Вирішив написати невелику статтю про застосування в побуті сонячних батарей. Багато хто запитує: чи можна від однієї сонячної батареї запитати холодильник або електроплитку, а однієї чи двох панелей на скільки вистачить. А скільки 100 ватяних лампочок можна запитати від одного АКБ. Та й інші питання такого характеру. Для початку хочу повторитися, що будь-яка альтернатива в домашніх умовах, це лише спроба забезпечити себе енергією в маленькому обсязі. Щоб площі під сонячні батареїпри забезпеченні 1-2 кВ вже не маленькі! близько 20 м/кв.

Але якщо у вас є можливість встановити СБ. на площу близько 20-40 кВ/м і у вас вистачить грошей на встановлення 10-15 Гелієвих АКБ по 200А, ємністю 20000-30000 А., то ви зможете забезпечити себе енергією до одного, чотирьох днів. За умови, що у будинку техніка встановлена ​​не часів СРСР! А має низькі показники щодо енергоспоживання! Обов'язковою умовою будь-якого незалежного будинку є максимальний перехід на сучасне обладнання з низьким споживанням!

Немаловажним фактом є і співвідношення СБ до ємності АКБ, а також до споживання від АКБ. Для прикладу, ви включили чайник на 2 кВт (насправді про такі чайники доведеться забути!) А система розрахована на забір енергії 1 кВт. Якщо включати таке навантаження протягом дня разів 10-15, то ємності АКБ надовго не вистачить! І тут потрібна система на 2 кВт. Але знову ж є інша проблема!

Зимовий період експлуатації, тим часом струм від СБ. може падати у 2-4 рази. А в дні, коли йде сніг ще менше, наприклад, на моїй системі 6 СБ, струм влітку становить 20А, а взимку в сніг падає 1.6 А. У ці дні або потрібна підзарядка від бенз дизель генератора, або від мережі. Розрахувати кількість РБ. потрібно, якщо система не заряджається в зимовий сонячний день, або бракує потужності СБ. підтримки потужності системи.

Така система має бути до укомплектована СБ потужністю до 40% - 60% від сумарної потужності системи.

Так, варто враховувати, скільки у вашому регіоні сонячних днів! Зазвичай такі системи виправдовують, звичайно, не за один рік! Але робота таких систем може становити більше 20 років до 100 років, де втрата потоку складе 50% (система з 1кв може стати років через 100 системою на 500 Ватт -900 Ватт залежно від сонячної активності у вашому регіоні, а так само літньої мах температурі).

У результаті система обійдеться нехай навіть у 500 000 тисяч рублів, але при терміні експлуатації в 100 років вона себе з націнками на енергоресурси не раз ще себе зможе окупити адже на рік ви витрачаєте всього 5-7 тисяч рублів і вас хтось, крім вашої системи, не обмежує !. Єдине але, це доведеться раз на 10 -20 років змінювати АКБ у вашій системі, тому що вони не розраховані на таку довгий термінексплуатації!

Сонячна батарея - це група фотоелементів, що виробляє електричний струм під впливом сонячних променів.

Схема сонячної фотоелектричної системи.

Зовнішня простота конструкції дуже приваблива порівняно з турбінами гідроелектростанцій та атомними реакторами, але більших електричних потужностей, ніж одержувані на ГЕС та АЕС, використання сонячних батарей поки що дати не може.

Сонячне світло - основа тепла і життя на Землі, своєю великою кількістю і легкою доступністю приваблювали допитливі уми всіх часів. Тисячі років тому великий Архімед за допомогою увігнутих відполірованих поверхонь бронзових щитів сфокусував промені сонця та підпалив дерев'яну ескадру римлян. Сонячні колектори - збирачі сонячного тепла - популярні і сьогодні при використанні в літніх душах на дачах та садових ділянках.

Схема водонагрівальної геліосистеми.

Сонячна енергія для отримання електрики стала застосовуватися лише в середині минулого століття. Відкриття та використання внутрішнього фотоефекту у напівпровідникових фотоелементах, розвиток технології їх виробництва дозволили створити надійні конструкції сонячних батарей.

Внаслідок падіння світлових променів на поверхню напівпровідникового фотоелемента в останньому виникає спрямований потік електронів, який і називається електричним струмом. Розмір його вимірюється в мікроамперах. Електрична потужність одного фотоелемента дуже мала, тому їх з'єднують у блоки. Основними недоліками, що гальмують широке використаннятаких батарей, є:

• невисока електрична потужність;
• Висока вартість виробництва.

Мала потужність сонячних батарей обумовлена ​​ще тим, що більшість падаючого на них світлового потокурозсіюється, відбивається чи поглинається без вироблення електричного струму (втрати - до 75%). Звідси низькі потужностіфотоелементів та висока вартість їхньої електроенергії.

Схема принципу роботи та влаштування сонячної батареї.

Основним матеріалом для напівпровідникових фотоелементів є кристалічний кремній. Морські та річкові пляжі переповнені піском. яскравим представникомкремнію, але містять всілякі домішки. Технологія очищення природного кремнію - дуже дорогий захід, що впливає на вартість фотоелементів.

Сонячну енергію активно почали використовувати у космосі. Сонячні батареї у космічних апаратах – основа для забезпечення живлення всієї бортової космічної техніки. У побуті застосування фотоелементів найчастіше зустрічається в калькуляторах на сонячних батареях. Удосконалення технологій виробництва кристалічного кремнію спричинило створення сонячних батарей на фотоелементах нового покоління.

Застосування сонячних батарей у побуті

Схема сонячних модулів

Побутове використання фотоелементів, об'єднаних у блоки для створення достатньої електричної потужності, Знаходить застосування як резервних джерел енергії для найнеобхідніших побутових приладів.

Дачі та заміські будинкив умовах нашої дійсності дуже вразливі до тимчасових відключень електроенергії. Навіть елітні ділянки, забудовані розкішними будинками, не застраховані від цих явищ. Відсутність, хоча б тимчасова, можливості використання звичної побутової техніки: холодильника, мікрохвильової печі, тостеру, телевізора — створює побутові незручності та дратує.

Сонячні батареї усувають залежність від тимчасових відключень електроенергії та створюють відчуття свободи та комфорту. За додатковий комфорт доводиться платити, оскільки застосування таких батарей можливе лише у комплекті зі спеціальними приладами:

• акумулятори для накопичення електроенергії, виробленої фотоелементами батареї;
• контролер для регулювання оптимальної витрати накопиченої електроенергії;
• інвертор для живлення побутових приладів

Підключення та обслуговування

Правильно підключити та використовувати сонячну батарею – таке завдання постає одразу ж після придбання цього недешевого обладнання. Ось найменший перелік заходів щодо організації автономного електропостачання:

• вибрати необхідну кількість модулів із фотоелементів для складання батарей;
• вибрати спосіб підключення;
• передбачити встановлення діодного шунта від можливого затінення фотоелементів;
• встановити регулятор заряджання акумуляторів;
• встановити контролер для всієї системи фотоелементів.

Специфіка робіт вимагає залучення спеціаліста, щоб правильно підключити батарею.

Обслуговування сонячних батарей нескладне, але потребує уваги. Фотоелемент, точніше, кристалічний напівпровідник, довговічний та невибагливий до зміни зовнішніх умов. Елементи конструкції фотоелектричних модулів та батарей у період експлуатації змінюють свої властивості:

• забруднення поверхонь фотоелементів знижує їхню ефективність;
• захисна плівка знижує згодом світлопропускання на 10-20%, що потребує регулювання в електричних ланцюгах;
• перегрів контролера та інвертора порушує електричні характеристики системи;
• ізоляція проводів, що підводять, руйнується від вологи і перепаду температури.

Користуватись несправною батареєю категорично заборонено.

Перспективи розвитку використання сонячної енергії

Схема електромережі під час використання сонячних батарей.

