Как работает солнечная электростанция

Солнечная электростанция на дом 200 м2 своими руками

Частенько в сети проскакивают сообщения о борьбе за экологию, развитие альтернативных источников энергии. Иногда даже проводят репортажи о том, как в заброшенной деревне сделали солнечную электростанцию, чтобы местные жители могли пользоваться благами цивилизации не 2-3 часа в сутки, пока работает генератор, а постоянно. Но это всё как-то далеко от нашей жизни, поэтому я решил на своем примере показать и рассказать, как устроена и как работает солнечная электростанция для частного дома. Расскажу обо всех этапах: от идеи до включения всех приборов, а также поделюсь опытом эксплуатации. Статья получится немаленькая, поэтому кто не любит много букв могут посмотреть ролик. Там я постарался рассказать то же самое, но будет видно, как я все это сам собираю.

Исходные данные: частный дом площадью около 200 м2 подключен к электросетям. Трехфазный ввод, суммарной мощностью 15 кВт. В доме стандартный набор электроприборов: холодильник, телевизоры, компьютеры, стиральные и посудомоечные машинки и так далее. Стабильностью электросеть не отличается: зафиксированный мною рекорд — отключение 6 дней подряд на период от 2 до 8 часов.

Что хочется получить: забыть о перебоях электроэнергии и пользоваться электричеством, невзирая ни на что.

Какие могут быть бонусы: Максимально использовать энергию солнца, чтобы дом приоритетно питался солнечной энергией, а недостаток добирал из сети. Как бонус, после принятия закона о продаже частными лицами электроэнергии в сеть, начать компенсировать часть своих затрат, продавая излишки выработки в общую электросеть.

С чего начать?

Всегда есть минимум два пути для решения любой задачи: учиться самому или поручить решение задачи кому-то другому. Первый вариант предполагает изучение теоретических материалов, чтение форумов, общение с владельцами солнечных электростанций, борьбу с внутренне жабой и, наконец, покупку оборудования, а после — установку. Второй вариант: позвонить в специализированную фирму, где зададут много вопросов, подберут и продадут нужное оборудование, а могут и установить за отдельные деньги. Я решил совместить эти два способа. Отчасти потому что мне это интересно, а отчасти для того, чтобы не напороться на продавцов, которым надо просто заработать, продав не совсем то, что мне нужно. Теперь пришло время теории, чтобы понять, как я делал выбор.

На фото пример «освоения» денег на строительство солнечной электростанции. Обратите внимание, солнечные панели установлены ЗА деревом – таким образом, свет на них не попадает, и они просто не работают.

Типы солнечных электростанций

Сразу отмечу, что говорить я буду не о промышленных решениях и не о сверхмощных системах, а об обычной потребительской солнечной электростанции для небольшого дома. Я не олигарх, чтобы разбрасываться деньгами, но я придерживаюсь принципа достаточной разумности. То есть я не хочу греть бассейн «солнечным» электричеством или заряжать электромобиль, которого у меня нет, но я хочу, чтобы в моем доме все приборы постоянно работали, без оглядки на электросети.

Теперь расскажу про типы солнечных электростанций для частного дома. По большому счету, их всего три, но бывают вариации. Расположу, по росту стоимости каждой системы.

Сетевая Солнечная Электростанция — этот тип электростанции сочетает в себе невысокую стоимость и максимальную простоту эксплуатации. Состоит всего из двух элементов: солнечных панелей и сетевого инвертора. Электричество от солнечных панелей напрямую преобразуется в 220В/380В в доме и потребляется домашними энергосистемами. Но есть существенный недостаток: для работы ССЭ необходима опорная сеть. В случае отключения внешней электросети, солнечные батареи превратятся в «тыкву» и перестанут выдавать электричество, так как для функционирования сетевого инвертора нужна опорная сеть, то есть само наличие электричества. Кроме того, со сложившейся инфраструктурой электросети, работа сетевого инвертора не очень выгодна. Пример: у вас солнечная электростанция на 3 кВт, а дом потребляет 1 кВт. Излишки будут «перетекать» в сеть, а обычные счетчики считают энергию «по модулю», то есть отданную в сеть энергию счетчик посчитает, как потребленную, и за нее еще придется заплатить. Тут логично подходит вопрос: куда девать лишнюю энергию и как этого избежать? Переходим ко второму типу солнечных электростанций.

Гибридная Солнечная Электростанция – этот тип электростанции сочетает в себе достоинства сетевой и автономной электростанции. Состоит из 4 элементов: солнечные панели, солнечный контроллер, аккумуляторы и гибридный инвертор. Основа всего – это гибридный инвертор, который способен в потребляемую от внешней сети энергии подмешивать энергию, выработанную солнечными панелями. Более того, хорошие инверторы имеют возможность настройки приоритезации потребляемой энергии. В идеале, дом должен потреблять сначала энергию от солнечных панелей и только при ее недостатке, добирать из внешней сети. В случае исчезновения внешней сети инвертор переходит в автономную работу и пользуется энергией от солнечных панелей и энергией, запасенной в аккумуляторах. Таким образом, даже если электроэнергию отключат на продолжительное время и будет пасмурный день (или электричество отключат ночью), в доме всё будет функционировать. Но что делать, если электричества нет вообще, а жить как-то надо? Тут я перехожу к третьему типу электростанции.

Автономная Солнечная Электростанция – этот тип электростанции позволяет жить полностью независимо от внешних электросетей. Она может включать в себя больше 4 стандартных элементов: солнечные панели, солнечный контроллер, АКБ, инвертор.

Дополнительно к этому, а иногда вместо солнечных панелей, может быть установлена ГидроЭлектроСтанция малой мощности, ветряная электростанция, генератор (дизельный, газовый или бензиновый). Как правило, на таких объектах присутствует генератор, поскольку может не быть солнца и ветра, а запас энергии в аккумуляторах не бесконечен – в этом случае генератор запускается и обеспечивает энергией весь объект, попутно заряжая АКБ. Такая электростанция легко трансформируется в гибридную, при подключении внешней электросети, если инвертор обладает этими функциями. Основное отличие автономного инвертора от гибридного – это то, что он не умеет подмешивать энергию от солнечных панелей к энергии из внешней сети. При этом гибридный инвертор, наоборот, умеет работать в качестве автономного, если внешняя сеть будет отключена. Как правило, гибридные инверторы соразмерны по цене с полностью автономными, а если и отличаются, то несущественно.

Что такое солнечный контроллер?

Во всех типах солнечных электростанций присутствует солнечный контроллер. Даже в сетевой солнечной электростанции он есть, просто входит в состав сетевого инвертора. Да и многие гибридные инверторы выпускаются с солнечными контроллерами на борту. Что же это такое и для чего он нужен? Буду говорить о гибридной и автономной солнечной электростанции, поскольку это как раз мой случай, а с устройством сетевого инвертора могу ознакомить детальнее в комментариях, если будут запросы в комментариях.

