Схеми монтажу та способи підключення сонячних батарей

1. Пристрій сонячної батареї
2. Де краще встановити панелі?
3. Варіанти з'єднання геліобатареї
4. Схема збірки сонячної електросистеми
5. Підключення різноспрямованих елементів
6. Поєднання геліоенергіі і стаціонарної мережі
7. Висновки і корисне відео по темі

Альтернативне джерело енергії на базі сонячних батарей - відмінний варіант для організації незалежного енергопостачання. Він забезпечить високу енергетичну ефективність не тільки в спекотні дні, а й у похмуру погоду. Було б непогано мати такий пристрій у себе вдома, чи не так?

Для цього потрібно лише грамотно підібрати технічні компоненти і провести монтаж. Зробити це може кожен, знаючи схеми і способи підключення сонячних батарей. Ми розповімо, як споруджується продуктивна система, переробна "зелену енергію" в електрику, необхідну для живлення побутового обладнання.

Крім того, ви дізнаєтеся, як вибрати місце для установки геліопанелей і як поєднати їх із стаціонарною електромережею. Корисні поради і важливі рекомендації нададуть дієву допомогу домашнім майстрам. Для спрощення сприйняття наведені тематичні фотографії, схеми і відеоролики.

Пристрій сонячної батареї

Плануючи виконати підключення сонячних панелей власноруч, необхідно мати уявлення, з яких елементів складається система.

Сонячні панелі складаються з комплекту, основне призначення яких - перетворювати сонячну енергію в електричну. Сила струму системи залежить від інтенсивності світла: чим яскравіше випромінювання, тим більший струм генерується.

Крім сонячного модуля в пристрій такої електростанції входять фотоелектричні перетворювачі - контролер та інвертор, а також підключення до них акумулятори

Основними конструктивними елементами системи виступають:

• Сонячна батарея - перетворює сонячне світло в електричну енергію.
• Акумулятор - хімічне джерело струму, який накопичує сгенерированную електроенергію.
• Контролер заряду - стежить за напругою акумуляторів.
• Інвертор, що перетворює постійну електричну напругу акумуляторної батареї в змінну 220В, яке необхідно для функціонування системи освітлення і роботи побутової техніки.
• Запобіжники, що встановлюються між всіма елементами системи і захищають систему від короткого замикання.
• Комплект конекторів стандарту МС4.

Крім основного призначення контролера - стежити за напругою акумуляторів, пристрій у міру необхідності відключає ті чи інші елементи. Якщо показник на клемах акумулятора в денний час досягає позначки в 14 Вольт, що вказує на їх перезарядку, контролер перериває зарядку.

У нічний період, коли показник напруги акумуляторів досягає гранично низької позначки в 11 Вольт, контролер зупиняє роботу електростанції.

Де краще встановити панелі?

Перше, що необхідно зробити перед тим, як встановити та підключити сонячну батарею - визначитися з місцем розміщення агрегату.

Для установки фотоелектричних модулів зручно використовувати стаціонарні конструкції, виконані з металевих профілів, або ж більш модернізовані поворотні аналоги

Сонячні батареї можна розміщувати практично в будь-який добре освітлюється точці:

• на даху заміського котеджу;
• на балконі багатоквартирного будинку;
• на прилеглій до будинку території.

Головне - забезпечити необхідні умови для отримання максимальної вироблення електроенергії. Одним з таких є орієнтація і кут нахилу відносно горизонту. Так светопоглощающую поверхню агрегату повинна бути спрямована в південну сторону.

В ідеалі сонячні промені повинні падати на неї під 90 °. Щоб домогтися цього ефекту, необхідно підібрати оптимальний кут ухилу в залежності від кліматичних умов регіону. Для кожного регіону цей показник свій.

Щоб забезпечити максимальну продуктивність сонячних батарей, кут нахилу пристроїв рекомендується міняти 2-4 рази на рік: 18 апреля, 24 серпня, 7 жовтня і 5 березня

Наприклад, в московському регіоні кут нахилу розміщення поверхні сонячних батарей для літніх місяців становить 15-20 °, а в зимові місяці змінюється до позначки в 60-70 °.

При розміщенні сонячних батарей на прилеглій до будинку території, панелі краще підняти над поверхнею грунту як мінімум на півметра - на випадок випадання великої кількості снігу. Таке рішення правильно і в тому плані, що забезпечує достатню відстань для циркуляції повітря.

Варто пам'ятати, що навіть невелика тінь згубно впливає на вироблення електрики агрегатом. Панелі потрібно розміщувати лише в місцях, які не схильні до навіть найменшого затінення.