Установка на дахах будинків у містах сонячних перетворювачів є дуже перспективною для економії електроенергії, але потребує державної підтримки. Наприклад, побутовим споживачам фото електричної енергіїу Німеччині субсидують комунальні платежі.

У державах, де сонячні дні переважають (Іспанія, Ізраїль), розробляються проекти житлових та промислових будівель із сонячними батареями на даху. Складність технології виробництва та висока вартість фотоелементів не дозволяють досягти масового виробництва.

Електромобілі сьогодні реально експлуатуються, але в невеликих масштабах через потребу частих підзарядок акумуляторів. Заряджання акумуляторів сонячними батареями — це прорив в автомобільній промисловості зі створення конкурентоспроможних електромобілів.

За довгостроковими технічними прогнозами до середини 21 століття собівартість електроенергії фотоелементів наблизиться до собівартості її типових постачальників. З точки зору екології, автономні потужні джерела електроенергії у вигляді сонячних батарей набудуть широкого поширення.

Технологічні інновації дійсно дивують, особливо якщо це стосується практичної сторонижиття. Ще зовсім недавно людям не були відомі схеми отримання вигідної енергії, що дає змогу відмовитись від дорогої електрики. Погодьтеся, тепер альтернативні джереладоступні кожному і було б чудово ними скористатися.

Новаторські сонячні панелі для опалення поступово, але наполегливо впроваджуються у наші побутові реалії. Але перш ніж вирушити за ними в магазин, варто зважити все за і проти, інакше можна придбати зовсім невідповідну модель. Для того, щоб цього не сталося, ми розкриємо секрети вибору цих пристроїв.

Крім того, з нашого матеріалу ви дізнаєтеся, конструктивні особливості сонячних колекторів, а також знайдете покрокову інструкцію щодо встановлення геліобаратів. Для простоти сприйняття матеріал супроводжується тематичними фотографіями та відеороликами.

Нерідко, зіткнувшись із необхідністю монтажу сонячних панелей, людина ставить питання про доцільність підприємства. Тому що здебільшого відсоток сонячних днів суттєво програє аналогічному значенню похмурих.

Подібне співвідношення характерне для регіонів середньої смуги, а клімату північних областей властиво ще більша кількістьхмарних днів.

Недостатня кількість сонячних днів пов'язана з ефективністю роботи приладів, що переробляють енергію земного світила. Внаслідок зменшується потрапляння сонячних променів на поверхню батареї. Цей процес називається інсоляцією.

Сонячні батареї можуть використовуватися в опалювальних системах як постачальник теплоносія або енергії для живлення приладів

Суть його полягає в тому, що будь-яка площина, незалежно від її призначення, приймає на себе певну кількість. сонячної енергії. У південних регіонах кількість це природно вища, що робить монтаж сонячних панелей актуальнішим.

Однак, як показує практика, ринок технологічного оснащення у сфері синтезу енергії сонця невпинно покращує свої продукти, тому сучасні фотоелементи в геліопанелях чудово функціонують навіть у місцевості з невисоким рівнем інсоляції.

Розподіл сонячної активності з прикладу карти Росії. Більш високий коефіцієнт характерний для південних областей (натисніть для збільшення)

Зважений підхід до встановлення

Перед тим, як організувати систему опалення на сонячних батареях, слід з'ясувати мінуси та сильні сторони конструкції, що живиться енергією сонця.

Ці знання потрібні для кращого сприйняття відмінностей обладнання від аналогів та оцінки раціональності пристрою та оцінки доцільності споруди.

Найбільш значущими факторами є:

• Ефективність. Реальний ККД при конвертації сонячної енергії на електричну. Поки що енергія геліобатарів майже п'ятиразово дорожча за звичну електрику.
• Сезонність застосування.Сонячні батареї зможуть продуктивно працювати тільки за відсутності перешкод на шляху сонячних променів, зокрема високої хмарності.
• Слабка схема акумуляції.Отриману енергію здебільшого потрібно витрачати одразу. Для накопичення та зберігання її потрібні досить об'ємні накопичувачі, для розміщення яких буде потрібна велика площа.
• Необхідність допоміжної енергії.У зимовий період геліопанелі не зможуть постачати достатньої для обігріву будинку кількості тепла. Але можуть стати корисним доповненнямдо опалювального котла у разі сонячної погоди.
• Доцільність споруди.На сьогодні окупність сонячних батарей змушує бажати кращого. Встановлення їх виправдовує себе лише у місцевостях, які не підключені до централізованих мереж. Там, де сонячним приладам взагалі немає альтернативи.

Є сподівання на розробку та випуск більш доступних приватникам приладів геліоенергетики. Є впевненість, що колись спорудження систем, що переробляють сонячну енергію, стане рентабельним.

Щоправда, якщо врахувати, що енергоресурси планети поступово тануть, можна цілком розглядати геліотехніку як вигідне, перспективне вкладення.

Сонячний комплекс повністю безпечний для довкілля, не виділяє токсичних продуктів горіння, не порушує природного балансу, не вимагає спалювання копалин та деревини.

Однак зараз це лише доповнення до основних джерел тепла, але вже має власний набір переваг, це:

• Тривалий період експлуатації.Конструктивна простота гарантує мінімум поломок. Панелі можна випадково пошкодити в момент очищення снігу, але заміна скла цілком доступна для виробництва власними руками.
  
• Широка варіативність моделей.Прилади випускає солідна кількість зарубіжних та окремі представники вітчизняних виробників. Розкид цін дозволяє вибрати варіант "по кишені".
• Індивідуальність налаштувань.Устаткування можна налаштувати з урахуванням усіх капризів природи у конкретній місцевості.
• Дешевизна енергії.Точніше, її повна безоплатність — якість, яку не варто сприймати буквально через солідну матеріаломісткість спорудження геліопанелей.
• Зовнішня привабливість.Плоскі системи обігріву не порушують архітектури будинків, можуть сприйматися як елементи креативного дизайну.

З'ясували, що сонячна енергія може стати підмогою у побуті, що доповнює традиційні джерела опалення. Крім того, враховуючи сьогоднішні ціни на пальне, альтернатива у вигляді сонячних батарей сприятиме економії, особливо в умовах приватного сектору.

Провідні виробники обладнання, при описі своїх товарів, всіляко наголошують на абсолютній екологічності системи. Звичайно, процес перетворення фотонної енергії відбувається без участі будь-яких горючих, токсичних, або хімічних вибухонебезпечних речовин.

Розташовані на даху сонячні панелі не псують екстер'єр будинку, не займають багато місця.

Якщо міркувати більш глобально, повсюдне використання сонячних батарей, безумовно, знизить споживання інших джерел енергії, таких як вугілля або природний газ. Звичайно ж, ситуація з екологією у такому разі якісно покращиться, а невгамовні рахунки за опалення та горючі матеріали залишаться у минулому.

Ефективність роботи панелей прямо пропорційна кількості сонячної енергії, що поглинається. Але технологічний аспектобладнання різних видівдозволяє збільшити чи зменшити продуктивність.

Для підвищення продуктивності системи рекомендується здійснювати монтаж сонячного опалення в симбіозі з іншими, більш традиційними способами обігріву.

Не варто турбуватися про те, що сонячний колектор дуже скоро вийде з ладу. Середній термін експлуатації такого обладнання становить близько 15 років. Правильне функціонування фотоелементів залежить від регіону, в якому використовується установка.

Як правило, найінтенсивніший рівень інсоляції піддає систему більшому навантаженні. Тому, якщо обладнання використовується в помірному кліматі, воно цілком здатне прослужити понад 15 років.

Термін експлуатації сонячних панелей від 12 до 15 років. При грамотному догляді вони прослужать довше

Види сонячних пристроїв

Досвідченим шляхом доведено, що деякі речовини здатні інтенсивніше реагувати на вплив фотонів. Тому технологія виготовлення сонячних панелей є різною.