Солнечный контроллер – это устройство, которое полученную от солнечных панелей энергию преобразует в перевариваемую инвертором энергию. Например, солнечные панели изготавливаются с напряжением кратно 12В. И АКБ изготавливаются кратно 12В, так уж повелось. Простые системы на 1-2 кВт мощности работают от 12В. Производительные системы на 2-3 кВт уже функционируют от 24В, а мощные системы на 4-5 кВт и более работают на 48В. Сейчас я буду рассматривать только «домашние» системы, потому что знаю, что есть инверторы, работающие на напряжениях в несколько сотен вольт, но для дома это уже опасно.

Итак, допустим у нас есть система на 48В и солнечные панели на 36В (панель собрана кратно 3х12В). Как получить искомые 48В для работы инвертора? Конечно, к инвертору подключаются АКБ на 48В, а к этим аккумуляторам подключается солнечный контроллер с одной стороны и солнечные панели с другой. Солнечные панели собираются на заведомо большее напряжение, чтобы суметь зарядить АКБ. Солнечный контроллер, получая заведомо большее напряжение с солнечных панелей, трансформирует это напряжение до нужной величины и передает в АКБ. Это упрощенно. Есть контроллеры, которые могут со 150-200 В от солнечных панелей понижать до 12 В аккумуляторов, но тут протекают очень большие токи и контроллер работает с худшим КПД. Идеальный случай, когда напряжение с солнечных панелей вдвое больше напряжения на АКБ.

Солнечных контроллеров существует два типа: PWM (ШИМ – Широтно-Импульсная Модуляция) и MPPT (Maximum Power Point Tracking – отслеживание точки максимальной мощности). Принципиальная разница между ними в том, что ШИМ-контроллер может работать только со сборками панелей, не превышающими напряжения АКБ. MPPT – контроллер может работать с заметным превышением напряжения относительно АКБ. Кроме того, MPPT-контроллеры обладают заметно бОльшим КПД, но и стоят дороже.

Как выбрать солнечные панели?

На первый взгляд, все солнечные панели одинаковы: ячейки солнечных элементов соединены между собой шинками, а на задней стороне есть два провода: плюс и минус. Но есть в этом деле масса нюансов. Солнечные панели бывают из разных элементов: аморфных, поликристаллических, монокристаллических. Я не буду агитировать за тот или иной тип элементов. Скажу просто, что сам предпочитаю монокристаллические солнечные панели. Но и это не всё. Каждая солнечная батарея – это четырехслойный пирог: стекло, прозрачная EVA-пленка, солнечный элемент, герметизирующая пленка. И вот тут каждый этап крайне важен. Стекло подходит не любое, а со специальной фактурой, которое снижает отражение света и преломляет падающий под углом свет таким образом, чтобы элементы были максимально освещены, ведь от количества света зависит количество выработанной энергии. От прозрачности EVA-пленки зависит, сколько энергии попадет на элемент и сколько энергии выработает панель. Если пленка окажется бракованной и со временем помутнеет, то и выработка заметно упадет.

Далее идут сами элементы, и они распределяются по типам, в зависимости от качества: Grade A, B, C, D и далее. Конечно, лучше иметь элементы качества А и хорошую пайку, ведь при плохом контакте, элемент будет греться и быстрее выйдет из строя. Ну и финишная пленка должна также быть качественной и обеспечивать хорошую герметизацию. В случае разгерметизации панелей, очень быстро на элементы попадет влага, начнется коррозия и панель также выйдет из строя.

Как правильно выбрать солнечную панель? Основной производитель для нашей страны – это Китай, хотя на рынке присутствуют и Российские производители. Есть масса OEM-заводов, которые наклеят любой заказанный шильдик и отправят панели заказчику. А есть заводы, которые обеспечивают полный цикл производства и способны проконтролировать качество продукции на всех этапах производства. Как узнать о таких заводах и брендах? Есть пара авторитетных лабораторий, которые проводят независимые испытания солнечных панелей и открыто публикуют результаты этих испытаний. Перед покупкой вы можете вбить название и модель солнечной панели и узнать, насколько солнечная панель соответствует заявленным характеристикам. Первая лаборатория – это Калифорнийская Энергетическая Комиссия, а вторая лаборатория Европейская – TUV. Если производителя панелей в этих списках нет, то стоит задуматься о качестве. Это не значит, что панель плохая. Просто бренд может быть OEM, а завод-производитель выпускает и другие панели. В любом случае, присутствие в списках этих лабораторий уже свидетельствует о том, что вы покупаете солнечные батареи не у производителя-однодневки.

Мой выбор солнечной электростанции

Перед покупкой стоит очертить круг задач, которые ставятся перед солнечной электростанцией, чтобы не заплатить за ненужное и не переплатить за неиспользуемое. Тут я перейду к практике, как и что делал я сам. Для начала, цель и исходные: в деревне периодически отключают электроэнергию на период от получаса до 8 часов. Возможны отключения как раз в месяц, так и подряд несколько дней. Задача: обеспечить дом электроснабжением в круглосуточном режиме с некоторым ограничением потребления на период отключения внешней сети. При этом, основные системы безопасности и жизнеобеспечения должны функционировать, то есть: должны работать насосная станция, система видеонаблюдения и сигнализации, роутер, сервер и вся сетевая инфраструктура, освещение и компьютеры, холодильник. Вторично: телевизоры, развлекательные системы, электроинструмент (газонокосилка, триммер, насос для полива огорода). Можно отключить: бойлер, электрочайник, утюг и прочие греющие и много потребляющие устройства, работа которых сиюминутно не важна. Чайник можно вскипятить на газовой плите, а погладить позже.

Как правило, солнечную электростанцию можно купить в одном месте. Продавцы солнечных панелей также продают всё сопутствующее оборудование, поэтому я начал поиск отталкиваясь от солнечных батарей. Один из солидных брендов – TopRay Solar. О них есть хорошие отзывы и реальный опыт эксплуатации в России, в частности, в Краснодарском крае, где знают толк в солнце. В РФ есть официальный дистрибьютор и дилеры по регионам, на вышеозначенных сайтах с лабораториями для проверки солнечных панелей этот бренд присутствует и далеко не на последних местах, то есть можно брать. Кроме того, фирма-продавец солнечных панелей TopRay, также занимается собственным производством контроллеров и электроники для дорожной инфраструктуры: системы управления трафиком, светодиодные светофоры, мигающие знаки, солнечные контроллеры и прочее. Ради любопытства даже напросился на их производство – вполне технологично и даже есть девушки, которые знают, с какой стороны подходить к паяльнику. Бывает же!

Со своим списком хотелок я обратился к ним и попросил собрать мне пару комплектаций: подороже и подешевле для моего дома. Мне задали ряд уточняющих вопросов насчет резервируемой мощности, наличия потребителей, максимальной и постоянной потребляемой мощности. Последнее вообще оказалось для меня неожиданным: дом в режиме энергосбережения, когда работают только системы видеонаблюдения, охраны, связь с инетом и сетевая инфраструктура, потребляет 300-350 Вт. То есть даже если дома никто не пользуется электричеством, на внутренние нужды уходит до 215 кВт*ч в месяц. Вот тут и задумаешься над проведением энергетического аудита. И начнешь выключать из розеток зарядки, телевизоры и приставки, которые в режиме ожидания потребляют по чуть-чуть, а набегает прилично.
Не буду томить, остановился я на более дешевой системе, так как зачастую до половины суммы за электростанцию может занимать стоимость аккумуляторов. Список оборудования получился следующим:

– 9 шт
1. Однофазный Гибридный инвертор на 5 кВт InfiniSolar V-5K-48 – 1 шт
2. Аккумулятор AGM Парус HML-12-100 – 4 шт

Что даёт солнечная электростанция?

