Как правильно выбрать комплект солнечных батарей для дачи

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.

Мы рекомендуем выбирать 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).

Что можно получить от солнечных батарей?

Обеспечить свой дом теплом и горячей водой бесплатно, только за счет солнечной энергии — сценарий возможный, однако нужно понимать, что это не круглогодичное решение.

Дело в том, что на нашей широте наблюдается неравномерное распределение солнечного света в течение года. В России мы можем наслаждаться прекрасным солнцем только в течение нескольких летних месяцев. В свою очередь, с осени до начала весны лучам приходится пробиваться сквозь густые облака. Следовательно, использование солнечной энергии в этот период ограничено.

По этой причине солнечные батареи могут полностью удовлетворить задачу обогрева дома только в летние месяцы. В оставшиеся месяцы они лишь незначительно будут поддерживать тепло в доме.

В любом случае, установив такую систему на крыше, в течение 5-7 месяцев в году мы сможем бесплатно пользоваться горячей водой, что, безусловно, станет значительным облегчением для семейного бюджета, не говоря уже об охране окружающей среды.

Мощность и напряжение

Мощность панелей определяют следующим образом:

Рассчитывают среднюю суммарную мощность потребления (по показателям электросчетчика, счетам за электроэнергию). Для среднедневного потребления показатели за месяц делят на количество дней.
К полученному результату добавляют 20-30%, чтобы получить запас с учетом КД преобразования (потерь на заряд аккумуляторов и работу инвертора).
По полученным данным рассчитывают выходную мощность панелей с учетом длительности светового дня. Для расчетов она принимается равной 6 ч, соответственно мощность батареи должна превосходить среднее потребление в 4 раза.
Выбирают напряжение панели. Как правило, производители предлагают батареи с выходным напряжением 12В. Однако для заряда накопителей и повышения КПД преобразования постоянного напряжения переменное на инверторе (особенно при большой мощности), выгоднее иметь более высокие значения.Стандартно используют:
- 12 В для систем для мощностей до 1 кВт.
- 24 В или 36 В – до 5 кВт.
- 48 В – более 5 кВт.

Такие напряжения получают последовательным соединением панелей.

Определяют пиковую мощность, для чего суммируют мощности всех потребителей в доме.
Определяют пиковую мощность с запасом 10-20%, например, на пусковые токи электродвигателей и работу нагревательных элементов системы ГВС, стиральной и посудомоечной машин и т.д.
По пиковой мощности определяют максимальный ток панелей.
В справочниках находят коэффициент инсоляции (в летнее и зимнее время) для местности.

Для дальнейших расчетов следует воспользоваться формулой:

P = Kc * Wn * Ki, учитывающей

Кс – сезонный коэффициент, для летнего времени принимается равным 0.5, для зимнего — 0.7;
Ki – коэффициент инсоляции, для летнего и зимнего времени;
Wn – номинальную мощность панели.

Выбрав в каталогах производителей несколько моделей батарей для каждой из них рассчитывают мощность генерации в зимнее и летнее время.

Затем определяют необходимое количество панелей, разделив рассчитанную выше среднюю мощность потребления (с запасом) на мощность генерации. Вычисления ведут для зимнего и летнего периода, в качестве итога принимают большее значение.

Мнение эксперта Гребнев Вадим Савельевич Монтажник отопительных систем

Округления ведут до большего целого числа. При напряжениях более 12 В округляют до чисел кратных 2 для систем с питание 24В, 3 для 36В и 4 для 48 В.

После расчетов проверяют:

Максимальную токовую нагрузку на панели по пиковому потреблению. Если максимальный ток больше, чем обеспечивают соединенные параллельно батареи, следует выбрать более мощные.
Бюджет. Определяют общую стоимость панелей и сравнивают с выделенной на их покупку суммой.

Солнечные батареи для дачи

Солнечные батареи для дачи, представленные в нашем каталоге широким спектром моделей различных ценовых категорий, обычно требуют относительно небольших вложений в свое приобретение. Объясняется это самими характеристиками подобных устройств. Как правило, подавляющее большинство дач россиян являются сезонно эксплуатируемыми – в весенне-осенний период, когда интенсивность соляризации достигает своего естественного пика. Кроме того, большинство жилых строений на дачных участков не имеет мощных потребителей электроэнергии. Отопление и горячая вода в теплое время года не особо нужны. Эта особенность позволяет подбирать для дач фотоэлектрическое оборудование меньшей мощности, нежели для загородных коттеджей постоянного проживания.