Деякі «умільці» з метою захисту батарей встановлюють зверху панелей додаткове скло, але навіть при видимій прозорості скляна прошарок здатна знизити ККД панелей на 30%

Існує кілька способів фіксації панелей:

• за допомогою задіяння притискних фіксаторів;
• шляхом болтового з'єднання через наскрізні отвори, розташовані в нижній частині рамки.

Опорна конструкція повинна бути виконана з корозійностійких матеріалів. Незалежно від способу монтажу в конструкцію панелей можна самостійно вносити зміни та просвердлювати додаткові отворі.

Завдання домовласника - підтримувати панелі в чистому вигляді. Скупчення на екрані пилу, снігу і пташиного посліду як мінімум на 10% зменшує кількість електроенергії, виробленої системою.

Варіанти з'єднання геліобатареї

Сонячні батареї складаються з декількох окремих панелей. Щоб збільшити вихідні параметри системи у вигляді потужності, напруги і струму, елементи приєднують один до одного, застосовуючи закони фізики.

З'єднання декількох панелей між собою можна виконати, застосувавши одну з трьох схем монтажу сонячних батарей:

• паралельна;
• послідовна;
• змішана.

Паралельна схема припускає підключення однойменних клем один до одного, при якому елементи мають два загальних вузла сходження провідників і їх розгалуження.

При паралельній схемі «плюси» з'єднуються з «плюсами», а «мінуси» з «мінусами», в результаті чого вихідний струм збільшується, а напруга на виході залишається в межах 12 Вольт

Величина максимально можливого струму на виході при паралельній схемі прямо пропорційна. Принципи розрахунку кількості наведені в рекомендованій нами статті.

Послідовна схема передбачає підключення протилежних полюсів: «плюс» першої панелі до «мінуса» другий. Що залишився незадіяний «плюс» другий панелі і «мінус» першої батареї підключають до розташованого далі за схемою контролера.

Такий вид з'єднання створює умови для протікання електричного струму, при якому залишається єдиний шлях для передачі енергоносія від джерела до споживача.

При послідовній схемі підключення напруга на виході збільшується і досягає позначки в 24 Вольт, чого буває достатньо для живлення портативної техніки, світлодіодних ламп і деяких електроприймачів

Послідовно-паралельне або змішану схему найчастіше використовують при необхідності з'єднання декількох груп батарей. За допомогою застосування цієї схеми на виході можна збільшити і напругу і струм.

Такий варіант вигідний і в тому плані, що в разі виходу з ладу одного з конструктивних елементів системи, інші сполучні ланцюга продовжують функціонувати. Це істотно підвищує надійність роботи всієї системи.

При послідовно-паралельною схемою підключення напруга на виході досягає позначки, характеристики якої найбільше підходять для вирішення основної маси побутових завдань

Принцип складання комбінованої схеми побудований на тому, що пристрої всередині кожної групи з'єднуються паралельно. А підключення всіх груп в один ланцюг здійснюється послідовно.

Комбінуючи різні типи з'єднань, не важко буде зібрати батарею з необхідними параметрами. Головне - число з'єднаних елементів повинно бути таким, щоб підводиться до акумуляторів робоча напруга з урахуванням його падіння в зарядної ланцюга перевищувало напруга самих, а навантажувальний струм батареї при цьому забезпечував необхідну величину зарядного струму.

Схема збірки сонячної електросистеми

Підключення сонячних панелей здійснюється за допомогою задіяння вбудованих сполучних проводів перетином в 4 мм2. Найкраще для цієї мети підходять одножильні мідні дроти, ізоляційна обплетення яких стійка до ультрафіолетового випромінювання.

У разі використання дроти, ізоляція якого не стійка до впливу УФ-променів, його зовнішню прокладку рекомендується виконувати гофрорукаві.

Кінець кожного дроту з'єднаний з роз'ємом стандарту МС4 за допомогою пайки або обтиску, завдяки чому забезпечується герметичне з'єднання

Незалежно від обраної схеми перед в обов'язковому порядку необхідно перевірити правильність електромонтажу.

При підключенні панелей не рекомендується перевищувати технічні вимоги по допустимому току і максимального напруження інших пристроїв. Важливо дотримуватися вказаних виробником технічних вимог контролера заряду і інвертора.

Стандартна схема складання найпростішої сонячної електростанції виглядає наступним чином.

Схема підключення панелей до акумулятора, инвертору і контролера має просте виконання, а тому особливих складнощів в підключенні не викликає

Щоб не пошкодити її при підключенні елементів системи важливо дотримуватися послідовність.

Монтажні роботи виконують в декілька етапів:

1. Акумулятор підключають до контролера, задіюючи для цього відповідні роз'єми і не забуваючи дотримуватись полярності.
2. До контролера через роз'єми при дотриманні все тієї ж полярності приєднують сонячну батарею.
3. До роз'ємів контролера підключають навантаження в 12 В.
4. Якщо необхідно перетворити електричну напругу з 12 до 220 В, то в схему включають інвертор. Його підключають тільки до акумулятора і ні в якому разі не безпосередньо до контролера.
5. До вільного виходу інвертора підключають електроприлади, розраховані на напругу в 220 В.