Этот комплект может выдать до 5 кВт мощности в автономном режиме – именно такой мощности я выбрал однофазный инвертор. Если докупить такой же инвертор и модуль сопряжения к нему, то можно нарастить мощность до 5кВт+5кВт=10 кВт на фазу. Или можно сделать трехфазную систему, но я пока довольствуюсь и этим. Инвертор высокочастотный, а потому достаточно легкий (порядка 15 кг) и занимает немного места – легко монтируется на стену. В него уже встроено 2 MPPT-контроллера мощностью 2,5 кВт каждый, то есть я могу добавить еще столько же панелей без покупки дополнительного оборудования.

Солнечных панелей у меня на 2520 Вт по шильдику, но из-за неоптимального угла установки они выдают меньше – максимум я видел 2400 Вт. Оптимальный угол – это перпендикулярно солнцу, что в наших широтах составляет примерно 45 градусов к горизонту. У меня панели установлены под 30 градусов.

Сборка АКБ составляет 100А*ч 48В, то есть запасено 4,8 кВт*ч, но забирать энергию полностью крайне нежелательно, поскольку тогда их ресурс заметно сокращается. Желательно разряжать такие АКБ не более, чем на 50%. Это литий-железофосфатные или литий-титанатные можно заряжать и разряжать глубоко и большими токами, а свинцово-кислотные, будь то жидкостные, гелевые или AGM лучше не насиловать. Итак, у меня есть половина емкости, а это 2,4 кВт*ч, то есть порядка 8 часов в полностью автономном режиме без солнца. Этого хватит на ночь работы всех систем и еще останется половина емкости АКБ на аварийный режим. Утром уже встанет солнце и начнет заряжать АКБ, параллельно обеспечивая дом энергией. То есть дом может функционировать и автономно в таком режиме, если снизить энергопотребление и погода будет хорошей. Для полной автономии можно было бы добавить еще аккумуляторов и генератор. Ведь зимой солнца совсем мало и без генератора будет не обойтись.

Начинаю собирать

Перед покупкой и сборкой необходимо просчитать всю систему, чтобы не ошибиться с расположением всех систем и прокладкой кабелей. От солнечных панелей до инвертора у меня порядка 25-30 метров и я заранее проложил два гибких провода сечением 6 кв.мм, так как по ним будет передаваться напряжение до 100В и ток 25-30А. Такой запас по сечению был выбран, чтобы минимизировать потери на проводе и максимально доставить энергию до приборов. Сами солнечные панели я монтировал на самодельные направляющие из алюминиевых уголков и притягивал их самодельными же креплениями. Чтобы панель не сползала вниз, на алюминиевом уголке напротив каждой панели смотрит вверх пара 30мм болтов, и они являются своеобразным «крючком» для панелей. После монтажа их не видно, но они продолжают нести нагрузку.

Солнечные панели были собраны в три блока по 3 панели в каждом. В блоках панели подключаются последовательно — так напряжение удалось поднять до 115В без нагрузки и снизить ток, а значит можно выбрать провода меньшего сечения. Блоки между собой подключены параллельно специальными коннекторами, обеспечивающими хороший контакт и герметичность соединения – называются MC4. Их же я использовал для подключения проводов к солнечному контроллеру, так как они обеспечивают надежный контакт и быстрое замыкание\размыкание цепи для обслуживания.

Далее переходим к монтажу в доме. АКБ предварительно заряжены «умной» автомобильной зарядкой, чтобы выровнять напряжение и подключены последовательно для обеспечения напряжения 48В. Далее, они подключены к инвертору кабелем с сечением 25 мм кв. Кстати, во время первого подключения АКБ к инвертору будет заметная искра на контактах. Если вы не спутали полярность, то всё нормально – в инверторе установлены довольно емкие конденсаторы и они начинают заряжаться в момент подключения к аккумуляторам. Максимальная мощность инвертора – 5000 Вт, а значит ток, который может проходить по проводу от АКБ будет составлять 100-110А. Выбранного кабеля хватает для безопасной эксплуатации. После подключения АКБ, можно подключать внешнюю сеть и нагрузку дома. К клеммным колодкам цепляются провода: фаза, ноль, заземление. Тут всё просто и наглядно, но если для вас починить розетку небезопасно, то подключение этой системы лучше доверить опытным электромонтажникам. Ну и последним элементом подключаю солнечные панели: тут тоже надо быть внимательным и не перепутать полярность. При мощности в 2,5 кВт и неправильном подключении, солнечный контроллер сгорит моментально. Да что там говорить: при такой мощности, от солнечных панелей можно заниматься сваркой напрямую, без сварочного инвертора. Здоровья это солнечным панелям не добавит, но мощь солнца действительно велика. Так как я дополнительно использую разъемы MC4, перепутать полярность просто невозможно при первоначальном правильном монтаже.

Всё подключено, один щелчок выключателя и инвертор переходит в режим настройки: тут надо выставить тип АКБ, режим работы, зарядные токи и прочее. Для этого есть вполне понятная инструкция и если вы можете справиться с настройкой роутера, то настройка инвертора тоже не будет очень сложной. Надо только знать параметры АКБ и правильно их настроить, чтобы они прослужили как можно дольше. После этого, хм… После этого наступает самое интересное.

Эксплуатация гибридной солнечной электростанции

После запуска солнечной электростанции, я и моя семья пересмотрели многие привычки. Например, если раньше стирка или посудомоечная машина запускались после 23 часов, когда работал ночной тариф в электросетях, то теперь эти энергозатратные работы перенесены на день, потому что стиралка потребляет 500-2100 Вт во время работы, посудомоечная машина потребляет 400-2100 Вт. Почему такой разброс? Потому что насосы и моторы потребляют немного, а вот нагреватели воды крайне прожорливы. Гладить оказалось тоже «выгоднее» и приятнее днем: в комнате гораздо светлее, а энергия солнца полностью покрывает потребление утюга. На скриншоте продемонстрирован график выработки энергии солнечной электростанцией. Хорошо виден утренний пик, когда работала стиральная машинка и потребляла много энергии – эта энергия была выработана солнечными панелями.

Первые дни я по несколько раз подходил к инвертору, взглянуть на экран выработки и потребления. После поставил утилиту на домашний сервер, который в реальном времени отображает режим работы инвертора и все параметры электросети. К примеру, на скриншоте видно, что дом потребляет больше 2 кВт энергии (пункт AC output active power) и вся эта энергия заимствуется от солнечных батарей (пункт PV1 input power). То есть инвертор, работая в гибридном режиме с приоритетом питания от солнца, полностью покрывает энергопотребление приборов за счет солнца. Это ли не счастье? Каждый день в таблице появлялся новый столбик выработки энергии и это не могло не радовать. А когда во всей деревне отключили электричество, я узнал об этом только по писку инвертора, который оповещал о работе в автономном режиме. Для всего дома это означало только одно: живем как прежде, пока соседи ходят за водой с ведрами.