Геліоустрою для побутового застосування діляться на 2 головні види:

• Фотоелектричні перетворювачі(кремнієві та плівкові). Є групи послідовно або паралельно з'єднаних один з одним фотоелементів, що перетворюють сонячне випромінювання на електрику. Зібрані в єдину напівпровідникову систему елементи називаються сонячною панеллю, яка постачає енергію електрозалежним пристроям обігріву.
• Сонячні колектори(Плоскі, вакуумні або трубчасті, колектори-концентратори або дзеркальні). Це найпоширеніший у побуті тип, що приймає сонячну енергію і передає її в систему опалення у вигляді електроенергії чи підігрітого теплоносія.

Крім перелічених типів є геліостанції, які виробляють енергію у промислових масштабах. Для приватника вони можуть бути централізованим постачальником енергії.

Система опалення із сонячними колекторами передбачає витрату енергії відразу після її отримання

Влаштування фотоелектричних перетворювачів

Принцип роботи фотоелектричних перетворювачів ґрунтується на конвертації сонячної енергії в електричний її тип. Випускають їх у вигляді модулів на алюмінієвій рамці або гнучкому полімерному полотні.

У першому випадку верх модуля захищається міцним склом, а низ ізоляційною плівкою. У другому випадку обидві захисні оболонки виконуються із полімерів.

Фотоелектричні елементи з'єднуються за допомогою струмопровідних шин, функція яких полягає у передачі енергії акумулятору або споживачеві. До шин підключаються контакти, що слугують для з'єднання окремих батарей у цілісну систему та для підключення до споживачів.

Принцип дії фотоелектричних перетворювачів заснований на здатності елементів перетворювати сонячну енергію на електричну.

З орієнтиром на організацію атомів кремнію сонячні батареї поділяються на:

• Монокристалічні.Забезпечуються найчистішим кремнієм, технологія виробництва якого давно застосовується у виготовленні напівпровідників. Суть виробництва полягає у штучному вирощуванні монокристалу, який у результаті розрізають на пластини 0,2 – 0,4 мм завтовшки. Це і є комірки майбутньої батареї, яких потрібно 36 штук.
• Полікристалічні. У виготовленні використовують пластини, отримані з розплавленого кремнію після його повільного охолодження. Енергії та трудових зусиль технологія вимагає менше, тому коштують сонячні батареї з полікристалами набагато менше. Зазвичай такі батареї мають стандартний яскраво-синій колір.
• З аморфного кремнію.Технологія їх виробництва орієнтована принцип випарної фази. В результаті процесу випаровування на несучому елементі осідає тоненька плівка кремнію, яку зверху обволікають прозорим. захисним покриттям. Цю категорію сонячних батарей називають тонкоплівковою, встановлюють на стіни будинків.

Монокристалічні батареї найбільш продуктивні. Залежно від моделі та від виробника ККД їх варіює в інтервалі 14 – 17 %. Полікристалічні програють їм за критеріями ефективності, ККД їх у середньому 10 – 12%.

Найбільш малопродуктивні системи – геліобатареї на аморфному кремнії. Вони розраховані на переробку розсіяного випромінювання, встановлюються на стіни будинків як доповнення до більш потужних систем, що розташовані на даху. ККД не більше 5 – 6%.

Полікристалічні варіанти сонячних батарей - середня пропозиція щодо ціни та продуктивності

Спираючись на дані, отримані від провідних виробників сонячних модулів, таких як компанія SunTech Power, стає зрозуміло, що ефективність монокристалів з кожним роком зростає, і незабаром ККД може досягти близько 33%.

Однак, на сьогодні найкращі показникипродуктивності належать продукції компанії Sanyo. Особливість цих панелей полягає у багатошаровості зовнішнього елемента, що значно підвищує ефективність, а ККД геліоколекторівскладає 23%.

Зважаючи на характерну процедуру обробки кремнію, структура полікристалу містить небажані утворення, які заважають кращому поглинанню енергії сонця. Також кристалічні частинки мікроструктури модуля розташовуються в хаотичному порядку по відношенню один до одного, що ускладнює сублімацію енергії. Внаслідок цього ККД панелі рідко перевищує 18%.

Іноді зустрічається симбіоз аморфних та полі-/ монокристалічних колекторів. Це пояснюється тим, що для нормальної роботиполікристалів потрібно інтенсивне сонячне освітлення, на відміну аморфних панелей. Тому об'єднання двох технологій може стати виходом із становища.

У виробництві плівкових систем теж є суттєві зміни. Так, на сучасному етапі, досить часто зустрічаються плівкові геліомодулі на основі кадмію та індію.

На кожному етапі постійно проводиться моніторинг кремневодневого покриття, інакше можливі проблеми, пов'язані з працездатністю.

Доведено, що кадмій дуже добре поглинає сонячне світло, тому його взяли на озброєння багато виробників у сфері геліоенергетики. Як відомо, речовина радіоактивна, але не турбується через можливість опромінення, т.к. частка металу не така велика, щоб завдати хоч якоїсь шкоди атмосфері, не кажучи вже про людину.

Напівпровідник індій успішно видає 20% ККД, випереджаючи кадмій. Зважаючи на те, що індій набагато більш затребуваний у побутовій техніці, а саме на виробництві ЖК телевізорів, часто виробники замінюють метал іншим аналогом – галієм.

Плівкове геліообладнання має гнучку структуру, що суттєво спрощує монтаж.

Говорячи про переваги полімерних модулів та плівкових колекторів загалом, хочеться виділити досить невисоку ціну, в порівнянні з кристалічними батареями, повну безпеку та екологічність завдяки стабільному стану хім. речовин. Також, до додаткових плюсів можна додати гнучкість і універсальність.

Конструктивні особливості сонячних колекторів

Найпростіший варіант плоский сонячного колектора є якийсь ящик-корпус, лицьовою стороною якого є зачорнена металева поверхня. Усередині розташований змійовик, заповнений водою, сумішшю води з незамерзаючим засобом або повітрям.

Дно та стінки ящика закривається теплоізоляцією, необхідною для збереження отриманої енергії в межах батареї.

Металева пластина разом з трубками роблять збір та передачу нагрітого теплоносія в систему опалення. Ця частина називається абсорбером. Найчастіше для його виготовлення використовують листову мідь, що характеризується високою теплопровідністю.

Зовнішня сторона адсорбера має бути інтенсивно чорної максимального поглинання сонячного випромінювання.

Сонячні панелі трубчастого типу є системою трубок або змійовик з металевою пластиною зверху

Для того щоб від металевої поверхніадсорбера не відбивалися промені, зверху встановлюється міцне прозоре покриття. Зазвичай це загартовані варіанти скла з мінімальним вмістом металу.

Зовні на нього наносять особливу оптичну оболонку, яка не випромінює тепла в інфрачервоному світлі. Воно сприяє підвищенню продуктивності пристрою, здатного нагрівати воду до 200ºС.

Трубчасті панелі чутливі до атмосферного негативу. Після сильних опадів, особливо граду, рекомендується ретельно перевірити цілісність лицьового покриття колектора.

Листя, що розноситься вітром, запорошена завис і уламки гілок також можуть пошкодити поверхню. Подряпини та сколи призведуть до різкого погіршення продуктивності обладнання.

Є кілька варіантів влаштування сонячних панелей, т.к. під час експлуатації розробники поступово усували недоліки

Вакуумний різновид оснащений багатошаровою трубкою, сконструйованою за принципом термоса. Подібна система дозволяє на 95% краще за попередні моделі зберігати тепло.

У нижній частині багатошарової трубки є рідина, яка при нагріванні сонцем перетворюється на пару. Вгорі цієї своєрідної запаяної колби вмонтовано конденсатор. Досягаючи його пар конденсується та транспортує в систему тепло.

Геліопанелі, що працюють за вакуумним принципом, ефективніше звичайних трубчастих в областях з незначною кількістю сонячних днів.

