаются стабильными показателями генерации вне зависимости от интенсивности солнечного света. Также солнечные панели на основе поликристаллического кремния имеют относительно низкий КПД — от 9 до 18% в зависимости от производителя. Со временем КПД не снижается, но к недостаткам поликристаллических элементов можно отнести относительно небольшой срок службы – около 10 лет.
• С монокристаллическим модулем – такие панели неравномерно вырабатывают мощность в солнечную и пасмурную погоду, со временем теряют мощность. А вот КПД автономного источника питания на основе монокристаллического кремния находится в пределах от 12 до 25%. А срок службы монокристаллических панелей около 25 лет.
  Рис. 3 поликристаллических и монокристаллических модуля
• С аморфными кристаллами — используемыми в гибких пластинах, они имеют довольно низкий КПД — около 6%. Заявленная производителем максимальная мощность значительно уменьшается со временем работы и может упасть на 20 — 40%. Продолжительность жизни довольно низкая – не более 5 лет.
  Рис. 4: аморфный модуль

Выбор места и способа установки

Оптимальная генерация электрического тока обеспечивается при попадании на поверхность панели достаточного количества солнечного света, поэтому близлежащие здания и деревья не должны его загораживать. То же самое относится и к тому, как они расположены по отношению друг к другу – верхние или боковые панели не должны закрывать соседние. Оптимальная выработка электроэнергии достигается при перпендикулярном попадании лучей на инвертор солнечной батареи, что также следует учитывать при выборе места.

Наиболее часто используемые солнечные панели:

• Крыши зданий – в зависимости от угла наклона солнечные батареи могут размещаться либо непосредственно на крыше, либо на специальной конструкции. Но не каждый угол наклона подходит для выработки электроэнергии, оптимальным считается от 0° до 40°.
  Рис. 5: солнечная панель на крыше здания
• Отдельностоящие опоры – подходят для дома с приусадебным участком, где есть место для дополнительной конструкции.
  Рис. 6: автономные солнечные панели
• Стены – несмотря на горизонтальное положение, панель крепится к наклонному каркасу.
  Рис. 7: солнечные батареи на стенах зданий
• Лоджия или балкон – для покрытия солнечными батареями подходят и стены, и крыша.
  Рис. 8: солнечная панель на балконе

Помимо открытого пространства, не забывайте, что выбранная конструкция также должна выдерживать вес солнечной панели. Это касается, в частности, строящихся или модернизируемых зданий, чтобы одна и та же крыша не падала под тяжестью домашней электростанции, солнечного коллектора и другого кровельного оборудования. По отношению к сторонам света она устанавливается с юга. Поставленные на землю, они должны возвышаться над землей не менее чем на полметра.

Учтите, что скопление пыли, снега, листьев, продуктов жизнедеятельности животных и насекомых на солнечных модулях значительно снижает эффективность их работы. Поэтому место установки должно предусматривать возможность ухода и периодического обслуживания.

Читайте также: Потолочное освещение: виды, варианты дизайна

Этапы установки солнечных батарей

После того, как вы подготовили все необходимое для домашней электростанции, выбрали место и сделали раскладку панелей, приступайте непосредственно к установке. Для этого:

• Соберите каркас – для этого подойдет любой прочный материал (сталь, алюминий или дерево). Рекомендуется использовать долговечные варианты, так как силовая установка прослужит вам не один год.
  Рис. 9: Соберите раму

В зависимости от места установки их можно производить и монтировать отдельно от места установки, но размеры должны заранее учитывать размеры панелей. Обязательно оставляйте воздушный зазор между крышей и батареей для вентиляции.

• Если модули в панелях не спаяны между собой, обязательно выполните эту процедуру. Делайте это очень осторожно, так как хрупкие детали можно легко повредить.
  Рис. 10: припаяйте модули

Если вы приобрели готовые панели, где ничего паять не нужно, приступайте сразу к установке.

• Установка готовых солнечных панелей не требует дополнительных манипуляций – главное надежно прикрепить их к каркасу.
  Рис. 11: установить панели

Если собирать их из модулей, сделайте основу из диэлектрического материала с отверстиями для вентиляции, установите клеевую основу и закройте ее герметичной прозрачной крышкой.

