Установка солнечных батарей: выбор места, правила монтажа и размещения

Шаг 2: Выбор аккумуляторов

Все солнечные панели являются источниками постоянного тока. Электроэнергию они генерируют только днем. Если есть желание подключить нагрузку постоянного тока днем, то с этим нет никаких проблем, можно подключиться непосредственно от панелей. Но сделать это – не самое хорошее решение, потому что:

• Большинству приборов необходимо постоянное номинальное напряжение для эффективной работы. Передаваемое солнечными панелями напряжение и ток непостоянны. Они меняются в зависимости от интенсивности солнечного света, пасмурная погода – «не есть хорошо».
• Если вы хотите включить что-то ночью, то это что-то попросту не включится.

Указанная проблема решается использованием аккумуляторов, для накопления энергии в дневное время, и использования её в ночное. Существует много видов аккумуляторов. Аккумуляторы «открытого типа» с жидким электролитом, к которым относятся автомобильные аккумуляторы — предназначены для выдачи высокого тока в течение небольшого промежутка времени. Они не предназначены для глубокого разряда, у них задачи другие. Аккумуляторы для солнечных батарей являются аккумуляторами глубокого цикла, они легко переносят частичные разряды и предназначены для глубокого медленного разряда. Для солнечных электростанций хорошо подходят гелевые и литиевые аккумуляторные батареи (о том какие аккумуляторы лучше для солнечных электростанций мы писали тут).

Примечание: Перед тем как выбирать компоненты, определите, какую систему по напряжению вы хотите иметь: 12/24 или 48В. Чем выше напряжение, тем меньший ток будет в медных проводниках и тем меньше будут потери. Кроме того, чем выше рабочее напряжение, тем меньше потребуется сечение проводников. Чаще всего в качестве домашней электростанции используют системы с рабочим напряжением 12В или 24В. Это связано с тем, что часть домашних приборов можно питать напрямую от вашей электростанции, без двойного преобразования напряжения (вверх-вниз), которое приводит к потере мощности. В этом проекте рассмотрим систему 12В.

Параметры аккумулятора:

• Емкость аккумулятора рассчитывается в ампер-часах (Aч).
• Мощность (Вт)= Напряжение (В) х Ток (А). • Вт*час = Напряжение (В) х Ток (А) х Время (ч) = Вт*ч.
• Напряжение батареи = 12В (для нашей системы).

Емкость аккумулятора (Ач) = Мощность нагрузки (Вт)*Время работы (ч)/напряжение(В) = 250/12 = 20,83Ач.

Нужно понимать, что КПД аккумуляторов не может быть 100%, чаще всего КПД равен 80%. Учитывая это, имеем емкость аккумулятора (Ач) = 20,83/0,8 = 26Ач. Поскольку мы используем преобразователь напряжения, который имеет свой КПД, обычно его также принимают равным 80%, добавим его: 26/0,8 = 32,5Ач. Но и это еще не все — даже не смотря на использование аккумуляторов глубокого цикла, для продолжительного срока службы, их не рекомендуется разряжать до полной разрядки, и по-хорошему нужно оставлять хотя бы 30% заряда — чем больше оставим, тем дольше он прослужит, получается: 32,5*1,3 = 42,25Ач Округляем вверх, для того что бы получить целое число и выбираем аккумуляторы глубокого разряда емкостью от 45 ампер-часов (Ач).

Виды солнечных батарей

Вне зависимости от типа солнечной панели, система оснащается следующими элементами:

• Контроллер солнечной батареи: электронное устройство, управляющее режимами работы, отвечающее за безопасность подключения. Без него система работать не будет.
• Аккумулятор (или целая батарея аккумуляторов): является своеобразным буфером, обеспечивающим непрерывность подачи электроэнергии, например, ночью. Можно использовать солнечную электростанцию и без него.
• Преобразователь постоянного тока в переменный, одновременно повышающий напряжение до необходимых 220 вольт. Если у вас нет потребителей переменного тока, можно обойтись без этого прибора.