Колектори концентратори оснащуються пристроєм із дзеркальною поверхнею, яка фокусує отриману нею енергію на поверхню абсорбера. Площа дзеркала більша, ніж той самий розмір абсорбера, завдяки чому збільшується ефективність прийому сонячної енергії. Дзеркальний елемент взагалі можна сконцентрувати на точці або тонкій лінії без найменшої втрати у продуктивності.

За рахунок влаштування теплоприймальної трубки за принципом термоса продуктивність приладу збільшується майже вдвічі

Мінус концентраторів у тому, що сприймати вони можуть лише пряме випромінювання. Тому останні розробки оснащуються поворотними пристроями, що слідкують, з метою усунення або скорочення впливу цього недоліку оснащуються.

Слідчі пристрої змушують колектор повертатися слідом за рухом світила, щоб зібрати всі його промені.

Це найефективніший різновид колекторних геліопанелей, що дозволяє нагрівати теплоносій до максимальної в порівнянні з іншими температури. Щоправда, добре працюють вони у пустельних областях, коштують чимало, через що затребувані переважно виробничими організаціями.

Сонячний колектор-концентратор працює, фокусуючи сонячну енергію на абсорбері, що має меншу площу

Цікавим новим рішенням стала сферична колекторна конструкція, що вловлює буквально всі можливі до сприйняття нею промені. Її не потрібно обладнати поворотним механізмом, до речі, енергозалежним і таким, що вимагає підключення до мережі живлення.

Сферична конструкція відрізняється від звичайного тим, що складається не з окремих трубок, підключених до приймального та вихідного патрубка, а з гвинтового єдиного теплоприймача.

Заповнюється змійовик-приймач технічною водою, яка при нагріванні пересувається вгору гвинтовим шляхом і виходить нагрітим у вихідний патрубок, а звідти в систему опалення.

Після охолодження теплоносій знову повертається з контуру опалення до вхідного патрубка сферичного колектора. Процес повторюється.

Сферична форма дозволяє повний світловий день приймати сонячне проміння без застосування поворотних механізмів.

Істотний плюс сферичної системи в тому, що нагрівання відбувається весь світловий день. Його не треба обладнати поворотними механізмами, що потребують електроживлення. Завдяки гвинтовій схемі він відрізняється мінімальними втратами енергії у трубопроводі.

Усі види геліоколекторів відносяться до розряду сезонних допоміжних систем отримання енергії. Залежно від моделі їх внутрішній трубопровід може вміщати до 200 л рідини, а мінімальна кількість, що використовується у вакуумних модулях, становить близько 60 літрів.

Інструкція з монтажу геліобатарів

Панелі, що належать до класу «плоських», бажано встановлювати в літній сезон, коли рівень інсоляції вищий. Це буде оптимальним варіантом співвідношення ціни та одержуваної енергії, а значить купівля таких геліоколекторівповністю виправдає усі витрачені кошти.

Так чи інакше, енергетичний потенціал обладнання дозволяє йому використовуватись у системах гарячого водопостачання та опалення.

Процес перетворення енергії дуже чутливий до перепадів температур. Це варто враховувати під час монтажу. Насамперед потрібно переконатися в тому, що житло ретельно утеплено, інакше можуть відбуватися непередбачені збої в роботі системи.

Система опалення із сонячними панелі є замкнутим контуром із циркулюючим по ньому теплоносієм

Для кожного регіону передбачено оптимальний варіантмонтаж обладнання. Розрахунок проводиться на ступеня тієї ж інсоляції. Згідно з правилами використання, колектор необхідно розташовувати так, щоб кут падіння сонячних променів на його поверхню складав 90 градусів.

Тільки в цьому випадку ККД від роботи системи буде максимальним. Досягти абсолютної точності при монтажі панелей можна за допомогою виміру широти місцевості.

Важливим фактором буде напрямок, у якому розташовуються панелі. Внаслідок того, що найбільший рівень потужності досягається переважно в середині дня, варто орієнтовано розташовувати панелі у південному напрямку. Допускаються деякі відхилення у процесі монтажу, у східному чи західному напрямку, але не надто.

Крім того, часто зниження ефективності спостерігається на тлі влучення тіні від дерев на панель колектора. Взимку рекомендується підвищувати кут нахилу геліопанелей, це покращить рівень продуктивності системи.

Крок №1. Вибір кута нахилу

Ефективність колекторів залежить від кута розташування панелі по відношенню до горизонтальної поверхні. Для оптимального світлопоглинаннярекомендується зберігати нахил близько 45 градусів.

Оптимальний кут нахилу сонячної панелі залежить від сезону. Добре, якщо прилад буде оснащений пристроєм для коригування кута

Азімут необхідно зберігати на позначці 0 градусів (прямий напрямок на Південь). Дозволено деякі відхилення в 30-40 градусів для кращої інсоляції. Для підвищення жорсткості, існує спец. конструкції з алюмінію.

Це насамперед притаманно установки колекторів на дах похилого типу. Вони запобігають зміні встановлених параметрів, внаслідок погодних явищ, а швидка швидкість монтажу, з використанням гаків і профілів, заощадить час.

Крок #2. Спорудження первинного контуру

На першому етапі відбувається монтаж всіх опалювальних компонентів: бойлери, компресори, теплопровідники і т.д. Для зручності рекомендується розміщувати елементи системи у легкодоступному місці. При монтажі розширювального бака слід враховувати відсутність перешкод між ним та колекторами.

Температура всередині бака вимірюється за допомогою температурного датчика. Його слід кріпити до нижньої частини резервуару.

Наступним етапом стане організація системи вентилювання. При монтажі контуру необхідно створити відведення повітря, що виходить з розширювального бака. Найкращим рішеннямвивести комунікацію на дах Це сприятиме регулюванню перепадів тиску всередині опалювальної системи.

Сонячні панелі – частина системи опалення, яка повинна окрім них включати бойлери, відцентрові насоси, трубопровід тощо.

Процес руху рідини всередині ГВП залежить від циркуляційного насоса. Його рекомендується використовувати тільки для систем з закритим типомводяний контур. Крім того, для зручності зміни рідини, розширювальний бак має бути забезпечений системою зливу. Для цього підійде монтаж крана десь у нижній частині пристрою.

Крок #3. Розбираємось в особливостях експлуатації

Геліосистема працює від мережі 220 ст. Кожна модель має унікальну схему підключення, яка постачається у комплекті.

Проводка повинна бути ретельно ізольована, а терморегулятори та всілякі реле необхідно розташовувати у виключно сухому місці (для кращої герметичності рекомендується захистити обладнання гідрофобним матеріалом).

Обов'язково переконайтеся, що до системи підключено заземлення. Це убереже від ситуацій, небезпечних для життя.

Крок #4. Вибір способу з'єднання елементів

Спайку мідних контурів та електричних деталей потрібно проводити з використанням спеціальної паяльної пасти. Перед цим необхідно провести очищення стиків. Краще це робити залізною щіткою.

Елементи, що ведуть до розподільного баку (труби, змійовики) приварюють, або прикручують, попередньо нарізавши різьблення. Важливо розуміти, що труба з охолодженою рідиною повинна підходити до нижньої частини бака, а з гарячої до верхньої.

Крок #5. Встановлення сонячних батарей

Підготовчий етап: що потрібно приготувати для монтажу.

Галерея зображень

Далі слідує процес встановлення сонячних батарей. Інструкція для монтажу 2 панелей підходить для кріплення будь-якої кількості сонячних колекторів: принцип монтажу не змінюється. Головне – знайти площу для встановлення.

Галерея зображень

Як відповідне місце вибраний фасад – сторона, що виходить на південну сторону, тобто максимально освітлена сонцем

Оздоблення будівлі – м'який сайдинг, тому для монтажу потрібно додаткова підставка. Раму з алюмінієвого профілю необхідно зробити за розмірами сонячних батарей

Алюміній досить легкий, щоб не пошкодити фасадне облицювання, і міцний, щоб витримати вагу панелей – 2 штуки по 8 кг

Для підйому панелей під дах досить звичайних приставних сходів, але під час встановлення необхідно дотримуватися правил техніки безпеки

Для спрощення процедури кріплення краще скористатися допомогою другої людини: одна міцно тримає панель, друга її прикручує

Після встановлення обох панелей слід ще раз перевірити міцність усіх кріплень, оскільки споруда відчуватиме на собі навантаження під час сильного вітру та дощу.