Технология изготовления

Вначале следует спаять фотоэлементы между собой. Если вы купили элементы с металлическими выступами, то тогда можно просто спаять ушки батарей между собой. Делать это нужно очень внимательно и аккуратно. После пайки соединенные компоненты необходимо приклеить к подложке в верхней части панели. Это лучше сделать при помощи специального силиконового клея, который никак не препятствует проникновению солнечных лучей. Кроме того, он способствует нормальному теплообмену. Однако, не переусердствуйте с клеем, так как это может привести к повреждению батарей. Клеить нужно только центр клеток. Далее все элементы нужно соединить с проводом, который подается в одной из заранее предусмотренных вентиляционных отверстий. Для закрепления провода к солнечным элементам лучше использовать силиконовую замазку. Интересное: Солнечная панель своими руками.

На следующем этапе поверх панелей устанавливается оргстекло. Однако, до этого следует подключить диод Шоттки от чувствительных теплопроводящих компонентов. Этот диод послужит блокирующим устройством, которое защитит фотоэлементы при перепадах напряжения. Кроме того, диод Шоттки будет отключать питание системы при маленькой мощности электросети. Так аккумуляторы, заряжаемые от солнца, не будут разряжаться при прекращении питания. Когда диод будет подключен, можно ставить оргстекло и закреплять его винтами. Технология изготовления солнечных панелей является достаточно простой и понятной

Единственное, важно правильно соблюдать последовательность соединения, иначе вся система не будет работать

https://youtube.com/watch?v=3apKOZn-_B4

Как работает солнечная батарея

Принцип работы солнечной батареи основан на наличии полупроводника в виде двух пластин, соединенных друг с другом. Каждая пластина изготавливается из кремния с использованием дополнительных примесей. Благодаря этому пластины обладают своими уникальными свойствами. Первая из них имеет избыток валентных электронов, а вторая имеет недостаток этих электронов. Эти полупроводники получили название n и p. Если эти полупроводники соединить в единое целое, то можно получить PN-переход в месте контакта между ними. В то время, когда на батарею попадают прямые солнечные лучи, на обеих сторонах этого перехода начинают накапливаться положительные и отрицательные плавающие нагрузки. В результате генерируется напряжение и возникает магнитное поле. Если подсоединить к такому элементу провод, по нему потечет электричество.

Как подключить солнечную батарею

Как только вы изготовите солнечную панель, можно начинать заниматься ее подключением. Можно не подключать ее напрямую к сети, чтобы избежать потерь электроэнергии. То есть, желательно установить автономную систему с аккумуляторами. Они будут заряжаться от солнечных батарей каждый день и быстро разряжаться. При этом, глубина разрядки может быть довольно существенной. Поэтому, аккумуляторы могут быстро выйти из строя. Для того, чтобы этого не произошло, лучше оставить подключение к сети через гибридный батарейный инвертор. Это устройство будет отдавать фотоэлементам приоритет при распределении нагрузки. Инвертор не будет отдавать излишки электроэнергии в сеть, а будет передавать ее на аккумуляторы. Такой вариант является одним из наиболее оптимальных. Эта система состоит из гибридного инвертора, контроллера заряда солнечных панелей и аккумуляторов. Такой механизм сможет работать не только как основная, но и как резервная система электропитания.

Минимальный комплект для частного дома

Покупать лучше всего готовый комплект, чтобы не собирать все элементы отдельно и не разбираться в характеристиках каждого. В готовых наборах есть все нужные узлы, характеристика каждого подобраны так, чтобы система работала с максимальным эффектом. Изучить информацию намного проще, так как она собрана в одном месте и систематизирована.

Что касается комплектности, чаще всего в набор входит следующее:

Солнечные батареи. Основная часть, рассчитывать количество надо индивидуально в зависимости от потребления электричества. Заранее продумать расположение, от этого зависит эффективность работы.
Контроллер защищает систему, следит за уровнем заряда аккумуляторов и прекращает подачу напряжения, если они заряжены полностью. Ставится как можно ближе к панелям.
Инвертор преобразует постоянный ток в переменный, который нужен для работы бытовых приборов. Подбирать его нужно по мощности и помнить, что номинальный и пиковый показатели различаются. Не надо покупать слишком производительный вариант, если нагрузки основную часть времени небольшие.
Аккумуляторные батареи. Накапливают энергию, чтобы отдавать ее в периоды, когда солнечные батареи ее не вырабатывают или вырабатывают в недостаточном объеме. Используется несколько аккумуляторов, соединенных перемычками в единый блок.
Кабель для соединения всех элементов сети, перемычки, плавкие предохранители, автоматы защиты и другие мелочи. Опять же, при покупке комплекта все необходимое уже будет в наборе и не придется разбираться, что надо приобрести дополнительно.

