Солнечная электростанция — как выбрать, купить и установить комплект автономного или резервного электроснабжения от солнца для дома, дачи, коттеджа.

 

 

 

 

 

 

            (1). Солнечная электростанция может использоваться как для полностью автономного электроснабжения дома, так и в качестве резервного или вспомогательного источника электроэнергии. В состав комплекта для получения электроэнергии от солнца входят следующие компоненты:

·         солнечный модуль (или несколько)

·         аккумуляторная батарея

·         контроллер заряда АКБ

·         инвертор (преобразователь постоянного напряжения в переменное) 12в (24/48/96в) в 220в

·         комплект проводов, коннекторов

·         распределительный щит с прерывателями постоянного тока

·         система заземления

·         комплект креплений солнечных батарей

           

            Рассмотрим поподробнее эти устройства.

 

            Солнечные панели по качеству делятся на несколько уровней (grade). Уровень качества зависит от исполнения микроструктуры фотоэлементов. Самые качественные — grade A. Также есть солнечные батареи качества grade B, C, D. Цена солнечной батареи напрямую зависит прежде всего от качества изготовления.

            По принципу изготовления солнечные панели могут быть монокристаллические и поликристаллические. Монокристаллические солнечные панели выполнены из цельных кристаллов кремния, выращенных специально до определенных размеров. Такие панели имеют более высокую цену, но и дополнительные преимущества перед поликристаллическими солнечными батареями. У монокристаллических солнечных панелей КПД составляет порядка 21-23%. Поликристаллические солнечные модули состоят из кристаллов , полученных путем расплавления кремния и дальнейшей обработки. Такой способ изготовления позволяет снизить цену готовой солнечной панели, но уменьшает КПД до 15-18%.

           

            Контроллер заряда АКБ необходим для того, чтобы регулировать величину тока от солнечных панелей и уровень заряда аккумуляторов. При полной зарядке АКБ, контроллер заряда отключает солнечные батареи, при низком заряде АКБ контроллер предотвращает полную разрядку АКБ. Контроллеры заряда могут быть двух типов — PWM (ШИМ)-контроллер и MPPT-контроллер заряда. ШИМ- контроллер на завершающей стадии заряда применяет широтно-импульсную модуляцию. В таких контроллерах заряда используется 4 стадии заряда АКБ: заряд максимальным током, ШИМ-заряд, выравнивание заряда, поддержание заряда 100%. МРРТ-контроллер использует наиболее современные и интеллектуальные способы зарядки АКБ.  МРРТ-контроллер вычисляет максимальную точку эффективности заряда от солнечной панели, что позволяет увеличить КПД получения солнечной энергии  на 25-30% по сравнению с  использованием ШИМ-контроллера.  В солнечных электростанциях с большими мощностями предпочтительнее использовать MPPT-контроллеры, что эквивалентно установке дополнительных солнечных модулей.  Хотя цена MPPT-контроллеров значительно выше чем у ШИМ-контроллеров, но система контроля MPPT позволяет

·         значительно продлить жизнь аккумуляторных батарей,

·         оптимизировать получение солнечной энергии при затенении части солнечной батареи,

·         увеличить вырабатываемую солнечной батареей мощность в пасмурную и облачную погоду,

·         уменьшить сечение провода от солнечной панели до контроллера

·         увеличить расстояние от солнечной батареи до контроллера без больших потерь мощности.

 

            В комплекте солнечной электростанции используются специальные аккумуляторы. Многие покупатели для удешевления комплекта пытаются использовать автомобильные аккумуляторы. Это приводит к тому, что срок эксплуатации аккумулятора резко сокращается до нескольких месяцев. Обычные автомобильные аккумуляторы имеют цикл заряд-разряд около 150-350 раз. Специализированные аккумуляторы, которые используют в автономных солнечных энергосистемах имеют цикл заряд-разряд от 1000 до 15000 в зависимости от технологии изготовления и марки и служат гораздо дольше. Для использования в солнечных электростанциях подходят GEL, AGM (свинцово-кислотные) или LiFePO4 (литий-феррум-ионные) аккумуляторы. Цена таких аккумуляторов выше, чем у автомобильных, но срок эксплуатации значительно дольше — от 8 лет до 35 лет при правильном расчете и  грамотном использовании в солнечной энергосистеме.