• Припаяйте соединительные провода — панели можно соединять друг с другом как последовательно, так и параллельно, но самое главное, не забудьте установить в цепь каждой из них блокировочный диод. Это предотвратит разряд батареи обратно в цепь модуля после захода солнца.
• Подключите солнечную панель к остальной части домашней электростанции.

Следует отметить, что положение солнца летом и зимой принципиально отличается, поэтому регулировка угла наклона очень эффективна. Для этого в раме или опорном кронштейне может быть устроен соответствующий подвижный механизм.

Где лучше установить панели?

Первое, что необходимо сделать перед установкой и подключением солнечной батареи, это определиться с местом установки агрегата.

Для установки фотоэлектрических модулей удобно использовать стационарные конструкции из металлических профилей, либо более современные поворотные аналоги

Солнечные батареи можно разместить практически в любом хорошо освещенном месте:

• на крыше коттеджа на даче;
• на балконе многоквартирного дома;
• на участке рядом с домом.

Самое главное – обеспечить необходимые условия для достижения максимальной выработки мощности. Одним из них является ориентация и угол наклона по отношению к горизонту. Так что светопоглощающая поверхность прибора должна быть направлена ​​на юг.

В идеале солнечные лучи должны падать на него под углом 90°. Для достижения этого эффекта необходимо подобрать оптимальный угол наклона в зависимости от климатических условий региона. Этот показатель индивидуален для каждого региона.

Для обеспечения максимальной производительности солнечных панелей рекомендуется менять угол наклона блоков 2-4 раза в год: 18 апреля, 24 августа, 7 октября и 5 марта

Например, в Московской области угол наклона поверхности солнечных панелей в летние месяцы составляет 15-20°, а в зимние месяцы изменяется до 60-70°.

BildgalleriFoto от Oftest представляет собой комплекс солнечных батарей, объединенных в мини-электростанцию, устанавливаемую на крышах, гаражах, хозяйственных постройках. Их также размещают на навесах, способных выдержать вес Солнечной системы. Размещение солнечных панелей на установках, которые могут двигаться по движению солнца, значительно повышает эффективность системы. Если солнечные панели нужны только для зарядки мобильных устройств и в качестве вспомогательных источников энергии, их можно монтировать на фасад.

Целесообразно выбирать наиболее освещенную сторону и выбирать оптимальный угол наклона. Система, крепящаяся к перилам на чердаке, террасе, веранде, имеет хорошую производительность, но меньшую, чем при ее размещении на скатах крыши. Самое популярное место для монтажа солнечных панелей Размещение на вращающихся стеллажах чердака

При размещении солнечных батарей на придомовой территории лучше приподнять панели над поверхностью земли не менее чем на полметра – на случай большого количества снега. Это решение правильное в том смысле, что обеспечивает достаточное расстояние для циркуляции воздуха.

Стоит помнить, что даже небольшая тень негативно влияет на выработку электроэнергии устройством. Панели следует размещать только в местах, не подверженных даже малейшему затенению.

Некоторые «кустари» устанавливают поверх панелей дополнительное стекло для защиты батарей, но даже при видимой прозрачности слой стекла может снизить КПД панелей на 30%

Существует несколько способов крепления панелей:

• путем соединения хомутов;
• болтами через отверстия, расположенные в нижней части рамы.

Несущая конструкция должна быть изготовлена ​​из коррозионностойких материалов. Независимо от способа монтажа, самостоятельно вносить изменения в конструкцию панелей и сверлить дополнительные отверстия нельзя.

Задача владельца дома — содержать панели в чистоте. Скопления пыли, снега и птичьего помета на экране снижают количество электроэнергии, вырабатываемой системой, как минимум в 10 раз.

Варианты соединения гелиобатарей

Солнечные панели состоят из нескольких отдельных панелей. Чтобы увеличить выходные параметры системы в виде мощности, напряжения и тока, элементы соединяются друг с другом, применяя законы физики.

Соединение нескольких панелей между собой может осуществляться с помощью одной из трех схем крепления солнечных панелей:

• параллельно;
• последовательный;
• смешанный.

Параллельная схема предполагает соединение одноименных клемм между собой, где элементы имеют два общих узла для схождения проводников и их разветвления.