Но есть в наличии дома солнечной электростанции и нюансы:

1. Я начал замечать, что птицы любят солнечные панели и, пролетая над ними, не могут сдержаться от счастья наличия технологичного оборудования в деревне. То есть иногда всё же солнечные панели надо мыть от следов и пыли. Думаю, что при установке под 45 градусов, все следы просто смывались бы дождями. Выработка от нескольких птичьих следов вообще не падает, но если затенена часть панели, то падение выработки становится ощутимым. Это я заметил, когда солнце пошло к закату и тень от крыши начала накрывать панели одну за другой. То есть лучше располагать панели вдали от всех конструкций, способных их затенить. Но даже вечером, при рассеянном свете, панели выдавали несколько сотен ватт.
2. При большой мощности солнечных панелей и подкачке от 700 Ватт и более, инвертор включает вентиляторы активнее и их становится слышно, если дверь в техническое помещение открыта. Тут либо закрывать дверь, либо крепить инвертор на стену через демпфирующие прокладки. В принципе, ничего неожиданного: любая электроника греется при работе. Просто надо учитывать, что инвертор не стоит вешать там, где он может мешать звуком своей работы.
3. Фирменное приложение умеет отправлять оповещения по электронной почте или в SMS, если произошло какое-либо событие: включение/отключение внешней сети, разряд АКБ и подобное. Вот только приложение работает по незащищенному 25 порту SMTP, а все современные почтовые сервисы, вроде gmail.com или mail.ru работают по защищенному порту 465. То есть сейчас, фактически, оповещения по почте не приходят, а хотелось бы.

Заключение

Полагаю, что это не последний мой рассказ о собственной солнечной электростанции. Опыт эксплуатации в различных режимах и в разное время года однозначно будет отличаться, но я точно знаю, что даже если в Новый Год отключат электричество, в моём доме будет светло. По результатам эксплуатации установленной солнечной электростанции могу отметить, что оно того стоило. Несколько отключений внешней сети прошли незаметно. О нескольких я узнал только по звонкам соседей с вопросом «У тебя тоже нет света?». Бегущие цифры выработки электричества безмерно радуют, а возможность убрать от компа UPS зная, что даже при отключении электроэнергии всё продолжит работать – это приятно. Ну а когда у нас наконец-то примут закон о возможности продажи электроэнергии частными лицами в сеть, я первый подам заявку на эту функцию, ведь в инверторе достаточно изменить один пункт и всю выработанную, но не потребленную домом энергию, я буду продавать в сеть и получать за это деньги. В общем, это оказалось довольно просто, эффективно и удобно. Готов ответить на ваши вопросы и выдержать натиск критиков, убеждающих всех, что в наших широтах солнечная электростанция – это игрушка.

Сетевая солнечная электростанция: принцип, преимущества, правила выбора

Сетевая солнечная электростанция — современное решение, которое позволяет получать дополнительные киловатты электроэнергии бесплатно, а в перспективе может приносить своему владельцу живые деньги.

Сетевая СЭС: как это работает

Преимущества сетевой солнечной электростанции

Как устроена сетевая солнечная электростанция

Как подобрать сетевую солнечную электростанцию

У кого лучше покупать солнечную электростанцию и почему

Сетевая СЭС: как это работает

Сетевая солнечная электростанция не заменяет централизованное электроснабжение, а работает параллельно с ним. Когда поступление энергии от солнца достаточное, приоритет имеет солнечная электростанция; ночью или в плохую погоду снабжение дома электричеством берет на себя централизованный источник. Сетевые СЭС, в отличие от автономных, не комплектуются аккумуляторными батареями, но при необходимости такую СЭС можно оснастить и ими — это несложно, а получившаяся в результате конфигурация электростанции будет называться гибридной.

Упрощенная схема работы сетевой солнечной электростанции

Преимущества сетевой солнечной электростанции

Экономия. В последние годы СНТ активно переходят на двух- и трехтарифную систему учета электроэнергии, в которую заложена существенная разница в стоимости электричества в разное время суток: ночью она может быть в 2-3 раза дешевле. Понятно, что если в течение дня, в период максимальной производительности СЭС (и самой высокой цены на централизованную подачу) получать электричество от солнца, а на централизованную сеть переключаться только ночью, это дает существенное сокращение затрат. Особенно полезна такая схема в случаях, если дом частично отапливается электричеством. Подробнее об отоплении помещений от солнечной электростанции смотрите здесь. Что касается окупаемости, то затраты на приобретение сетевой СЭС возмещаются за счет экономии в течение нескольких лет (срок зависит от индивидуальных параметров); если учесть, что срок службы качественных фотоэлектрических модулей исчисляется десятками лет, это выгодное вложение, которое в перспективе “выходит в плюс”. Например, компания ”Хевел”, российский производитель гетероструктурных ФЭМ, дает официальную гарантию на их выработку в течение 25 лет, а фактический срок службы таких модулей составляет 30 лет и более. Здесь следует также иметь в виду, что электричество дорожает каждый год, и можно только догадываться, какими будут тарифы через 10-15 лет.

Возможность продажи излишков электричества. Тут речь идет уже о прямой денежной выгоде, если СЭС вырабатывает больше энергии, чем потребляет домохозяйство. Примечательно, что это вполне легальный способ заработка: в декабре 2019 года Государственной Думой был принят законопроект о микрогенерации, который прямо разрешает владельцам генерирующих установок мощностью до 15 кВт продавать энергию сбытовым компаниям, при этом доходы от ее продажи не будут облагаться налогом.

Компенсация недостатка выделенной мощности. Сетевая СЭС решает проблему ограничения на выделенную мощность, с которой знакомы многие владельцы загородных участков. В подмосковных садовых товариществах на один участок полагается около 3 кВт, на деле может подаваться и меньше, особенно в периоды “высокого спроса” на электричество. Если дом оборудован электроприборами на уровне городской квартиры и имеет насосное оборудование для подачи воды и отвода канализации, выделенной мощности может не хватать — придется либо мириться с дискомфортом, либо искать способы увеличить мощность. Теоретически к этому нет препятствий и существует специальная процедура подачи запроса на увеличение выделенной мощности, но на практике владелец участка может получить отказ из-за того, что установленный в поселке трансформатор не рассчитан на повышенную нагрузку. В такой ситуации остается только искать альтернативные источники электроснабжения, и установка сетевой солнечной электростанции — лучший из них. А если модернизировать такую СЭС до гибридной, можно обеспечить надежное резервирование наиболее важных узлов, перебой в работе которых чреват поломками и нестабильной работой, подключив выделенную группу потребителей на солнечную электростанцию.

Возможность использовать СЭС для отопления. Обогреть солнечной энергией весь дом вряд ли получится, но она может хорошо себя показать в комплексном решении.