Готовый комплект – удобное решение.

Состав комплекта может меняться в зависимости от мощности, типа используемых солнечных батарей и особенностей монтажа. Многие продавцы добавляют стеллаж для установки аккумуляторных батарей и пластиковый бокс на несколько модулей.

При выборе учитывайте не только показатели оборудования, но и производителя. Лучше всего почитать отзывы на специализированных ресурсах или тематических формах. Мнение тех, кто пользуется системой, позволит понять, соответствуют ли указанные данные фактическим и нет ли проблем при эксплуатации выбранного комплекта.

Видео «расскажет» про опыт использования солнечных панелей.

Описание технологии

Солнечные батареи представляют собой полупроводниковое устройство, способное преобразовывать излучение солнца в электрическую энергию. Основной задачей такой станции является бесперебойное, экономное и надежное электроснабжение дома. Устанавливать такие устройства можно не только в тех районах, где имеются проблемы с подачей электроэнергии, но и просто для снижения расходов домовладельца на оплату коммунальных услуг.

Преимущества солнечных панелей:

Бесшумная работа.
Отсутствие подвижных частей.
Экологически чистая выработка электричества.
Минимальные временные затраты на обслуживание.
Простота установки, возможность эффективного использования крыши дома.
Длительный период эксплуатации.

Правильно подобрав систему, можно будет обеспечить дом электроэнергией, а отопление зимой будет работать от электрокотла, что полностью избавляет от необходимости подключения к газу или установки твердотопливного оборудования.

Однако и недостатки у этой технологии всё же имеются. К ним можно отнести следующее:

Ночью выработка электроэнергии прекращается.
Устройства чувствительны к загрязнению поверхности.
Занимают часть или всю крышу.
Высокая стоимость батареи и аккумулятора.
Эффективность зависит от климатических условий.

В последние годы популярностью стали пользоваться солнечные батареи последнего поколения, которые сочетают доступную стоимость и эффективность. Они способны вырабатывать электроэнергию даже под снегом и в пасмурный день. С каждым годом стоимость таких станций для бытового использования неизменно уменьшается, возрастает их эффективность, что сказывается на популярности солнечной энергетики у обычных домовладельцев.

ТОП-2: Электростанция солнечная В ДОМ

Параметры

Мощность – 4 кВт;
Емкость батареи – 1600А;
Панель – 12*270 Вт.

Сбалансированная система обеспечит для частного дома бесперебойную подачу энергии при разумном электропотреблении. Он обеспечить комфорт и сократит затраты на топливо.

Применяется, если:

отсутствуют полностью электросети в месте, где расположен дом;
происходит частное отключение электричества.

Состав комплекта

В него входи оборудование от известных производителей Китая, Тайваня, России:

Солнечный модуль (монокристалл) -12Х270 Вт;
Аккумулятор гелевый (необслуживаемый) – 12В, 200 Ач – 8 шт.;
Стеллаж для батарей (600**580) – 1 шт.;
Инвертор со встроенным контроллером – 60 А;
Кабель, устойчивый к солнечному излучению сечением 4 мм.кв.

Что разрешается подключать?

Система позволяет включать:

Музыкальный центр;
Телевизор и спутниковую антенну;
Домашний кинотеатр;
Водяной насос;
Планшет;
ПК;
Микроволновую печь;
Стиральную машину;
Пылесос и чайник;
Утюг и зарядное устройство.

Комплект можно модернизировать за счет добавления аккумуляторов.

Действующее напряжение

Наиболее часто встречаемый номинал аккумуляторной батареи — кратный 12 В. Такие компоненты гелиостанции, как контроллер, инвертор, солнечные модули рассчитаны на напряжение от 12 до 48 В. Присутствие 12 В аккумуляторов удобно тем, что при выходе их из строя, замену можно выполнить по одному.

При напряжении вдвое большем, исходя из специфики эксплуатации АБ, возможна только замена пары. В сети 48 В на одной ветке придется менять все четыре батареи, к тому же 48 В — это уже угроза с точки зрения электробезопасности. С другой точки зрения, чем выше напряжение, тем меньшего сечения провода потребуются, а контакты будут более надежными.

При выборе номинала нужно учитывать как мощностные характеристики инверторов, так и значение пиковой нагрузки:

48 В — от 3 – 6 кВТ;

24 или 48 В — от 1,5 – 3 кВт;

12, 24, 48В — до 1, 5 кВт.

Если емкость и цена АБ примерно равны, выбор следует остановить на аккумуляторе с наивысшей допустимой глубиной разряда и наибольшей разрешенной величиной тока. Ресурс АБ значительно повышается, когда этот показатель не превышает 30 – 50%.