Виконавши з'єднання, потрібно перевірити полярність і виміряти напругу холостого ходу панелей. Якщо показник відрізняється від паспортного значення - з'єднання виконано неправильно.

Для підключення пристрою до системи немає необхідності розкривати розпаєчних монтажну коробку - все сполучні роз'єми розташовані в доступності

На завершальному етапі сонячну батарею необхідно заземлити. Щоб мінімізувати ймовірність короткого замикання, в місцях з'єднання між акумулятором, інвертором і контролером встановлюють запобіжники.

Бажаючим спорудити сонячну батарею власноруч допоможе інформація, наведена.

Підключення різноспрямованих елементів

Застосовуючи послідовну схему монтажу сонячних батарей, щоб не знизити ефективність роботи пристроїв, все панелі загальному ланцюжку слід розміщувати під одним кутом і на одній площині.

Якщо ж панелі будуть розташовуватися в різних площинах, це може привести до того, що ближня або більш освітлена стане працювати потужніше розташованих трохи далі.

Це означає, що ближня панель буде генерувати електрику, частина якого буде відходити для нагріву далеких панелей. І причина криється в тому, що струм тече по шляху найменшого опору. Щоб мінімізувати втрати, для кожної панелі краще задіяти окремий контролер.

Основні вимоги при залученні контролера - потужність підключаються панелей понад 1 кВт і віддаленість між батареями на досить велику відстань

Вирішити питання можна і шляхом установки відтинають діодів. Їх розміщують всередині між пластинами. Завдяки цьому, видаючи максимальний показник потужності, пластини не перегріваються.

Важливе значення має і падіння напруги в з'єднаннях, а також самих проводах низьковольтної частини системи.

Таблиця невідповідності переданої потужності перетину проводу, червоним вказує параметри, при яких виникає ризик сильного пожежонебезпечного нагріву

Як приклад може служити той факт, що на метровий відрізок кабелю перетином 4 мм2 при проходженні струму показником 80А (напруга 12 В) значення падають на 3,19%, що становить 30,6 Вт. При залученні скруток падіння напруги може варіюватися в межах від 0,1 до 0,3 В.

Поєднання геліоенергіі і стаціонарної мережі

Плануючи використовувати електроенергію від сонця паралельно з облаштованій централізованої стаціонарною мережею, схему підключення роблять дещо іншою. І основна причина такого рішення в тому, що у приватного споживача немає можливості «скидати» залишилася енергію.

А це може спровокувати перепади напруги тривалістю до однієї секунди.

При поєднанні сонячної електроенергії зі стаціонарною централізованої мережею керуються всі тим же правилом: чим більше джерел підключається, тим складніше стає схема

Згідно вище наведеною схемою, напруга від геліополя насамперед спрямовується в бік АКБ, а вже звідти і передається на навантаження.

Проектуючи такий варіант монтажу в розрахунок варто брати два види навантаження:

• НЕ резервируемая - світло в будинку, побутова техніка та ін .;
• резервируемая - аварійне освітлення, холодильник, електричний котел.

Враховуйте: чим більше ємність акумулятора, тим більше пропрацюють в автономному режимі резервуються електроприлади.

Вибираючи такий спосіб генерації енергії в мережу, будьте готові до того, що доведеться оформляти дозвіл в місцевих енергомережах.

Незважаючи на те, що виробляють напруга, якість якого подекуди більший того, що в централізованої мережі, місцеві енергомережі не дають добро на те, щоб електролічильник обертався у зворотний бік.

З цієї причини згідно зі схемою сонячні інвертори припиняють роботу в момент зникнення напруги в мережі. А резервируемая навантаження починає «живитися» від АКБ.

Висновки і корисне відео по темі

Автори відеоматеріалу, який наданий нижче, діляться особистим досвідом і розбирають нюанси монтажу геліопанелей.

Відео # 1. Приклад складання і монтажу системи заводського зразка:

Відео # 2. Як правильно встановити панелі:

Нічого складного в процесі з'єднання декількох панелей з іншими елементами системи немає. Але для початківця майстра процес може стати важким. Тому при відсутності досвіду в розрахунках і навичок монтажу варто звернутися до фахівця, який володіє необхідними знаннями.

Хочете розповісти, як збирали власну сонячну електростанцію для дачі або заміського будинку? Можливо, вам відомі тонкощі процесу, не описані в статті? Пишіть, будь ласка, коментарі в розташованому нижче блоці, задавайте питання, діліться думкою і фото по темі статті.