Экологическая чистота. Солнечная энергия соответствует всем стандартам “зеленой” энергетики: это возобновляемый ресурс, при использовании которого не наносится абсолютно никакого вреда окружающей среде. В Европе, где требования к экологической безопасности источников энергии становятся все жестче, использование солнечной генерации приветствуется и поощряется на государственном уровне.

Как устроена сетевая солнечная электростанция

Готовый к использованию комплект сетевой СЭС включает в себя фотоэлектрические модули, инвертор, коннекторы, кабели и электрический щит, опционально — опорные конструкции для монтажа (на кровле или на земле).

Фотоэлектрические модули, именуемые в простой речи “солнечными батареями” — важнейшая часть системы, отвечающая за эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую. Технологий изготовления солнечных модулей несколько, но для регионов с относительно небольшим количеством солнечных дней (в число которых входит и средняя полоса России) предпочтительно использовать наиболее эффективные панели, к которым можно смело отнести гетероструктурные, позволяющие максимально использовать рассеянное освещение. КПД гетеростуктурных ФЭМ “Хевел”- один из самых высоких на сегодняшний день (до 22,3 % для двусторонних модулей (BiFi +20%)) — по этому показателю они превосходят модули, изготовленные по классическим кремниевым технологиям (моно- и поликристаллические). Кроме того, гетероструктурные модули отличаются более высокой устойчивостью к нагреву, в то время как у классических кристаллических потеря мощности при высокой температуре поверхности может достигать 25%. Гетероструктурная технология получила признание в странах Европы, но в России пока распространена мало — это связано в первую очередь со сложностью и высокой стоимостью организации производства. Компания ”Хевел” — пионер в этой области: специалисты “Хевел” смогли не только развернуть производство полного цикла на территории нашей страны, но и внести в технологию усовершенствование. Но что особенно важно — гетероструктурные модули “Хевел” разрабатывались и проходили испытания именно в российских условиях и адаптированы к ним гораздо лучше, чем любые другие.

Коннекторы МС4 соединяют фотоэлектрические модули в единую цепь. Количество коннекторов зависит от числа ФЭМ.

Инвертор преобразует постоянный ток в переменный. Инвертор, входящий в комплект сетевой электростанции от компании “Хевел”, имеет функцию удаленного управления и мониторинга, которая позволяет пользователю контролировать параметры системы и изменять их при необходимости.

Солнечный кабель. Для солнечных электростанций применяются специальные кабели наружной прокладки с медными жилами, двухслойной изоляцией и защитой от внешних воздействий: влаги, ультрафиолета, перепадов температуры.
Электрический щит принимает и распределяет электроэнергию внутри помещения. В распределительной панели устанавливаются предохранители и автоматические выключатели.

Опорные конструкции подбираются исходя типа кровли и угла ее наклона. Установить фотоэлектрические модули можно на кровлю любой конфигурации: плоскую, простую скатную, вальмовую, многощипцовую и пр. Опорные конструкции выбираются в зависимости от материала кровли, несущая способность стропил в большинстве случаев достаточна для установки ФЭМ, так как нагрузка распределяется равномерно. Оптимальный угол наклона для эффективной работы СЭС разнится в зависимости от региона и при необходимости корректируется с помощью опорных конструкций. Например, для Московской области оптимальным считается уклон 42-43 градуса, но при монтаже на крышу желательно использовать угол наклона самой крыши, чтобы избежать возникновения дополнительных нагрузок (в первую очередь ветровой).

Если на крыше есть мансардные окна, трубы или аэраторы, это не проблема: фотоэлектрические модули совершенно не обязательно устанавливать вплотную друг к другу.

Монтаж фотоэлектрических модулей

Как подобрать сетевую солнечную электростанцию

В принципе, мощность сетевой электростанции не обязательно должна быть равна энергопотребности домохозяйства — при недостатке энергии СЭС автоматически доберет ее из централизованного источника, а при избытке возможна продажа излишков, как уже говорилось выше. Но если требуется подобрать станцию таким образом, чтобы ее выработка соответствовала потреблению, необходимо собрать данные об энергопотреблении домохозяйства с учетом сезонности, а также выяснить, сколько фотоэлектрических модулей можно разместить на кровле с учетом ее особенностей. Подробную инструкцию можно посмотреть здесь, а в случае затруднений проще всего будет проконсультироваться у специалистов компании, в которой вы намерены заказывать систему. Возможно, в вашем конкретном случае будет иметь смысл установить не сетевую, а гибридную солнечную электростанцию — специалисты подскажут, как это реализовать.

У кого лучше покупать солнечную электростанцию и почему

Прежде всего следует сразу отказаться от соблазнительной мысли сэкономить, купив китайские фотоэлектрические модули. Вероятность, что вам повезет с их качеством и они будут выдавать заявленные мощности, есть, но она далеко не стопроцентная. К тому же, как говорилось выше, солнечная электростанция — это инвестиция в будущее, которая оправдывает себя только при долгом сроке службы ФЭМ без потери мощности. Проблема “старения” модулей и снижения КПД с течением времени решена только у хороших производителей — так, гетероструктурные ФЭМ от “Хевел” теряют за 25 лет всего около 17% мощности, чего никак нельзя сказать о продукции безымянных китайских производителей — она вообще может “не дожить” до такого возраста и выйти из строя через несколько лет, не успев окупить свою стоимость. В таких случаях обычно выясняется, что гарантийные обязательства, выданные поставщиком такого оборудования, являются по сути фикцией — причем без всякого нарушения закона. Подробнее об этой проблеме можно узнать здесь.

Так что при выборе солнечной электростанции рекомендуется рассматривать продукцию отечественного производства. Мы не зря упоминали здесь компанию “Хевел” — это флагман отечественной индустрии солнечной генерации, работающий в том числе с мощностями промышленных масштабов: по состоянию на начало 2020 года суммарная мощность электростанций “Хевел” составляет более 680 млн кВт*ч.

Солнечные электростанции (СЭС)

Солнечная энергетика. Солнечная электростанция. Принцип работы современных солнечных электростанций. Первые опыты использования солнечной энергии. Башенные и модульные электростанции

Солнечная энергетика

Солнечная энергетика — направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.

Солнечная электростанция

Солнечная электростанция — инженерное сооружение, служащее для преобразования солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.

Принцип работы современных солнечных электростанций

Принцип работы современных солнечных электростанций (СЭС) основан на сборе сконцентрированной солнечной энергии при помощи зеркал и отражении солнечных лучей на приемники, которые собирают солнечную энергию и преобразуют его в тепло. Эта тепловая энергия может быть использована для производства электроэнергии с помощью паровой турбины или теплового двигателя, который приводит в действие генератор.

Рис.1. Принцип действия солнечной электростанции

Получение электроэнергии от солнца давно применяется во всем мире. Главной задачей ученых на данный момент является необходимость так усовершенствовать имеющиеся технологии, чтобы как можно больше увеличить их КПД.

Производство электроэнергии из солнечной энергии — тема очень актуальная и интересная для многих государств в сегодняшнее время. Малые солнечные электростанции могут обеспечить электроэнергией дома, предприятия, общественные здания и сохранят богатство глубинных недр земли. Большие солнечные энергетические системы способны вырабатывать неограниченное число электроэнергии и способствовать развитию электроэнергетической отрасли в мировом масштабе.