Как выбрать солнечную электростанцию для дачи?

Критерии выбора солнечной электростанции для дачи аналогичны критериям при выборе установки для жилого дома. Единственное условие, это сезонность работы, что обусловлено выполнением работ на дачном участке и соответственно предполагает меньшую потребляемую мощность, чем в случае электропитания жилого дома.

Рассмотрим несколько подобных электростанций:

Солнечная электрическая станция — Дача «Свет-15W-M»

Производство Россия, компания «IKAR FIRM» (торгово-производственной компании г. Санкт-Петербурга).

Данная электростанция для дачи предназначена для автономного освещения дачи с апреля по сентябрь.

В комплект поставки включено:

Монокристаллическая панель мощностью 15 Вт;
Зарядный контроллер WS-C2415 10А 12V/24V;
Комплект проводов;
Гнездо автомобильного прикуривателя;
Устройство для зарядки;
Светодиодный светильник.

Солнечная электростанция — Дача «Свет-Телевизор-Холодильник 1500W-100х2P»

Производство Россия, компания «IKAR FIRM» (торгово-производственной компании г. Санкт-Петербург).

Солнечная электростанция для дачи, предназначена для автономного освещения дачи с ранней весны по сентябрь.

В комплектацию поставки включают:

Поликристаллическая панель с мощностью 100 Вт — 2 шт.;
Зарядный контроллер WS-MPPT30 30A 12/24В;
Инвертор СибВольт 1512;
Комплект из проводов;
Коннекторы для панелей MC4;
Монтажный набор с креплениями для солнечных панелей;
Сетевое устройство для зарядки EP-TA10EWE.

Солнечная электрическая станция «TV на даче»

Основные характеристики и комплектность:

Модуль из поликристаллов мощностью 100 Ватт;
Зарядный контроллер LandStar LS1024EU, 10А, 12/24В c USB;
Накопительная батарея (GEL), Delta GX 12-100, 100Ач;
Механизм для преобразования напряжения ИС2-12-300, 12В, 300 Вт;
Комплект соединительных проводов, перемычек.

Что влияет на количество выработанного электричества?

Географическое положение. Количество солнечной энергии зависит и от географического месторасположения участка: чем ближе к экватору, тем оно больше.

Время года. Объём солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, отличается от среднегодового значения: в зимнее время его показатель минимален, в то время как летом достигает максимального значения.

Природные явления (осадки). Во время дождя или снега небо плотно затянуто тучами, и вследствие этого количество солнечной радиации, достигающей поверхности земли, уменьшается.

Тень от деревьев, домов. В тени количество солнечной радиации меньше, чем непосредственно на солнце. Это объясняется тем, что, попав на препятствие в виде дома или дерева, она рассеивается.

КПД солнечной фотовольтаической панели. Он определяется путём деления мощности электрической энергии на мощность солнечного света, падающего на панель. На сегодняшний день среднее значение этого показателя на практике составляет 12-25%.

Таблица зависимости эффективности солнечной панели от материала ячейки

Технология кристалла	Эффективность в лаборатории	Практическая эффективность
Monocrystalline silicium (m-Si)	25%	13-17%
Polycrystalline silicium (p-Si)	20%	11-14%
Amorphous silicium (a-Si )	13%	5-9%

Еще несколько слов об эффективности современных солнечных панелей. Приведем исследование 2020 года

Обратите внимание на последние цифры – результаты по КПД около 40%

Правильная ориентация панели по углу наклона к горизонту и ориентации батареи по азимуту.

Или может быть сделать своими руками?

Своими руками подбирать комплектующие стоит в основном только при наличии тех или иных устройств из комплекта. Разница в цене между комплектующими по отдельности и целым комплектом в одном и том же магазине пренебрежимо мала или отсутствует. Другое дело, если покупатель разбирается во всех тонкостях работы генерирующей системы, и его не устраивают выбранные производителем комплектующие.

Стоит также упомянуть сбор сверхбюджетных станций, распространенный в странах СНГ по экономическим причинам. Покупатели экономят буквально на всем, покупая самые дешевые панели, или даже собирая их из фотоэлементов, используя старые аккумуляторы от автомобиля, самые дешевые инверторы с прямоугольной формой подачи напряжения, самодельные On/Off или PWM контроллеры, самодельные крепления из металлопрофиля. Такие комплекты чаще всего бесполезны в холодную половину года, но способны выполнять минимальные функции в сельскохозяйственный сезон.

Представление о работе солнечных батарей

Полностью описывать всю процедуру превращения солнечной энергии в электрическую, в рамках данной темы, мы не будем. Но про некоторые моменты рассказать надо.