При параллельной схеме плюсы соединяются с плюсами, а минусы с минусами, в результате чего выходной ток увеличивается, а выходное напряжение остается в пределах 12 вольт

Величина максимально возможного выходного тока в параллельной цепи прямо пропорциональна количеству соединенных элементов. Принципы расчета суммы приведены в статье, которую мы рекомендуем.

Последовательная схема предполагает подключение противоположных полюсов: «плюс» к первому щитку, «минус» ко второму. Оставшиеся неиспользованными «плюс» второй панели и «минус» первой батареи подключаются к контроллеру, расположенному дальше по схеме.

Этот тип связи создает условия для протекания электрического тока, когда существует только один способ передачи энергоносителя от источника к потребителю.

При последовательном подключении выходное напряжение увеличивается и достигает 24 вольт, чего достаточно для питания портативной техники, светодиодных ламп и некоторых электроприемников

Последовательно-параллельную или смешанную схему чаще всего используют, когда необходимо соединить несколько групп аккумуляторов. Используя эту схему, можно увеличить как напряжение, так и ток на выходе.

При последовательно-параллельной схеме подключения выходное напряжение достигает отметки, характеристики которой лучше всего подходят для решения основной части бытовых задач

Этот вариант выгоден еще и тем, что при выходе из строя одного из конструктивных элементов системы другие звенья цепи продолжают работать. Это значительно повышает надежность всей системы.

Галерея изображений Фото из Независимо от типа и размера, один элемент, используемый при установке солнечной батареи, способен генерировать напряжение 0,7 В. В зависимости от потребности в электроэнергии выбирается количество солнечных панелей, учитывая, что они собираются из 36 или 72 шт.. Выбор схемы подключения компонентов в системе солнечных батарей определяет решаемые задачи. При необходимости увеличения напряжения производят последовательное соединение, для увеличения тока — параллельное соединение. При подключении напрямую к блокам уличного освещения контроллеры заряда иногда не используются. Такое решение возможно, если номинальное напряжение аккумуляторов значительно выше, чем напряжение аккумуляторов на выходе Подключение солнечных батарей Количество панелей в зависимости от необходимости

Принцип сборки комбинированной схемы основан на том, что блоки внутри каждой группы соединяются параллельно. А соединение всех групп в цепи выполняется последовательно.

Комбинируя разные виды соединений, не составит труда собрать аккумулятор с нужными параметрами. Главное, чтобы количество подключаемых элементов было таким, чтобы рабочее напряжение, подаваемое на аккумуляторы, с учетом падения в цепи заряда, превышало напряжение самих аккумуляторов, а ток нагрузки аккумуляторов при этом обеспечивал необходимое количество зарядного тока.

Схема сборки солнечной электросистемы

Солнечные панели подключаются с помощью встроенных соединительных кабелей сечением 4 мм2. Лучше всего для этой цели подходят цельные медные провода, изолирующая оплетка которых устойчива к ультрафиолетовому излучению.

При использовании провода, изоляция которого не устойчива к воздействию УФ-лучей, наружную прокладку рекомендуется выполнять в гофрированном рукаве.

Конец каждого провода соединяется с разъемом MC4 с помощью пайки или обжима, что обеспечивает плотное соединение

Независимо от выбранной схемы, перед подключением солнечных панелей важно проверить правильность проводки.

При подключении панелей рекомендуется не превышать технические требования по допустимому току и максимальному напряжению для других устройств. Важно следовать спецификациям производителя контроллера заряда и преобразователя.

Стандартная схема установки простейшей солнечной электростанции выглядит следующим образом.

Схема подключения панелей к аккумулятору, инвертору и контроллеру имеет простую конструкцию, поэтому особых проблем при подключении не вызывает

Во избежание поломки контроллера важно соблюдать порядок при подключении элементов системы.

Монтажные работы проводятся в несколько этапов:

1. Аккумулятор подключается к контроллеру с помощью правильных для этого разъемов, при этом не забывайте соблюдать полярность.
2. Солнечная батарея подключается к контроллеру через контакты, соблюдая при этом ту же полярность.
3. К контактам контроллера подключается нагрузка 12 В.
4. При необходимости преобразования электрического напряжения с 12 на 220 В в схему включается преобразователь. Он подключается только к аккумулятору и ни в коем случае напрямую к контроллеру.
5. Электроприборы, рассчитанные на напряжение 220 В, подключаются к свободному выводу преобразователя.