Фотоэлектрические элементы, названные в ученой среде как солнечные элементы, являются устройствами из полупроводниковых материалов и служат для выработки электричества. Фотоэлектрические элементы бывают разных размеров, объемов и форм. Их чаще всего объединяют между собой в фотоэлектрические модули, а модули — соединяют в фотоэлектрические батареи.

Фотоэлектрические (PV) элементы, фотомодули и устройства преобразуют солнечный свет в электрическую энергию. Понятие фотогальваники или выработки тока из солнечной энергии, можно в буквальном смысле охарактеризовать, как свет и электричество.

Впервые это понятие упоминалось примерно в 1890 году, как «photovoltaic» — фотоэлектрический (фотогальванический) и имело две составляющие: фото, происходит от греческого слова свет и напряжения, связанного с именем пионера Алессандро Вольта в области электричества. Фотоэлектрические материалы и устройства преобразующие энергию света в электрическую энергию, были открыты известным французским физиком Эдмоном Беккерелем еще в 1839 году.

Беккерель смог открыть процесс использования солнечного света для получения электрического тока при помощи твердого материала. Но потребовалось, чтобы прошло больше полувека, чтобы ученые по-настоящему смогли понять этот процесс и узнать, что фотоэлектрический или фотогальванический эффект вызывают только определенные материалы способные преобразовывать энергию света в электрическую энергию на атомном уровне.

Сегодня фотоэлектрические системы стали важной частью нашей повседневной жизни. Мини солнечные электростанции применяются для обеспечения питания у мелких приборов и приспособлений используемых в быту, таких как, калькуляторы, наручные часы или зарядное устройство для сотового телефона. Более сложные — применяются для спутников связи, водяных насосов, уличного освещения, работы бытовых приборов и машин в некоторых домах и на рабочих местах. Многие дороги и дорожные знаки, также теперь работает с помощью фотоэлектрических элементов или модулей.

Впервые на практическую возможность использования людьми огромной энергии Солнца указал основоположник теоретической космонавтики К.Э. Циолковский в 1912 году во второй части своей книги: “Исследования мировых пространств реактивными приборами”. Он писал: “Реактивные приборы завоюют людям беспредельные пространства и дадут солнечную энергию, в два миллиарда раз большую, чем та, которую человечество имеет на Земле”.

Энергия солнца может быть использована как в земных условиях, так и в космосе. Наземные солнечные электростанции следует строить в районах расположенных как можно ближе к экватору с большим количеством солнечных дней. В настоящее время солнечную энергию экономически целесообразно использовать для горячего водоснабжения сезонных потребителей типа спортивно-оздоровительных учреждений, баз отдыха, дачных поселков, а также для обогрева открытых и закрытых плавательных бассейнов.

Первые опыты использования солнечной энергии

В 1600 г. во Франции был создан первый солнечный двигатель, работавший на нагретом воздухе и использовавшийся для перекачки воды. В конце XVII в. ведущий французский химик А. Лавуазье создал первую солнечную печь, в которой достигалась температура в 1650 С и нагревались образцы исследуемых материалов в вакууме и защитной атмосфере, а также были изучены свойства углерода и платины. В 1866 г. француз А. Мушо построил в Алжире несколько крупных солнечных концентраторов и использовал их для дистилляции воды и приводов насосов. На всемирной выставке в Париже в 1878 г. А. Мушо продемонстрировал солнечную печь для приготовления пищи, в которой 0,5 кг мяса можно было сварить за 20 минут. В 1833 г. в США Дж. Эриксон построил солнечный воздушный двигатель с параболоцилиндрическим концентратором размером 4,8* 3,3 м. Первый плоский коллектор солнечной энергии был построен французом Ш.А. Тельером. Он имел площадь 20 м 2 и использовался в тепловом двигателе, работавшем на аммиаке. В 1885г. Была предложена схема солнечной установки с плоским коллектором для подачи воды, причем он был смонтирован на крыше пристройки к дому.

Первая крупномасштабная установка для дистилляции воды была построена в Чили в 1871 г. американским инженером Ч. Уилсоном. Она эксплуатировалась в течение 30 лет, поставляя питьевую воду для рудника.

В 1890 г. профессор В.К. Церасский в Москве осуществил процесс плавления металлов солнечной энергией, сфокусированной параболоидным зеркалом, в фокусе которого температура превышала 3000 С.

Преобразование солнечной энергии в теплоту, работу и электричество

Солнце — гигантское светило, имеющее диаметр 1392 тыс. км. Его масса (2*10 30 кг) в 333 тыс. раз превышает массу Земли, а объем в 1,3 млн. раз больше объема Земли. Химический состав Солнца: 81,76 % водорода, 18,14 % гелия и 0,1% азота. Средняя плотность вещества Солнца равна 1400 кг/м3. Внутри Солнца происходят термоядерные реакции превращения водорода в гелий и ежесекундно 4 млрд. кг материи преобразуется в энергию, излучаемую Солнцем в космическое пространство в виде электромагнитных волн различной длины.

Солнечную энергию люди используют с древнейших времен. Еще в 212г. н.э. с помощью концентрированных солнечных лучей зажигали священный огонь у храмов. Согласно легенде Приблизительно в то же время греческий ученый Архимед при защите родного города поджег паруса римского флота.

Солнечная энергия может быть преобразована в тепловую, механическую и электрическую энергию, использована в химических и биологических процессах. Солнечные установки находят применение в системах отопления и охлаждения жилых и общественных зданий, в технологических процессах, протекающих при низких, средних и высоких температурах. Они используются для получения горячей воды, опреснения морской или минерализированной воды, для сушки материалов и сельскохозяйственных продуктов и т.п. Благодаря солнечной энергии осуществляется процесс фотосинтеза и рост растений, происходят различные фотохимические процессы.

Солнечная энергия преобразуется в электрическую на солнечных электростанциях (СЭС), имеющих оборудование, предназначенное для улавливания солнечной энергии и ее последовательного преобразования в теплоту и электроэнергию. Для эффективной работы солнечных электростанций (СЭС) требуется аккумулятор теплоты и система автоматического управления.

Улавливание и преобразование солнечной энергии в теплоту осуществляется с помощью оптической системы отражателей и приемника сконцентрированной солнечной энергии, используемой для получения водяного пара или нагрева газообразного или жидкометаллического теплоносителя (рабочего тела).

Для размещения солнечных электростанций лучше всего подходят засушливые и пустынные зоны.
На поверхность самых больших пустынь мира общей площадью 20 млн.км 2 (площадь Сахары 7 млн. км 2 ) за год поступает около 5*10 16 кВт*ч солнечной энергии. При эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую, равной 10%, достаточно использовать всего 1 % территории пустынных зон для размещения СЭС, чтобы обеспечить современный мировой уровень энергопотребления.

Башенные и модульные электростанции

В настоящее время строятся солнечные электростанции в основном двух типов: солнечные электростанции (СЭС) башенного типа и солнечные электростанции (СЭС) распределенного (модульного) типа.