Определившись с составом домашней электростанции, выбираем, какую панель использовать. За исключением инновационных моделей, которые находятся на стадии разработки, для потребителя доступны три типа:

• Монокристаллические. Пластины «напиливаются» из единого кристалла кремния. Имеют высокий КПД (до 22 %), и длительный срок службы. Гарантия большинства производителей составляет минимум 25 лет. Практически не меняет характеристик во время всего срока службы. Относительно высокая стоимость в сравнение с аналогами. За счет высокого КПД требуется меньшая площадь покрытия: соответственно упрощается монтаж. Характерная форма ячеек — квадрат со скошенными углами.
• Поликристаллические. Кристаллы расположены хаотично, зато процесс выращивание существенно дешевле. КПД ниже, чем у монокристаллов: порядка 18 %. Хуже работают при слабой освещенности (пасмурная погода). Имеют высокую прочность, не подвержены влиянию перепадов температур. Производство недорогое, что благоприятно сказывается на конечной стоимости. Для получения аналогичной мощности, потребуется большая площадь батарей, в сравнение с монокристаллами. Пластины занимают всю площадь поверхности, без скосов и промежутков.Моно и поликристаллические панели устанавливаются только в готовых защитных блоках. Как правило, сборка производится на заводе.
• Аморфные тонкопленочные панели разработаны относительно недавно. Это искусственно выращенные гибкие конструкции, которые практически не имеют ограничений по способу монтажа. Главное преимущество этого типа — гибкость и возможность интеграции в отделочные элементы зданий. Внешне панели напоминают тонированное стекло, их можно устанавливать в качестве элементов декора.КПД довольно низкий, до 12 %, зато аморфные панели работают даже при слабой освещенности. Стоимость такая же, как у кристаллов, но для аналогичной мощности потребуется большая площадь покрытия. Прочность не зависит от температуры, не теряют эффективность при нагреве.

Оформление разрешительной документации

Процесс получения всех необходимых документов состоит из нескольких этапов.

Этап №1. «Легализация» крыши.

Является наиболее сложным, поскольку требует юридического перевода кровли в собственность жильцов здания. Для этого необходимо:

• получить заключение о пригодности крыши для реконструкции в виде установки гелио оборудования (во многих старых зданиях сделать это может оказаться проблематично);
• одобрить перевод в разряд эксплуатируемых на собрании собственников – причем протокол должен быть подписан всеми без исключения владельцами квартир;
• многоэтажный дом, в котором будут установлены солнечные панели на крыше, перевести в требуемую категорию может только Росреестр, где будет осуществляться утверждение решения;
• если таковое будет получено, понадобится провести второе собрание – теперь достаточно будет присутствия 2/3 владельцев – где должна быть зафиксирована цель использования кровли;
• документ необходимо направить в институт жилищного проектирования, где будет создаваться инженерный проект;
• готовый документ должен быть утвержден Стройнадзором, а затем муниципальными властями.

Этап №2. Получение ТУ на подключение солнечных панелей в многоэтажном доме к электросети

Любая СЭС, согласно действующему законодательству, признается «нестандартной электроустановкой». Для получения разрешения владельцам понадобится:

• подать заявление на подключение к сетям в соответствующее отделение РЭМ;
• второе заявление на выделение дополнительной электромощности зданию;
• всю утвержденную на первом этапе документацию.

Поскольку разрешительная организация здесь только одна, согласование обычно происходит без проблем.

Подключение

Энергию, вырабатываемую батареей, нельзя использовать напрямую в каких-либо приборах. Для получения напряжения следует установить инвертор между панелью и сетью потребления. Существует три варианта подключения солнечных батарей:

1. Первый вариант схемы установки солнечных батарей предполагает автономное подключение. Данный способ является наиболее подходящим в тех местах, где отсутствует централизованная система электроснабжения. Автономную систему образуют аккумуляторные батареи с большой мощностью. Принцип их действия заключается в накапливании энергии в дневное время и солнечную погоду. После чего потоки направляются в сеть, когда наступает период недостаточного освещения.
2. Вторым способом является резервное подключение. Данный вариант используется там, где есть централизованная сеть энергообеспечения. Подключение резервного характера, как правило, исполняет роль дополнительного источника энергии и применяется в случаях, когда основные источники в силу каких-либо обстоятельств выходят из строя. Также данная система может быть использована для стабилизации электрического тока, проходящего по сети, в случае снижения его характеристик.
3. Третий вариант заключается в подключении к сети и предполагает выработку избыточной энергии солнца и последующего ее поступления в сеть для продажи.

Сколько сэкономим на фотоэлектрической батарее

Учитывая значительные инвестиции в фотоэлектрическую установку, нас интересует насколько выиграем в цене от её внедрения. Предполагая, что 5-киловаттная мини-электростанция будет установлена в доме, расположенном в средней полосе России и будет генерировать 4500 кВт/ч электроэнергии в год. Это соответствует среднему спросу на электричество для семьи из четырех человек.

Поэтому, если мы платим 6 руб. за кВт/ч, то сэкономим около 20000 руб. Это дает возмещение расходов примерно через 12 лет.