Главный элемент, из которого делаются гелиопанели — кремний. При попадании солнечных потоков на кремниевую поверхность, они выбивают свободные электроны с одного края пластины, которые движутся в свободные места на обратной стороне панели. Так зарождается электрический ток.

Остается его собрать и направить по проводам туда, где он так необходим.

Одна такая пластина сможет зарядить небольшой фонарик. Ну и понятно, чтобы перекрыть потребности в электричестве для нужного оборудования дачного домика, таких пластин нужно больше.

Количество элементов и напряжение

Количество элементов в солнечной панели должно быть:

для 12V – не менее 36шт

для 24V – 72шт или 60шт (PERC модули)

Одна «клетка» панели под нагрузкой вырабатывает в среднем 0,45-0,5В.

Ошибка №3
При этом общее напряжение вовсе не равняется 12В или 24В как некоторые думают, оно гораздо больше.

Объясняется это необходимостью компенсировать потери. Во-первых, из-за нагрева.

Ошибка №4
Чем жарче летний денек, тем больше энергии выработают панели.

На самом деле солнечные панели обожают свет, но при этом люто ненавидят жару. На черной крыше в середине июля панели могут нагреваться до +85 градусов.

Ячейки в этом случае уже не будут вырабатывать свои 0,45-0,5В. Потери напряжения могут доходить до 30%.

Наглядный график зависимости:

А вот результаты коротенького эксперимента. Температура панели и ее напряжение до охлаждения и спустя всего пару минут после. Солнце то же самое, просто панельку сверху полили холодной водичкой.

Солнечная панель до охлаждения

Солнечная панель после охлаждения

Не все знают, что технические характеристики, указанные на шильдике, рассчитаны на идеальную температуру в 25С. При отклонении на каждый градус потери изменяются примерно на 0,5%.

Поэтому точку максимальной мощности для солнечной панели 12V рассчитывают при напряжении 18В, а не 12В.

Прибавьте сюда потери в проводах и сопутствующем оборудовании.

Что касается напряжения холостого хода (это когда панель вообще ни к чему не подключена), то его величина превышает 20В (для 12V) и 30В (для 24V) соответственно. Зимой еще больше!

Из-за того, что инверторы очень не любят повышенного напряжения, его подключение напрямую без АКБ и нагрузки является самой частой причиной выхода из строя девайса.

Ошибка №5
Поэтому никогда не отсоединяйте аккумуляторы и не убирайте провода, оставляя панельку подключенной к инвертору без нагрузки.

Из чего состоит комплект солнечных батарей для дачи?

В комплект небольшой солнечной электростанции для дома входит:

система солнечных панелей — тип соединения (последовательный/параллельный) выбирается исходя из необходимого напряжения на инверторе;

система аккумуляторов — соединяются аналогично солнечным панелям для достижения нужного напряжения на инверторе;

контроллер заряда аккумуляторных батарей — подсоединяется последовательно между солнечными батареями и аккумуляторами, принимает важное участие в поддержании стабильности подаваемого на инвертор напряжения;

инвертор напряжения — подключается к аккумуляторам параллельно контроллеру заряда, перерабатывает постоянное напряжение 12/24/48 вольт в переменное 220; провода, разъемы.

Выводы

Солнечные батареи выгодно устанавливать уже сейчас. В течение срока службы они принесут вам выгоду, примерно в 10 раз превышающую их стоимость.
Инвестиции в солнечные батареи — разумное решение. Такие инвестиции аналогичны инвестициям в меры по энергоэффективности и по уменьшению теплопотерь вашего дома. Любой прибор, которые потребляет меньше энергии, сразу начинает приносить вам деньги за счет экономии энергии. Затраты на дополнительное утепление вашего дома начинают приносить вам сразу экономию на кондиционирование и отопление. В настоящее время многие уже знают, что инвестиции в меры энергоэффективности являются очень умной инвестицией. Мы постарались показать, что инвестиции в солнечные батареи аналогичны.
Не забывайте также, что кроме экономии от установки солнечных батарей, вы вносите вклад в борьбу с загрязнением окружающей среды и с глобальным потеплением. Это происходит за счет того, что вы уменьшаете потребление энергии от традиционных, экологически грязных, топливных электростанций.
Солнечные батареи повышают стоимость вашего дома. А в некоторых случаях повышают его привлекательность у покупателей, т.к. даже если повышение стоимости дома будет меньше ваших затрат на солнечную электростанцию на крыше вашего дома, то продать такой «продвинутый» дом будет легче.

Солнечная батарея для дачи: особенности покупки и установки готовых комплектов