Останній етап – тестування системи.

Висновки та корисне відео на тему

Застосування сонячних панелей в автономних комунікаційних системах:

Демонстрація продукції одного з лідерів виробництва сонячних батарей:

Принцип пристрою та роботи вакуумного колектора:

Геліоенергетика щорічно покращує показники у перетворенні сонячної енергії. Розробники вже зараз можуть запропонувати величезний вибірколекторів плоского та трубчастого типу, з використанням кварцового напилення або монокристалічні модулі. Все це поступово актуалізує альтернативні джерела енергії, внаслідок чого сонячна енергія незабаром стане доступною кожному.

За цін, що постійно зростають, на електроенергію мимоволі почнеш замислюватися про використання природних джерел для електропостачання. Одна з таких можливостей – сонячні батареї для дому чи дачі. За бажання вони можуть забезпечити повністю всі потреби навіть великого будинку.

Влаштування системи електроживлення від сонячних батарей

Перетворювати енергію сонця на електрику – ця ідея тривалий часне давала спати вченим. З відкриттям властивостей напівпровідників це стало можливим. У сонячних батареях використовують кремнієві кристали. При попаданні на них сонячного світла у них утворюється спрямований рух електронів, який називається електричним струмом. При з'єднанні достатньої кількості таких кристалів отримуємо цілком пристойні за величиною струми: одна панель площею трохи більше метра (1,3-1,4 м2 за достатнього рівня освітленості може видати до 270 Вт (напруга 24 В).

Так як освітленість змінюється в залежності від погоди, часу доби, безпосередньо підключати пристрої до сонячних батарей не виходить. Потрібна ціла система. Крім сонячних панелей потрібно:

• Акумулятор. Протягом світлового дня під впливом сонячного проміння сонячні батареї виробляють електричний струм для дому, дачі. Він не завжди використовується в повному обсязі, його надлишки накопичуються в акумуляторі. Накопичена енергія витрачається негоду.
• Контролер. Не обов'язкова частина, але бажана (за достатньої кількості коштів). Відстежує рівень заряду акумулятора, не допускаючи надмірного розряду або перевищення рівня максимального заряду. Обидва ці стани згубні для акумулятора, тому наявність контролера продовжує термін експлуатації акумулятора. Також контролер забезпечує оптимальний режим роботи сонячних панелей.
• Перетворювач постійного струму змінний (інвертор). Не всі пристрої розраховані на постійний струм. Багато хто працює від змінної напруги в 220 вольт. Перетворювач дає можливість отримати напругу 220-230 Ст.

Сонячні батареї для будинку — лише частина системи

Встановивши сонячні батареї для дому або дачі, можна стати незалежним від офіційного постачальника. Але для цього треба мати велику кількість батарей, кілька акумуляторів. Комплект, який виробляє 1,5 кВт на добу коштує близько 1000 $. Цього достатньо для забезпечення потреб дачі або частини електрообладнання у будинку. Комплект сонячних батарей для виробництва 4 кВт на добу коштує близько 2200 $, на 9 кВт на добу - 6200 $. Так як сонячні батареї для будинку - модульна система, можна купити установку, яка забезпечуватиме частину потреб, поступово збільшуючи її продуктивність.

Види сонячних батарей

Зі зростанням цін на енергоносії ідея використання енергії сонця для отримання електроенергії стає дедалі популярнішою. Тим більше, що з розвитком технологій сонячні перетворювачі стають ефективнішими і водночас дешевшими. Тож, за бажання, можна свої потреби забезпечити встановивши сонячні батареї. Але вони бувають різних типів. Давайте розумітися.

Сама сонячна батарея - кілька фотоелементів, які розташовані в загальному корпусі, захищені прозорою лицьовою панеллю. Для побутового використанняфотоелементи виробляють на основі кремнію, так як він відносно недорогий, і елементи на його основі мають непоганий ККД (близько 20-24%). На основі кремнієвих кристалів виготовляють монокристалічні, полікристалічні та тонкоплівкові (гнучкі) фотоелементи. Деяка кількість цих фотоелементів електрично з'єднана між собою (послідовно та/або паралельно) і виведена на клеми, розташовані на корпусі.

Фотоелементи встановлені у закритому корпусі. Корпус сонячної батареї роблять із анодованого алюмінію. Він легкий, не схильний до корозії. Лицьову панельроблять із міцного скла, яке має витримувати сніго-вітрові навантаження. До того ж воно має мати певні оптичні властивості — мати максимальну прозорість, щоб пропускати якнайбільше променів. Взагалі, через відображення втрачається значна кількість енергії, так що вимоги до якості скла високі і ще воно покривається складом антивідблиску.

Види фотоелементів для сонячних батарей

Сонячні батареї для дому роблять на основі крем'яних елементів трьох типів;

Якщо у вас скатний дах і фасад розгорнутий на південь або схід, занадто сильно думати про площу, що займається, не має сенсу. Цілком можуть влаштувати полікристалічні модулі. При рівній кількості виробленої енергії вони коштують трохи дешевше.

Як правильно вибрати систему сонячних батарей для дому

Є поширені помилки, які змушують вас витрачати зайві гроші на придбання надто дорогого обладнання. Нижче наведемо рекомендації про те, як правильно побудувати систему електроживлення від сонячних батарей і не витратити зайвих грошей.

Що треба купити

Не всі компоненти сонячної електростанції життєво необхідні роботи. Без деяких частин можна обійтися. Вони служать підвищення надійності, але їх система працездатна. Перше, що варто запам'ятати – купуйте сонячні батареї наприкінці зими, на початку весни. По-перше, погода в цей час чудова, багато сонячних днів, сніг відбиває сонце, збільшуючи загальну освітленість. По-друге, тим часом традиційно оголошують знижки. Далі поради такі:

Якщо скористатися тільки цими порадами, та підключити тільки техніку, яка працює від постійної напруги, система сонячних батарей для будинку обійдеться в набагато скромнішу суму, ніж найдешевший комплект. Але це не все. Можна ще частину обладнання залишити на потім або взагалі обійтися без нього.

Без чого можна обійтись

Вартість комплекту сонячних батарей на 1 кВт на добу – понад тисячу доларів. Чималі вкладення. Мимоволі замислишся, а чи варто воно того і яким буде термін окупності. За нинішніх тарифів чекати поки відіб'ються свої гроші доведеться не один рік. Але можна витрати зменшити. Не за рахунок якості, але за рахунок незначного зниження комфортності експлуатації системи та за рахунок розумного підходу до підбору її компонентів.

Отже, якщо бюджет обмежений, можна обійтися кількома сонячними панелями та акумуляторними батареями, ємність яких на 20-25% вища за максимальний заряд сонячних панелей. Для моніторингу стану купіть автомобільний годинник, який ще вимірює напругу. Це позбавить вас необхідності кілька разів на день вимірювати заряд на АКБ. Натомість вам треба буде час від часу дивитися на показання годинника. Для старту це все. Надалі можна купувати сонячні батареї для дому, збільшувати кількість АКБ. При бажанні можна придбати інвертор.

Визначаємося з розмірами та кількістю фотоелементів

У хороших сонячних батареях на 12 вольт має бути 36 елементів, на 24 вольти – 72 фотоелементи. Ця кількість є оптимальною. За меншої кількості фотоелементів ви ніколи не отримаєте заявлений струм. І це — найкращий із варіантів.