Этот расчет применяется к текущим ценам (на начало 2021 года) и действующим правилам. Трудно предвидеть как всё изменится в ближайшем и отдаленном будущем.

Варианты подключения

Не возникает вопросов при подключении одной панели: к соответствующим разъемам контроллера подсоединяют минус и плюс. Если же панелей много, их можно подсоединить:

параллельно, т.е. соединим между собой одноименные клеммы и, получив на выходе напряжение 12В;

последовательно, т.е. плюс первой соединить с минусом второй, а оставшиеся минус первой и плюс второй – к контроллеру. На выходе будет 24 В.

последовательно-параллельно, т.е. использовать смешанное подключение. Подразумевает такая схема, что несколько групп батарей соединены между собой. Внутри каждой из них панели соединены параллельно, а группы – последовательно. Эта схема на выходе дает самые оптимальные характеристики.

Разобраться детальнее с подключением альтернативных источников в доме поможет видео:

Такие электростанции с помощью аккумуляторных батарей накапливают для дома заряд Солнца и сохраняют его, резервируя в аккумуляторных банках. В Америке, Японии, европейских странах применяется нередко гибридное электроснабжение.

То есть, работают две схемы, одна из которых обслуживает оборудование низковольтное, питающееся от 12 В, другая схема – отвечает за бесперебойное снабжение энергией высоковольтного оборудования, работающего от 230 В.

Цена комплекта для дачи

Что касается цен на комплекты и отдельные панели, то они сильно разняться. Многое зависит от производителя, качества исполнения, мощность, разновидности панели и её КПД.

В среднем монокристаллические кремниевые модули мощностью 40─60 ватт и напряжением 12 вольт имеют цену около 5─7 тысяч рублей. Речь идёт о российских или китайских производителях. Поликристаллический модуль с напряжением 24 вольта и мощностью 260 ватт обойдётся в 17─18 тысяч рублей.

Полностью комплект для дачи 800 ватт, включающий две панели и 2 аккумулятора, стоит в среднем около 70 тысяч рублей. А если вы собираетесь купить автономную солнечную электростанцию, то образцы мощностью 1800 ватт стоят от 160 тысяч рублей.

Особенности установки.

Отопление от солнечных батарей в значительной мере зависит от правильности их установки. Предлагаем несколько советов, которые помогут обеспечить получение максимальной электроэнергии:

• необходимо проверить прочность поверхности, на которую планируется монтировать солнечные батареи;
• должна быть выполнена правильная их ориентация относительно солнца;
• необходимо установить правильный угол наклона;
• проверить, чтобы их не затеняли другие предметы.

Экран на батарею отопления своими руками. — здесь больше полезной информации.

Солнечные батареи для отопления дома рекомендуется монтировать на южном склоне крыши. В идеальном варианте их наклон желательно обеспечить в соответствии с географической широтой местности. Поверхность панелей в таком положение будет получать под прямым углом максимальный поток света. Тень от деревьев, соседних сооружений, от антенны. Ведь даже небольшой затененный участок будет значительно снижать эффективность выработки электроэнергии.

Определившись с участком монтажа солнечных панелей, необходимо проверить прочность кровельной конструкции. Если возникнут сомнения, тогда лучше усилить ее.

Вас заинтересует эта статья — Как выбрать электрокотел для отопления?

Во время эксплуатации производители рекомендуют производить периодическую очистку поверхности солнечных батарей от пыли, грязи, снега зимой. Так как это существенно влияет на их производительность.

Установка солнечных батарей, видео:

Правила установки солнечных панелей.

Производители солнечных батарей в основном поставляют в комплекте все необходимые элементы крепления для любого варианта монтажа. Поэтому установку панелей можно выполнить своими руками. Учитывая конструктивные особенности кровельной поверхности, существует несколько способов монтажа:

• наклонный – при любом угле наклона ската;
• горизонтальный – если плоская крыша;
• свободностоящий – располагают их на опорных специальных конструкциях;
• интегрированный – солнечные панели являются элементами конструкции здания.

При установке солнечных батарей на плоскую крышу необходимо обеспечить зазор между ними и поверхностью кровли. Это исключит нагрев светоприемных элементов и существенное снижение их производительности. На темных крышах желательно проложить светлое покрытие. Это обеспечит хорошее дополнительное рассеивание светового потока и будет препятствовать перегреву панелей. При установке батарей в несколько рядов между ними должно быть расстояние, составляющее 1,7 от высоты панелей.