 

            Солнечные панели вырабатывают постоянный ток напряжением 12в. Аккумуляторные батареи можно собрать на 12в, 24в, 48в, 96в постоянного тока. Но почти всегда потребители электроэнергии работают на переменном токе напряжением 220в. Для того, чтобы преобразовать постоянный ток в переменный, в солнечной электростанции используются инверторы.

            Выходная мощность инвертора рассчитывается исходя из мощности нагрузки, причем нужно учитывать пусковые токи и время работы оборудования, подключаемого через инвертор. Также немаловажным параметром является максимальная мощность подключаемых солнечных панелей.

            Кроме номинальной выходной мощности инвертора, при выборе этого устройства, учитывается чистота синусоиды, наличие в конструкции инвертора зарядного устройства, возможность программирования различных режимов.

            По выполняемым задачам инверторы можно разделить на несколько групп:

·         для автономных электростанций

·         сетевые

·         гибридные

 

            Наиболее удобными в использовании и адекватными по цене являются инверторы с встроенными MPPT-контроллером заряда и зарядным устройством АКБ от внешних источников питания (например, от бензогенератора).

 

            (2). Для грамотного расчета комплекта солнечной электростанции лучше всего обратится к нашим специалистам. Но перед этим вы должны посчитать сами — какую мощность вы хотите получить в итоге расчетов. Для этого необходимо знать несколько параметров. Солнечная батарея имеет номинальную мощность. Это мощность, которую вырабатывает солнечная панель в пике солнечной энергии при падении солнечных лучей на ее поверхность под углом 90 градусов в час. В течении дня величина вырабатываемой мощности постоянно меняется, ведь земля не стоит на месте по отношению к солнцу. Поэтому, обычно ведут речь о вырабатываемой солнечной батареей мощности в сутки. В наших широтах, на Черноморском побережье, летом обычно берут в расчет 10 часов в сутки, зимой — 6 часов в сутки, когда солнечные лучи могут генерировать электроэнергию в фотоэлементах солнечной панели.

            С другой стороны, для правильного расчета, необходимо знать — какую мощность нагрузки вы хотите запитать через солнечные батареи. Это потребляемая мощность. Она не зависит от площади дома!  Для расчета потребляемой мощности нужно учесть мощность всех используемых вами электроприборов, как часто вы их используете, в какое время суток днем или ночью вы по большей части используете электроприборы, насколько отличается потребляемая мощность в летний период и в зимний, от каких электроприборов возможно отказаться (например, электрочайник заменить на обычный, который греют на газовой плите), а какие электроприборы должны обязательно бесперебойно работать при любой погоде и в любое время суток.

            Анализ всех этих обстоятельств позволит снизить конечную цену солнечной электростанции и значительно облегчит вам первоначальный период перехода на автономное электроснабжение. От величины потребляемой вашим домохозяйством мощности и вашего графика использования электрооборудования зависит количество и номинал аккумуляторов и, соответственно, количество солнечных модулей и их суммарная вырабатываемая мощность за единицу времени.

 

            (3). Как же можно снизить стоимость покупки солнечной электростанции? Прежде всего, придется провести хотя бы минимальный энерго-аудит своего домовладения. Элементарно — заменить лампы освещения на более экономичные - светодиодные. Поставить датчики движения для автоматического выключения освещения там, где вас нет в этот момент. Хорошо бы использовать датчики освещенности для двора. Заменить энергоемкое оборудование на энергосберегающее. Пересмотреть свои поведенческие факторы. Например, включать мощные бытовые приборы (стиральную машину или электрическую водогрейку ) утром для того, чтобы максимально использовать энергию солнечного света, а не брать максимум электроэнергии с аккумуляторов ночью. Если все свои дела, связанные с использованием электроэнергии перенести на светлое время суток, когда инсоляция максимальная, вам понадобится меньшее количество аккумуляторов при большем количестве солнечных модулей, что может удешевить весь комплект солнечной энергосистемы. Также, если вы редко используете некоторые достаточно мощные электроприборы (например, строительное оборудование), есть смысл включать для этого бензогенератор, который предназначен для кратковременного использования при больших потребляемых мощностях.