Не варто купувати здвоєні сонячні панелі — по 72 та 144 елементи відповідно. По-перше, вони дуже великі, що незручно під час перевезення. По-друге, за аномально низьких температур, які у нас періодично трапляються, вони першими виходять з ладу. Справа в тому, що плівка, що ламінує, при морозах сильно зменшується в розмірах. На великих панелях через велике натяг вона відшаровується або навіть рветься. Втрачається прозорість, катастрофічно падає продуктивність. Панель йде у ремонт.

Другий фактор. На великих за розмірами панелях повинна бути більша товщина корпусу та скла. Адже збільшується парусність та снігові навантаження. Але далеко не завжди це роблять, оскільки значно зростає ціна. Якщо ви бачите здвоєну панель, а ціна на неї нижча, ніж на дві «звичайні», краще шукайте щось інше.

Ще раз: найкращий вибір – сонячна панель для будинку на 12 вольт, що складається з 36 фотоелементів. Це оптимальний варіант, перевірений практикою.

Технічні характеристики: на що звернути увагу

У сертифікованих сонячних батареях завжди вказується робочий струм та напруга, а також напруга холостого ходу та струм КЗ. При цьому варто врахувати, що всі параметри зазвичай вказуються для температури +25 °C. Сонячного дня на даху батарея розігрівається до температур, що значно перевищують цю цифру. Це пояснює наявність більшої робочої напруги.

Також зверніть увагу на напругу холостого ходу. У нормальних батареях воно близько 22 В. І все б нічого, але якщо проводити роботи на устаткуванні не відключивши сонячні батареї, напруга холостого ходу виведе з ладу інвертор або іншу підключену техніку, не розраховану на подібний вольтаж. Тому при будь-яких роботах - перемикання проводів, підключення/вимкнення акумуляторів і т.д. і т.п - перше, що ви повинні зробити - відключити сонячні батареї (зняти клеми). Перебравши схему, їх підключаєте останніми. Такий порядок дій збереже вам багато нервів (і грошей).

Корпус та скло

Сонячні батареї для будинку мають алюмінієвий корпус. Цей метал не корродує, за достатньої міцності має невелику масу. Нормальний корпус має бути зібраний із профілю, в якому присутні, як мінімум, два ребра жорсткості. До того ж скло має бути вставлене у спеціальний паз, а не закріплене зверху. Все це ознаки нормальної якості.

Ще при виборі сонячної батареї зверніть увагу на скло. У нормальних батареях воно не гладке, а текстуроване. На дотик — шорстке, якщо провести нігтями, чути шерех. До того ж має мати якісне покриття, яке зводить до мінімуму відблиски. Це означає, що в ньому не повинно нічого відображатися. Якщо хоч під якимось кутом видно відображення навколишніх предметів, краще знайдіть іншу панель.

Вибір перерізу кабелю та тонкощі електричного підключення

Підключати сонячні батареї для будинку необхідно мідним одножильним кабелем. Перетин жили кабелю залежить від відстані між модулем та АКБ:

• відстань менше 10 метрів:
  • 1,5 мм2 на одну сонячну батарею потужністю 100 Вт;
  • на дві батареї - 2,5 мм2;
  • три батареї - 4,0 мм2;
• відстань більше 10 метрів:
  • для підключення однієї панелі беремо 2,5 мм2;
  • двох - 4,0 мм2;
  • трьох - 6,0 мм2.

Можна брати перетин більше, але не менше (будуть великі втрати, а нам не треба). При купівлі дротів, зверніть увагу на фактичний переріз, оскільки сьогодні заявлені розміри дуже часто не відповідають дійсним. Для перевірки доведеться вимірювати діаметр і рахувати перетин (як це робити, прочитати можна).

При зборі системи можна плюси сонячних батарей провести за допомогою багатожильного кабелю відповідного перерізу, а для мінуса використовувати один товстий. Перед підключенням до акумуляторів всі "плюси" пропускаємо через діоди або діодні зборки із загальним катодом. Це запобігає замиканню акумулятора (може викликати загоряння) при замиканні або обриві дротів між батареями та акумулятором.

Діоди використовують типу SBL2040CT, PBYR040CT. Якщо такі не знайшли, можна зняти зі старих блоків живлення персональних комп'ютерів. Там зазвичай стоять SBL3040 чи подібні. Пропускати через діоди бажано. Не забудьте, що вони сильно гріються, так що монтувати їх треба на радіаторі (можна на єдиному).

Ще в системі потрібний блок запобіжників. По одному кожного споживача. Усе навантаження підключаємо через цей блок. По-перше, система так безпечніша. По-друге, у разі виникнення проблем, простіше визначити її джерело (за згорілим запобіжником).

Наука подарувала нам час, коли технологія використання енергії сонця стала загальнодоступною. Придбати сонячні батареї для будинку може кожен власник. Дачники не відстають у цьому питанні. Вони частіше виявляються далеко від централізованих джерел стійкого електропостачання.

Ми пропонуємо ознайомитися з інформацією, що представляє пристрій, принципи роботи та розрахунку робочих вузлів геліосистеми. Ознайомлення із запропонованими нами відомостями наблизить реальність забезпечення своєї ділянки природною електрикою.

Для наочного сприйняття наданих даних додаються докладні схеми, ілюстрації, фото та відео-інструкції.

Пристрій та принцип дії сонячної батареї

Колись допитливі уми відкрили нам природні речовини, які виробляють під впливом частинок світла сонця, фотонів, . Процес назвали фотоелектричним ефектом. Вчені навчилися керувати мікрофізичним явищем.

На основі напівпровідникових матеріалів створили компактні електронні прилади – фотоелементи.

Виробники освоїли технологію поєднання мініатюрних перетворювачів в ефективні геліопанелі. ККД панельних сонячних модулів із кремнію широко вироблених промисловістю 18-22%.

З опису схеми видно: всі комплектуючі елементи електростанції однаково важливі - від їх грамотного підбору залежить узгоджена робота системи

З модулів збирається сонячна батарея. Вона є кінцевим пунктом подорожі фотонів від Сонця до Землі. Звідси ці складові світлового випромінювання продовжують свій шлях уже всередині. електричного ланцюгаяк частки постійного струму.

Вони розподіляються по акумуляторах, або піддаються трансформації в заряди змінного електроструму напругою 220 вольт, що живить всілякі домашні технічні пристрої.

Сонячна батарея є комплексом послідовно з'єднаних напівпровідникових пристроїв- Фотоелементів, що перетворюють сонячну енергію в електричну

Більше подробиць про специфіку пристрою та принцип дії сонячної батареї ви знайдете в іншому нашому сайті.

Види сонячних модулів-панелей

Геліопанелі-модулі збираються із сонячних елементів, інакше – фотоелектричних перетворювачів. Масове застосування знайшли ФЕП двох видів.

Вони відрізняються використовуваними для виготовлення різновидами напівпровідника з кремнію, це:

• Полікристалічні.Це сонячні елементи, виготовлені із кремнієвого розплаву шляхом тривалого охолодження. Простий спосіб виробництва зумовлює доступність ціни, але продуктивність полікристалічного варіанта не перевищує 12%.
• Монокристалічні.Це елементи, отримані в результаті нарізки на тонкі пластини штучно вирощеного кремнієвого кристала. Найпродуктивніший і найдорожчий варіант. Середній ККД в районі 17% можна знайти монокристалічні фотоелементи з більш високою продуктивністю.

Полікристалічні сонячні елементи плоскої квадратної форми з неоднорідною поверхнею. Монокристалічні різновиди виглядають як тонкі однорідної поверхневої структури квадрати зі зрізаними кутами (псевдоквадрати).

Так виглядають ФЕП – фотоелектричні перетворювачі: характеристики сонячного модуля не залежать від різновиду застосовуваних елементів – це впливає лише на розміри та ціну

Панелі першого виконання за однакової потужності більше розміром, ніж другі через меншу ефективність (18% проти 22%). Але відсотків, у середньому, на десять дешевше і мають переважний попит.

Галерея зображень

Про правила та нюанси вибору сонячних батарей для постачання енергії автономного опалення ви зможете .