Несмотря на простоту установки для ее выполнения желательно обратиться к специалистам

В этом случае вы получите качественный монтаж по всем правилам и главное – гарантийное сервисное обслуживание и ремонт на весь период эксплуатации, что немаловажно при высокой стоимости солнечных батарей

Этапы установки солнечных батарей

После того, как вы заготовили все необходимое для домашней электростанции, подобрали место и составили схему расположения панелей, переходите непосредственно к установке. Для этого:

Соберите каркас – для этого подойдут любые прочные материалы (сталь, алюминий или дерево). Желательно использовать долговечные варианты, так как электростанция прослужит вам не один год.
Рис. 9: Соберите каркас

В зависимости от места установки их можно изготавливать и собирать отдельно от монтажной площадки, но размеры должны учитывать габариты панелей заранее. Между крышей и батареей обязательно оставляйте воздушный зазор для вентиляции.

Если модули в панелях не спаяны между собой, обязательно произведите данную процедуру. Выполняйте ее крайне аккуратно, так как хрупкие детали можно легко повредить.
Рис. 10: спаяйте модули

Если вы приобрели готовые панели, в которых ничего спаивать не нужно, сразу переходите к монтажу.

Установка готовых солнечных батарей не требует дополнительных манипуляций – главное надежно зафиксировать их на каркасе.
Рис. 11: установите панели

Если вы собираете их из модулей, изготовьте основание из диэлектрического материала с отверстиями для вентиляции, установите клеевую основу и закройте герметичной прозрачной крышкой.

• Припаяйте соединительные провода – панели между собой могут соединяться как последовательно, так и параллельно, но главное, не забудьте установить запирающий диод в цепь питания каждой из них. Это предотвратит обратный разряд аккумулятора в цепь модуля после захода солнца.
• Подключите солнечную батарею к остальным элементам домашней электростанции.

Следует отметить, что положение солнца летом и зимой кардинально отличается, поэтому весьма эффективно выполнять регулировку угла наклона. Для этого можно предусмотреть соответствующий подвижный механизм в каркасе или опорном кронштейне.

Можно ли оптимизировать солнечные панели для работы зимой?

Зимой оптимальный угол наклона к горизонту как солнечных батарей, так и солнечных коллекторов будет больше, из-за того, что Солнце зимой более низко над горизонтом. Для того, чтобы получать максимальное количество энергии и зимой, нужно менять угол наклона солнечных батарей или коллекторов. В нашем ассортименте есть специальные монтажные конструкции для солнечных батарей, которые позволяют менять угол наклона в пределах 15-30 или 30-60 градусов. Еще больше энергии можно получить при помощи трекеров, которые следят за ходом Солнца в течение дня. Однако, большинство систем установлены с фиксированным углом наклона (особенно это относится к солнечным коллекторам, т.к. у них сложнее менять угол наклона из-за трубопроводов). Значения углов наклона для максимальной выработки энергии в различные сезоны года и в среднем за год рассматривается в статьях Угол наклона и направление и Натурные испытания оптимального угла установки СБ.

Влияние снега на работу солнечных батарей

Проблемы, которые может причинить снег солнечным батареям, обычно минимальны

Однако, нужно обратить внимание на следующие моменты, если в вашем регионе снежные зимы и у вас на крыше установлены солнечные батареи:. Чистка солнечных батарей от снега — при правильной установке занимает не больше времени, чем расчистка от снега дорожек

Чистка солнечных батарей от снега — при правильной установке занимает не больше времени, чем расчистка от снега дорожек

1. Все солнечные панели рассчитаны выдерживать определенный вес, и снеговая нагрузка обычно гораздо меньше максимально допустимой. Все солнечные панели тестируются под давлением на производстве, чтобы быть уверенным в их сроке службе и качестве. Посмотрите на характеристики солнечной панели, обычно в спецификации указывается максимальный вес, который может выдержать солнечная панель.
2. Если снег закрывает солнечные панели, они не могут производить электричество — но для решения этой проблемы достаточно почистить солнечную батарею специальным оборудованием. Солнечным панелям нужен солнечный свет, чтобы производить электроэнергию. В большинстве случаев солнечные панели устанавливаются под определенным углом, который обеспечивает естественный сход снега с солнечных панелей. Вы можете ускорить этот процесс при помощи ручной очистки снега специальными щетками, которые не повреждают и не царапают солнечные панели.
3. Морозная солнечная погода повышает выработку энергии солнечными батареями. Пока светит солнце на панели, они вырабатывают электроэнергию, зимой даже лучше, чем летом. Это значит, за 1 час солнечной погоды ваши солнечные панели зимой выработают больше энергии, чем за тот же час, но летом. Общее количество энергии, конечно же, будет меньше, потому что зимой день намного короче, чем летом, и солнечных дней меньше.