Идея, лежащая в основе работы солнечных электростанций башенного типа, была высказана более 350 лет назад, однако строительство СЭС этого типа началось только в 1965г., а в 80-х годах был построен ряд мощных солнечных электростанций в США, Западной Европе, СССР и в других странах.

В башенных солнечных электростанциях (СЭС) используется центральный приемник с полем гелиостатов, обеспечивающим степень концентрации в несколько тысяч. Система слежения за Солнцем значительно сложна, так как требуется вращение вокруг двух осей. Управление системой осуществляется с помощью ЭВМ. В качестве рабочего тела в тепловом двигателе обычно используется водяной пар с температурой до 550 С, воздух и другие газы — до 1000 С, низкокипящие органические жидкости (в том числе фреоны) — до 100 С, жидкометаллические теплоносители — до 800 С.

Главным недостатком башенных солнечных электростанций являются их высокая стоимость и большая занимаемая площадь. Так, для размещения солнечных электростанциях мощностью 100 МВт требуется площадь в 200 га, а для АЭС мощностью 1000 МВт — всего 50 га.
Башенные СЭС мощностью до 10 МВт нерентабельны, их оптимальная мощность равна 100 МВт, а высота башни 250м.

В СЭС распределительного (модульного) типа используется большое число модулей, каждый из которых включает параболо-цилиндрический концентратор солнечного излучения и приемник, расположенный в фокусе концентратора и используемый для нагрева рабочей жидкости, подаваемой в тепловой двигатель, который соединен с электрогенератором. Самая крупная СЭС этого типа построена в США и имеет мощность 12,5 МВт.

При небольшой мощности СЭС модульного типа более экономичны чем башенные. В солнечных электростанциях (СЭС) модульного типа обычно используются линейные концентраторы солнечной энергии с максимальной степенью концентрации около 100.

В соответствии с прогнозом в будущем СЭС займут площадь 13 млн.км2 на суше и 18 млн.км2 в океане.

Солнечная электростанция: устройство, компоненты Комментировать

Поэтому в этой статье мы постараемся рассказать что же такое солнечная электростанция (СЭ) и из чего они состоит, какие бывают варианты и сколько приблизительно стоят.

Например, давайте рассмотрим солнечную электростанцию для частного дома, т.к. это наиболее частное ее применение среди жителей России.

Из чего состоит солнечная электростанция

Наиболее типичная солнечная электростанция состоит из 4-х основных компонентов:

1. Солнечная панель
2. Контроллер заряда
3. Аккумулятор
4. Инвертор

Ниже приведён схематический рисунок солнечной электростанции с указанием того, как соединяются между собой все компоненты системы.

Соединительное и защитное оборудование пока во внимание не принимаем, они них мы расскажем в отдельной статье.

Теперь подробнее рассмотрим каждый из компонентов солнечной электростанции.

1. Солнечные панели

Солнечные панели или еще их называют солнечными батареями – это , наверное, самый ключевой компонент солнечной электростанции. Основная задача солнечных панелей – это преобразование солнечной энергии в электрическую.

Номинальная мощность

Сама солнечная панель состоит из ячеек кристаллического кремния, ещё эти ячейки называют солнечными элементами. Количеством таких солнечных элементов определяется номинальная мощность солнечной панели. Так, солнечные панели бывают мощность 100, 150, 200, 250, 300Вт. Есть и другие номиналы, но это самые популярные. Так вот, солнечная панель мощностью 300Вт, здесь 300Вт – это максимальная мощность, которую может выдать солнечная панель. В идеальном случае, за один час выработка такой солнечной панели составит 300Вт*ч.

Ниже показаны несколько вариантов солнечных панелей, кликнув на каждый из них, можно детально посмотреть на характеристики и на фотографии в высоком разрешении :

Выработка электроэнергии

Выработка электроэнергии солнечной панелью сильно зависит от внешних факторов. По факту, заявленную номинальную мощность панель может обеспечить только в идеальных условиях, когда солнечные лучи падают на поверхность солнечной панели под прямым углом. Также выработка электроэнергии зависит от интенсивности самого солнечного излучения. В России пик интенсивности солнечного излучения приходится на июнь-июль. При неблагоприятных погодных условия, например, облачность, дождь или просто пасмурная погода, выработка электроэнергии снижается. Меньше солнца – меньше выработка.

Для примера, ниже показан график выработки электроэнергии четырьмя поликристаллическими солнечными панелями мощностью по 250Вт. Видно, что пик выработки приходится на период май-июль, в эти месяцы в сутки будет сгенерировано до 5кВт*час энергии. Минимум приходится на период ноябрь-январь. В зимние месяцы выработка вообще может снижаться в 10-15 раз по сравнению с летним периодом.

График приведён из расчета расположения солнечных панелей в Казани с углом наклона

50° c ориентацией на юг.

Помимо мощности, солнечные панели еще отличаются номинальным рабочим напряжением.

• до 200Вт – 12 вольт
• от 200Вт (включительно) – 24 вольта

Номинальное напряжение солнечных панелей необходимо знать для правильного подбора остальных компонентов системы.

Монокристалл, поликристалл

Как было написано выше, ячейки солнечной панели изготовлены из кристаллического кремния, только сам кремний тоже бывает разного типа:

• Монокриллический. Наивысшая эффективность (КПД), стоят немного дороже.
• Поликристаллический. Эффективность меньше (обычно на 1-2%) чем у монокристалла, но стоят дешевле.

Есть мнение, что поликристаллические солнечные панели лучше подходят для климата с частной пасмурно или облачной погодой, якобы они лучше поглощаю рассеянный свет, но явно это не замечено. Если такой эффект есть, то он совсем незначительный.

Соединение солнечных панелей

Для увеличения мощности солнечные панели соединяют в массив, например, 4 солнечные панели номинальной мощностью 250Вт могут выдать суммарную мощность 1кВт. При этом, солнечные панели можно соединить между собой 3 различными способами:

• Параллельное соединение. При этом типе соединения номинальное напряжение 4-х соединёных солнечных панелей останется 24 вольта, ток увеличится в 4 раза.
• Последовательное соединение. Здесь наоборот, номинальное напряжение увеличится в 4 раза и составит 96 вольт, а значение тока останется на уровне, соответствующей одной панели.
• Параллельно-последовательное соединение. Если параллельно соединить две пары последовательное соединённых солнечных панелей до номинальное напряжение составит 48 вольт, а ток увеличится в 2 раза.

Какой тип соединения нужно использовать в том или ином случае, главным образом зависит от периферийного оборудования, а именно контроллера заряда, инвертора и планируемого количества аккумуляторов.

На этом про солнечные панели пока всё, далее переходим к контроллерам заряда.

2. Контроллер заряда

Контроллера заряда – это промежуточное, но очень важное звено между солнечными панелями и аккумуляторами, он по своей сути управляет потоком энергии от первого ко второму, т.е. управляет процессом заряда аккумулятора, защищает от его перезаряда и закипания.

Чтобы лучше понять для чего необходим контроллер заряда, давайте рассмотрим очень простую солнечную электростанцию состоящую из одной монокристаллической солнечной панели мощностью 150Вт, одного контроллера заряда и одного аккумулятора.