 

            (4). Монтаж солнечных батарей можно осуществлять как на крыше дома, так и на специальных конструкциях на земле. Одно из условий правильного монтажа — поверхность панелей не должна быть затенена кронами деревьев, другими строениями и проч. Если происходит частичное затенение солнечной батареи, ее КПД резко падает, из генератора электроэнергии солнечная панель становится потребителем и разбалансирует всю энергосистему. Массив солнечных панелей располагают так, чтобы в течении дня солнце максимально освещало всю поверхность массива. Обычно это происходит по направлению на юг.  Существуют специальные устройства — трекеры, которые в течении дня поворачивают массив солнечных панелей следом за солнцем. Использование трекеров резко увеличивает количество вырабатываемой солнечными батареями мощности в единицу времени. Угол наклона конструкции с солнечными панелями зависит от широты местности и времени года, в котором собираются получать солнечную энергию. На юге России солнечные панели ставят обычно под углом около 45 градусов. Но возможна установка с небольшим расхождением — в 30 градусов или в 60 градусов к горизонтальной поверхности. Для монтажа мы рекомендуем использовать специальные крепления для солнечных панелей. Они позволяют оставить небольшой зазор между поверхностью, на которую крепится конструкция и солнечными панелями. Это необходимо потому, что чем выше температура окружающего воздуха, тем ниже КПД панели. Зазор позволяет охлаждать поверхность панели сквозняком. Наша компания «Энергия Солнца и Ветра» продает панели, выполненные в алюминиевом каркасе, что позволяет произвести монтаж достаточно легко и просто своими руками. При монтаже гибких солнечных панелей используются немного другие технологии и приемы.

            При невозможности расположить весь массив солнечных панелей направлением на юг и для более эффективного использования солнечных модулей, их располагают группами на юго-восток и юго-запад. В этом случае, для каждой группы солнечных панелей необходим отдельный контроллер заряда, так как ток заряда от разных групп панелей будет различным.       

            Диаметр сечения проводов между солнечными панелями и контроллером заряда зависит от силы тока массива солнечных модулей и рассчитывается при проектировании солнечной системы. Обычно, диаметр провода составляет 4-6 мм. Длина проводов должна быть как можно меньше для снижения потерь в проводах.

            Аккумуляторы, контроллер заряда и инвертор должны располагаться по возможности в помещении с температурой в пределах от 20 до 25 градусов, так как низкие и высокие температуры сильно влияют на срок службы аккумуляторов и на надежность работы электроники в инверторе и контроллере заряда. Высокая влажность также очень пагубно влияет на работоспособность оборудования для солнечных энергосистем.

            Специального разрешения на установку солнечных батарей от контролирующих органов не требуется.

 

            (5). Необходимость технического обслуживания солнечной электростанции в период ее эксплуатации очевидна. Часть из комплекта — массив солнечных батарей находится на улице и поэтому регулярно нужно проверять и чистить контакты. Со временем, на солнечные модули может оседать и накапливаться пыль и грязь.  Их необходимо мыть хотя бы раз в году.  Такие параметры солнечной энергосистемы, как уровень заряда аккумуляторных батарей и величина зарядного тока,  напрямую зависят от чистоты панелей и надежности контактных соединений.

            Внутри инвертора и контроллера заряда также со временем скапливается достаточно много пыли, которая может значительно ухудшить работу этого оборудования и привести к его поломке.

            Кроме этого, необходимо контролировать минимальный уровень заряда аккумуляторов, их емкость и частоту полного разряда. Чем чаще аккумулятор разряжается до минимальной величины, тем короче становится период его использования и ниже его емкость. Для того, чтобы аккумуляторы успевали полностью зарядиться и разрядиться не более, чем на 20%, необходимо увеличивать количество и мощность солнечных панелей в составе автономной электростанции.

            Бывает так, что на существующую солнечную энергосистему постепенно, незаметно для пользователя, увеличивается нагрузка. Это приводит к тому, что аккумуляторы быстрее разряжаются, не успевают полностью зарядиться и срок полезного их использования резко сокращается. К тому же в таких случаях инвертор, не рассчитанный на увеличившуюся нагрузку, начинает чаще выключаться, что может привести к поломке не только самого инвертора, но и используемых в этот момент электроприборов. Поэтому, техническое обслуживание солнечной электростанции необходимо проводить достаточно часто, хотя бы раз в год, но лучше — раз в квартал, или после смены очередного погодного сезона. 

 

           Посмотреть различные варианты солнечных электростанций и выбрать для себя подходящий можно по ссылке   здесь