Схема роботи сонячного електропостачання

Коли проводиш поглядом по загадковим назвам вузлів, що входять до складу системи живлення сонячним світлом, приходить думка про супертехнічну складність пристрою.

На мікрорівні життя фотона це так. А наочно загальна схемаелектричного ланцюга та принцип його дії виглядають дуже просто. Від світила небесного до «лампи Ілліча» всього чотири кроки.

Сонячні модулі – перша складова електростанції. Це тонкі прямокутні панелі, зібрані з певної кількостістандартних пластин-фотоелементів. Виробники роблять фотопанелі різними по електричній потужності та напрузі, кратному 12 вольтам.

Галерея зображень

Пристрої плоскої форми зручно розташовуються на відкритих прямих променів поверхнях. Модульні блоки поєднуються за допомогою взаємних підключень у геліобатарею. Завдання батареї перетворювати енергію сонця, що отримується, видаючи постійний струм заданої величини.

Пристрої накопичення електричного заряду- Відомі всім. Роль їх усередині системи енергопостачання від сонця традиційна. Коли домашні споживачі підключені до централізованої мережі, енергонакопичувачі запасаються електрикою.

Вони також акумулюють його надлишки, якщо для забезпечення потужності, що витрачається електроприладами, достатньо струму сонячного модуля.

Акумуляторний блок віддає ланцюгу необхідну кількість енергії та підтримує стабільну напругу, як тільки споживання в ній зростає до підвищеного значення. Те ж саме відбувається, наприклад, вночі при непрацюючих фотопанелях або під час малосонячної погоди.

Схема енергозабезпечення будинку за допомогою сонячних батарей відрізняється від варіантів із колекторами можливістю накопичувати енергію в акумуляторі

Контролер – електронний посередник між сонячним модулем та акумуляторами. Його роль регулювати рівень заряду акумуляторних батарей. Прилад не допускає їх закипання від перезарядки або падіння електричного потенціалу нижче за певну норму, необхідну для стійкої роботи всієї геліосистеми.

Перевертаючий, так буквально пояснюється звучання терміна . Так, адже насправді, цей вузол виконує функцію, яка колись здавалася електротехнікам фантастикою.

Він перетворює постійний струм сонячного модуля та акумуляторів на змінний з різницею потенціалів 220 вольт. Саме така напруга є робочою для переважної маси побутових електропристроїв.

Потік сонячної енергії пропорційний положенню світила: встановлюючи модулі, добре передбачити регулювання кута нахилу в залежності від пори року.

Пікове навантаження та середньодобове енергоспоживання

Задоволення мати власну геліостанцію коштує поки що чимало. Перший ступінь на шляху до володіння могутністю енергії сонця – визначення оптимального пікового навантаження в кіловатах та раціонального середньодобового енергоспоживання у кіловат-годинах домашнього чи дачного господарства.

Пікове навантаження створюється необхідністю включення відразу кількох електричних приладів та визначається їх максимальною сумарною потужністю з урахуванням завищених пускових характеристик деяких із них.

Підрахунок максимуму споживаної потужності дозволяє виявити, життєво потрібна одночасна роботаяких електроприладів, а яких не дуже. Такому показнику підпорядковуються потужнісні характеристики вузлів електростанції, тобто підсумкова вартість пристрою.

Добове енергоспоживання електроприладу вимірюється добутком його індивідуальної потужності на якийсь час, що він пропрацював від мережі (споживав електроенергію) протягом доби. Загальне середньодобове енергоспоживання розраховується як сума витраченої енергії електрики кожним споживачем за добовий період.

Подальший аналіз та оптимізація отриманих даних про навантаження та енергоспоживання забезпечать потрібну комплектацію та подальшу роботу сонячної енергосистеми з мінімальними витратами

Результат споживання енергії допомагає раціонально підійти до витрати сонячної електрики. Підсумок обчислень є важливим для подальшого розрахунку ємності акумуляторів. Від цього параметра ціна акумуляторного блоку, чимало компонента системи, залежить ще більше.

Порядок розрахунку енергетичних показників

Процес обчислень у буквальному розумінні починається з горизонтально розташованого, у клітинку, розгорнутого зошитового листа. Легкими лініями олівцями з листка виходить бланк з тридцятьма графами, а рядками за кількістю домашніх електроприладів.

Підготовка до арифметичних розрахунків

Перша колонка креслиться традиційна – порядковий номер. Другий стовпчик – найменування електроприладу. Третій – його індивідуальна споживана потужність.

Стовпці з четвертого по двадцять сьомий – години доби від 00 до 24. У них через горизонтальну дробову межу заносяться:

• у чисельник – час роботи приладу у період конкретної години у десятковому вигляді (0,0);
• в знаменник - знову його індивідуальна споживана потужність (це повторення необхідно для підрахунку годинних навантажень).

Двадцять восьма колонка - сумарний час, який працює побутовий пристрій протягом доби. У двадцять дев'яту – записується персональне енергоспоживання приладу як результат множення індивідуальної споживаної потужності на час роботи за добовий період.

Складання розгорнутої специфікації споживачів з урахуванням погодинних навантажень допоможе залишити більше звичних приладів завдяки їх раціональному використанню

Тридцята колонка також стандартна - примітка. Вона стане в нагоді для проміжних підрахунків.

Складання специфікації споживачів

Наступний етап розрахунків – перетворення зошитового бланка на специфікацію побутових споживачів електроенергії. З першою колонкою зрозуміло. Тут проставляються порядкові номерирядків.

У другому стовпчику вписуються назви споживачів енергії. Рекомендується починати заповнення електроприладами передпокою. Далі описуються інші приміщення проти чи за годинниковою стрілкою (кому як зручно).

Якщо є другий (і т.д.) поверх, процедура та сама: від сходів – кругову. При цьому не треба забувати про прилади на сходових прольотах та вуличне освітлення.

Третю графу із зазначенням потужності навпроти назви кожного електричного приладукраще наповнювати попутно з другою.

Стовпці з четвертої по двадцять сьомої відповідають кожної години доби. Для зручності їх одразу можна прокреслити горизонтальними лініямипосередині рядків. Отримані верхні половини рядків - як чисельники, нижні - знаменники.

Ці стовпці заповнюються рядково. Числювачі вибірково оформляються як часові інтервали десяткового формату (0,0), що відображають час роботи даного електроприладу в той чи інший конкретний часовий період. Паралельно там, де проставляються чисельники, вписуються знаменники із показником потужності приладу, взятої із третьої графи.

Після того, як всі часові стовпці заповнені, переходять до підрахунків індивідуального добового робочого часу електроприладів, рухаючись рядками. Результати фіксуються у відповідних осередках двадцять восьмої колонки.

У випадку, коли сонячна електростанціявідіграє допоміжну роль, щоб система не працювала вхолосту, частину навантаження можна підключити до неї на постійне харчування

На основі потужності та робочого часу послідовно обчислюється добове енергоспоживання всіх споживачів. Воно відзначається в осередках двадцять дев'ятого стовпчика.

Коли всі рядки та стовпчики специфікації заповнені, роблять розрахунки підсумків. Складаючи пографно потужності із знаменників вартових стовпців, отримують навантаження кожної години. Підсумувавши зверху донизу індивідуальні добові енергоспоживання двадцять дев'ятої колонки, знаходять загальне середньодобове.

Розрахунок не включає власне споживання майбутньої системи. Цей чинник враховується допоміжним коефіцієнтом за наступних підсумкових обчисленнях.

Аналіз та оптимізація отриманих даних

Якщо живлення від геліоелектростанції планується як резервне, дані про погодинні споживані потужності та загальне середньодобове енергоспоживання допомагають мінімізувати витрату дорогої сонячної електрики.

Цього добиваються, крім енергоємних споживачів до моменту відновлення централізованого електропостачання, особливо в години максимальних навантажень.

Якщо сонячна енергосистема проектується як джерело постійного електрозабезпечення, результати годинних навантажень висуваються вперед. Важливо так розподілити споживання електрики протягом доби, щоб прибрати набагато переважаючі максимуми і мінімуми, що сильно провалюються.