После подключения проверьте полярность и измерьте напряжение холостого хода панелей. Если индикатор отклоняется от проходного значения, соединение неправильное.

Для подключения устройства к системе нет необходимости открывать распределительную коробку – все контакты расположены в пределах легкой досягаемости

На заключительном этапе солнечная батарея должна быть заземлена. Чтобы свести к минимуму возможность короткого замыкания, в соединениях между аккумулятором, инвертором и контроллером установлены предохранители.

Энергия солнечных электростанций найдет применение в питании маломощных бытовых приборов и в зарядке аккумуляторов мобильной техники:

Фотогалерея Фото солнечной электростанции, подходящей для питания световых линий со светодиодами и люминесцентными лампами Уличные фонари на солнечных батареях не нужно подключать к мини-электростанции. Однако это практичное решение работает по тем же принципам: частная солнечная установка будет снабжать энергией ЖК-телевизор. Для его питания необходимо установить 4-10 аккумуляторов. Их количество должно быть определено заранее по потребляемой мощности Построение системы электроснабжения из солнечных батарей обеспечит бесплатной энергией аккумуляторы всех типов мобильных устройств Энергосберегающие лампы в интерьере Уличное освещение на солнечных батареях

Тем, кто хочет построить солнечную батарею своими руками, поможет информация в следующей статье.

Подключение разнонаправленных элементов

При последовательной схеме монтажа солнечных панелей, чтобы не снижать КПД блоков, все панели в общей цепи следует располагать под одним углом и в одной плоскости.

Если панели размещены в разных плоскостях, это может привести к тому, что ближайшая или более освещенная будет работать мощнее, чем расположенные чуть дальше.

Это означает, что ближняя панель будет генерировать электроэнергию, часть которой пойдет на обогрев дальних панелей. А причина кроется в том, что ток течет по пути наименьшего сопротивления. Для минимизации потерь лучше использовать отдельный контроллер для каждой панели.

Основными требованиями при использовании контроллера являются мощность подключаемых панелей выше 1 кВт и расстояние между батареями на достаточно большом расстоянии

Также можно решить проблему установкой отсечных диодов. Они размещаются внутри между плитами. Благодаря этому и обеспечивая максимальный эффект, пластины не перегреваются.

Немаловажное значение имеет падение напряжения в соединениях, а также сами провода к низковольтной части системы.

Таблица отклонений между передаваемой мощностью и сечением кабеля с указанием красным цветом параметров, при которых существует опасность сильного пожароопасного нагрева

Примером может служить тот факт, что для метрового кабеля сечением 4 мм2 при прохождении тока с показателем 80А (напряжение 12 В) значения падают на 3,19%, что составляет 30,6 Вт. При использовании скрутки падение напряжения может варьироваться от 0,1 до 0,3 В.

Совмещение гелиоэнергии и стационарной сети

При планировании использования электричества от солнца параллельно с оборудованной централизованной стационарной сетью схема подключения делается несколько иначе. И главная причина такого решения в том, что у частного потребителя нет возможности «сбросить» оставшуюся энергию.

А это может спровоцировать перепады напряжения, длящиеся до одной секунды.

При объединении солнечной энергетики со стационарной централизованной сетью действует одно и то же правило: чем больше подключено источников, тем сложнее становится схема

Согласно схеме выше, напряжение от гелиополя сначала направляется на аккумулятор, а оттуда передается на нагрузку.

При проектировании такого варианта установки следует учитывать два вида нагрузки:

• нерезервируемые — свет в доме, бытовая техника и т.п.;
• зарезервировано — аварийное освещение, холодильник, электрочайник.

Помните: чем больше емкость аккумулятора, тем дольше резервные электрические устройства будут работать в автономном режиме.

Выбирая этот способ выработки энергии для сети, будьте готовы, что вам придется оформлять разрешение в местных электросетях.

Несмотря на то, что солнечные инверторы вырабатывают напряжение, качество которого иногда выше, чем в централизованной сети, местные электросети не дают четкого сигнала для вращения электросчетчика в обратную сторону.

По этой причине по схеме солнечные инверторы перестают работать в момент пропадания напряжения в сети. И резервируемая нагрузка начинает «запитываться» от аккумулятора.