Можно ли надеяться на солнечные батареи зимой?

К сожалению, солнечные батареи и коллекторы не смогут обеспечить вас достаточным количеством энергии в зимнее время. Но некоторые системы работают на удивление эффективно и зимой.

Не надо надеяться на то, что солнечные батареи или коллекторы обеспечат ваши потребности в горячей воде или отоплении, но они помогут существенно сэкономить вам на счетах за электричество. Настолько, что ваша система окупится менее, чем за 10 лет. А если вы не подключены к электросетям и используете генератор для получения электричества, то фотоэлектрическая система окупится за срок от нескольких месяцев до 2-3 лет в зависимости от стоимости топлива и ваших затрат на капитальный ремонт или замену топливного генератора.

Даже с учетом того, что зимой на большей части России приход солнечной радиации снижается, вложения в солнечную энергосистему продолжает оставаться доходным. Более того, есть регионы, где приход солнечной радиации зимой даже больше, чем летом (например, Дальний Восток). В любом случае, солнечные батареи позволяют экономить на платежах за электроэнергию круглый год.

Эта статья прочитана 20142 раз(а)!

Преимущества солнечных батарей

Солнечная энергия — это перспективное направление, которое постоянно развивается. Они имеют несколько основных достоинств. Удобство использования, долгий срок службы, безопасность и доступность.

Положительные стороны применение данной разновидности аккумуляторных батарей:

• Возобновляемость – этот источник энергии практически не имеет ограничений притом бесплатный. По крайней мере на ближайшие 6.5 миллиардов лет. Нужно подобрать оборудование, установить его и использовать по назначению (в частном доме или коттеджном участке).
• Обильность – Поверхность земли в среднем получает около 120 тысяч терравват энергии что в 20 раз превышает нынешнее энергопотребление. Солнечные батареи для коттеджей или частных домов имеют огромный потенциал для использования.
• Постоянство – солнечная энергия постоянна поэтому человечеству не грозит перерасход в процессе ее использования.
• Доступность – солнечная энергия может вырабатывать на любой территории, при наличии естественного света. При этом чаще всего она применяется для отопления жилища.
• Экологическая чистота – солнечная энергетика является перспективной отраслью, которая в будущем заменит электростанции, работающие на невозобновляемых ресурсах: газ, торф, уголь и нефть. Безопасны для здоровья людей и домашних животных.

• При производстве панелей и монтаже солнечных электростанций в атмосферу не происходят значительные выбросы вредных или токсичных веществ.
• Бесшумность – выработка электроэнергии производится практически бесшумно, и поэтому этот вид электростанций лучше ветровых электростанций. Их работа сопровождается постоянным гулом из-за чего оборудование быстро выходит из строя, а сотрудники должны делать частые перерывы на отдых.
• Экономичность – при использовании солнечных батарей владельцы недвижимости ощущают значительное снижение коммунальных расходов на электроэнергию. Панели имеют долгий срок службы – производитель дает гарантию на панели от 20 до 25 лет. При этом обслуживание всей электростанции сводится к периодической (раз в 5-6 месяцев) очистке поверхностей панелей от грязи и пыли

Виды солнечных батарей

• Тонкопленочные. Недорогой вариант, тонкие пленки, которые можно натягивать буквально во всех подходящих местах. Неприхотливы, могут работать при облачной погоде. И даже при неблагоприятных погодных условиях. Однако для получения эффективного источника энергии придется подумать о больших пространствах для солнечной батареи. Поскольку тонкопленочные панели требуют много места.
• Монокристаллические. Состоят из ячеек, заполненных силиконом, отлично гидроизолированы. Поэтому они подходят для размещения на крыше. Причем даже на теневой стороне они способны собирать рассеянный солнечный свет, конечно, с меньшей отдачей. Поскольку такие устройства имеют небольшой вес, то установить их может даже один человек. Впрочем, есть существенный минус солнечных батарей монокристаллических — при облачной погоде они не работают.
• Поликристаллические. Кристаллы, составляющие эти панели, расположены разнонаправлено, что позволяет им собирать солнечный свет любой интенсивности. Фото именно этого вида батарей чаще всего можно встретить в рекламах – синего цвета, очень эффектные.

Классификация солнечных панелей

Такой вариант отлично подходит как альтернативный источник энергии в частном доме. Он способствует снижению необходимости в покупке электричества у энергетических компаний.