Виняток пікової, вирівнювання максимальних навантажень, усунення різких провалів енергоспоживання в часі дозволяють підібрати найбільш економічні варіанти вузлів сонячної системи та забезпечують стабільну, головне, довготривалу безаварійну роботу геліостанції.

Графік розкриє нерівномірність енергоспоживання: наше завдання – зрушити максимуми на час найбільшої активності сонця та зменшити загальну добову витрату, особливо нічну.

Поданий креслення показує перетворення отриманого з урахуванням складеної специфікації нераціонального графіка на оптимальний. Показник добового споживання знижено з 18 до 12 кВт/год, середньодобове погодинне навантаження з 750 до 500 Вт.

Такий же принцип оптимальності стане в нагоді при використанні варіанта харчування від сонця як резервний. Зайве витрачатися на збільшення потужності сонячних модулів та акумуляторних батарей заради деякої тимчасової незручності, можливо не варто.

Підбір вузлів геліоелектростанції

Для спрощення розрахунків розглядатиметься версія застосування сонячної батареї як основного для надання джерела електричної енергії. Споживачем виступить умовний дачний будиночок у Рязанській області, де постійно мешкають з березня по вересень.

Наочності міркуванням додадуть практичні обчислення, що ґрунтуються на даних опублікованого вище раціонального графіка погодинного енергоспоживання:

• Загальне середньодобове енергоспоживання = 12 000 Вт/год.
• Пікове навантаження 1200 х 1,25 = 1500 ват (+25%).

Значення будуть потрібні для розрахунків сумарної ємності сонячних приладів та інших робочих параметрів.

Визначення робочої напруги геліосистеми

Внутрішня робоча напруга будь-якої геліосистеми ґрунтується на кратності 12 вольтам, як найпоширенішого номіналу акумуляторних батарей. Найбільш широко вузли геліостанцій: сонячні модулі, контролери, інвертори - випускаються під популярні напруги 12, 24, 48 вольт.

Більш висока напруга дозволяє використовувати проводи, що живлять, меншого перерізу - а це підвищена надійність контактів. З іншого боку, акумулятори мережі 12В, що вийшли з ладу, можна буде замінювати по одному.

У 24-вольтовій мережі, розглядаючи специфіку експлуатації акумуляторних батарей, доведеться замінювати лише парами. Мережа 48V вимагатиме зміни всіх чотирьох батарей однієї гілки. До того ж при 48 вольтах вже існує небезпека ураження електричним струмом.

При однаковій ємності та приблизно рівній ціні слід купувати акумулятори з найбільшою допустимою глибиною розряду та максимальним струмом.

Головний вибір номіналу внутрішньої різниці потенціалів системи пов'язаний з потужнісними характеристиками інверторів, що випускаються сучасною промисловістю, і повинен враховувати величину пікового навантаження:

• від 3 до 6 кВт - 48 вольт,
• від 1,5 до 3 кВт - дорівнює 24 або 48V,
• до 1,5 кВт - 12, 24, 48В.

Вибираючи між надійністю проводки та незручністю заміни акумуляторів, для нашого прикладу зупинимося на надійності. Надалі відштовхуватимемося від робочої напруги системи 24 вольта, що розраховується.

Комплектування батареї сонячними модулями

Формула розрахунку необхідної від сонячної батареї потужності виглядає так:

Рсм = (1000 * Єсут) / (до * Син),

• Рсм = потужність сонячної батареї = сумарна потужність сонячних модулів (панелей, Вт),
• 1000 = прийнята світлочутливість фотоелектричних перетворювачів (кВт/м²)
• Єсут = потреба у добовому енергоспоживання (кВт*ч, у прикладі = 18),
• до = сезонний коефіцієнт, що враховує всі втрати (літо = 0,7; зима = 0,5),
• Син = табличне значення інсоляції (потоку сонячної радіації) за оптимального нахилу панелей (кВт*ч/м²).

Дізнатися значення інсоляції можна у регіональної метеорологічної служби.

Оптимальний кут нахилу сонячних панелей дорівнює значенню широти місцевості:

• навесні та восени,
• плюс 15 градусів - взимку,
• мінус 15 градусів – влітку.

Розглянута у прикладі Рязанська область перебуває в 55-й широті.

Найбільша потужність сонячних батарей досягається використанням систем стеження, сезонною зміною кута нахилу панелей, застосуванням змішаного диферента модулів

Для взятого часу з березня по вересень найкращий нерегульований нахил сонячної батареї дорівнює літньому кутку 40⁰ до поверхні землі. За такої установки модулів усереднена добова інсоляція Рязані у період 4,73. Усі цифри є, виконаємо розрахунок:

Рсм = 1000 * 12 / (0,7 * 4,73) ≈ 3600 ват.

Якщо брати за основу сонячної батареї 100-ватні модулі, потрібно їх 36 штук. Важитимуть вони кілограм 300 і займуть площу розміром десь 5 х 5 м.

Перевірені на практиці монтажні схемита варіанти підключення сонячних батарей.

Облаштування акумуляторного енергоблока

Підбираючи акумуляторні батареї, потрібно керуватися постулатами:

1. НЕ підходять для цієї мети звичайні автомобільні акумулятори. Батареї сонячних електростанцій маркуються написом "SOLAR".
2. Придбати акумулятори слід лише однакові за всіма параметрами, бажано з однієї заводської партії.
3. Приміщення, де розміщується акумулятор, має бути теплим. Оптимальна температура, коли батареї видають повну потужність= 25⁰C. При зниженні до -5⁰C ємність акумуляторів зменшується на 50%.

Якщо взяти для розрахунку показовий акумулятор напругою 12 вольт ємністю 100 ампер/год, неважко підрахувати, що цілу годину він зможе забезпечити енергією споживачів сумарною потужністю 1200 ват. Але це при повної розрядкищо вкрай небажано.

Для тривалої роботи акумуляторних батарей НЕ рекомендується знижувати їхній заряд нижче 70%. Гранична цифра = 50%. Приймаючи за « золоту середину» число 60%, кладемо в основу наступних обчисленьенергозапас 720 Вт/год на кожні 100 А*год ємнісної складової акумулятора (1200 Вт/год x 60%).

Можливо, покупка одного акумулятора ємністю 200 А*год обійдеться дешевше за придбання двох по 100, та й кількість контактних з'єднаньбатарей зменшиться

Спочатку встановлювати акумулятори необхідно 100% зарядженими від стаціонарного джерела струму. Акумулятори повинні повністю перекривати навантаження темного часу доби. Якщо не пощастить із погодою, підтримувати необхідні параметри системи та вдень.

Важливо врахувати, що надлишок акумуляторів призведе до їх постійного недозаряду. Це значно зменшить термін служби. Найбільш раціональним рішенням є укомплектування блоку батареями з енергозапасом, достатнім для покриття одного добового енергоспоживання.

Щоб дізнатися потрібну сумарну ємність батарей, розділимо загальне добове енергоспоживання 12000 Вт/год на 720 Вт/год і помножимо на 100 А*год.

12 000 / 720 * 100 = 2500 А * год ≈ 1600 А * год

Для нашого прикладу потрібно 16 акумуляторів ємністю 100 або 8 по 200 А*год, підключених послідовно-паралельно.

Вибір хорошого контролера

Висновки та корисне відео на тему

Ролик #1. Показ встановлення сонячних батарей на дах будинку своїми руками:

Ролик #2. Вибір акумуляторних батарей для геліосистеми, види, відмінності:

Ролик #3. Дачна сонячна електростанція для тих, хто все робить сам:

Розглянуті покрокові практичні прийоми розрахунків, основний принцип ефективної роботи сучасної сонячної батареї у складі домашньої автономної геліостанції допоможуть господарям і великого будинку густонаселеного району, і дачного будиночка в глушині знайти енергетичну суверенність.