Панель мощностью 150Вт, как было написано выше, её номинальное напряжение составляет 12 вольт, но у неё есть еще такой важный параметр как рабочее напряжение и оно составляет Vmp

17.6В, а также напряжение холостого хода Voc=21.7В, такое напряжение выдаёт солнечная батарея без подключенной нагрузки, т.е. без какого-либо потребителя. Если вы попробуете подключиться вольтметром к клеммам + и – солнечной панели, то как раз получите напряжение

21.7В. Все эти параметры указываются на специальной наклейке на обратной стороне солнечной панели.

Фотография обратной стороны солнечной панели

Можно ли обойтись без контроллера

Теперь что произойдёт, если солнечную панель подключить напрямую к аккумулятору? Это просто в очень короткий срок выведет аккумулятор полностью из строя, т.к. допустимое напряжение на клеммах аккумулятора не должно превышать

14В, а солнечная панель, как вы уже знаете, выдаст большее на несколько вольт значение. Т

Если аккумулятор был разряжен, то он конечно же зарядится, но далее пойдет процесс перезаряда (не путать с повторным зарядом, здесь речь идёт заряде сверх нормы) с последующим его закипанием. Контроллер заряда как раз всё это предотвращает, поддерживает требуемый уровень напряжения на клеммах аккумулятора, отключает заряд, если аккумулятор уже заряжен, предотвращает разряд аккумулятора в тёмное время суток, т.к. если нет выработки, от солнечные панели сами могут стать потребителем. Всё это в купе продлевает срок службы аккумулятора.

Типы контроллеров

Контроллеры заряда бывают двух типов, MPPT и ШИМ.

• MPPT ( сокр. от англ. Maximum Power Point Tracking) (эМППТ) слежение за точкой максимальной мощности.
• ШИМ (Широтно-импульсная модуляция, на анл. PWM Puls Width Modulation).

Первые эффективнее, но стоят дороже. ШИМ контроллеры обычно устанавливаются на маломощных солнечных электростанциях, с небольшим количеством солнечных панелей.

3. Аккумуляторы

Аккумуляторы позволяют накапливать электрическую энергию, вырабатываемую солнечными панелями и использовать её после захода солнца.

Стартерные или автомобильные

Часто встречаются варианты, когда владельцы солнечных электростанций в своих системах используют обычные автомобильные стартерные свинцово-кислотные аккумуляторы. Мы не советуем это делать, поскольку такие аккумуляторы не предназначены для использования в системах резервного или автономного электроснабжения. Основная задача таких аккумуляторов – это выдать большой пусковой ток для запуска двигателя, затем восполнить потраченный заряд от генератора. Такие аккумуляторы не предназначены для эксплуатации в режиме полного разряда. Буквально через несколько таких циклов они могут полностью выйти из строя и единственно что с ними можно будет сделать – это сдать на утилизацию.

Глубокого разряда

Наиболее оптимальные аккумуляторы для использования в солнечной энергетике – аккумуляторы глубокого разряда. Почти у каждого брендового производителя есть специальная серия таких аккумуляторов, чаще всего они изготовлены по технологии
AGM и/или GEL.

На что способны такие аккумуляторы:

• Цикличная работа в режиме глубокого разряда/разряда
• Малый ток саморазряда
• Широкий рабочий диапазон температур
• Полностью герметичные, нет выделений паров кислоты
• Срок службы до 12 лет в буферном режиме

Ёмкость аккумуляторов

Кроме технологии изготовления, аккумуляторы также отличаются ёмкостью, чем больше ёмкостью, тем больше количество энергии в нём запасено. Например, если рассмотреть аккумулятор ёмкостью 100А*ч, то запасенная полезная мощность в нём составляет

800Вт, это означает, есть к системе подключена нагрузка, например, с потреблением 150Вт*ч, то аккумулятор сможет проработать около 5 часов.

Наиболее часто используемый аккумулятор в солнечных электростанциях для дома – это аккумулятор ёмкостью 200А*ч. Запасённая мощность в нем

1.5кВт. Кстати, весит такой аккумулятор около 60 килограмм.

Соединение аккумуляторов

Для создания системы с большим резервом автономности необходимо увеличивать количество аккумуляторов. Соединение аккумуляторов можно реализовать по тому же принципу, что и солнечные панели. Какой именно тип соединения использоваться зависит от номинального напряжения контролера заряда и инвертора. Так, если контроллер на 24В, то аккумуляторы (2 шт.) нужно соединять последовательно, чтобы также получить 24В. Если контроллер на 12В, а имеется два аккумулятора, то их нужно соединять параллельно.

С соединением и эксплуатацией аккумуляторов много нюансов, нам часто задают такие вопросы как, можно увеличить ёмкость системы просто докупив еще один аккумулятор, можно ли соединять аккумуляторы разной ёмкости, для чего нужно использовать балансиры заряда и пр. Об всём этом мы расскажем в отдельных статьях.

4. Инвертор

Инвертор – это устройство, которое преобразует постоянное (DC, сокр. от англ. Direct Current) напряжение аккумуляторных батарей в привычное нам переменное (AC, сокр. от англ. Alternating Current ) напряжение

220В с частотой 50Гц. Без инвертора можно будет пользоваться только постоянным напряжением 12В, у контроллера заряда есть специальные клеммы для этого, но если нужно подключать бытовые электро-приборы, то без инвертора не обойтись.

Инверторы, применяемые в солнечной энергетике, можно разделить на 3 вида:

Автономные инверторы. Такой тип инверторов клеммами подключается к аккумулятору. На одной из сторон корпуса имеется разъем под вилку, для подключения нагрузка. Такой тип инвертор можно использовать вовсе без солнечных панелей, т.к. они оснащены входом

Ниже, как раз, приведены карточки товара автономного инвертора СибВольт, гибридного инвертор SILA и сетевого инвертора Sofar. Каждый из них с номинальной мощность 3000Вт. Кликнув на фотографию можно посмотреть детальные технические характеристики, описание и фотографии.

Теперь у вас есть некоторые представление о солнечной электростанции, из каких компонентов состоит, какие характеристики бываю и на что нужно обращать внимание.

Примеры солнечных электростанций

Чтобы вы могли прикинуть сколько может стоить солнечная электростанция, ниже представлены готовые комплекты для дачи, для дома, а также сетевая электростанция. Кликнув на фотографию, откроется карточка товара с подробными описанием.

Подбор индивидуального комплекта

Если вы хотите подобрать для себя солнечную электростанцию, но не знаете с чего начать или не знаете какое оборудование подобрать по вы можете пройне небольшой опрос, по результатом которого мы подберём для вас оптимальный комплект оборудования

А если вы из Казани и хотите купить солнечную электростанцию, то для вас всё еще проще – можете приехать к нам в офис, посмотреть “в живую” на оборудование и подобрать оптимальный для себя комплект. Как до нас добрать вы можете посмотреть на нашей странице контактов.

Добавить комментарий Отменить ответ

Добро пожаловать в блог

Вы попали в блог компании REENERGO. Здесь мы стараемся регулярно публиковать полезные и интересные новости и статьи из области альтернативной энергетики.