Выбираем и подключаем солнечные панели/батареи: расчет и установка своими рукам

Солнечные батареи для частных домов становятся все более популярными среди альтернативных источников электроэнергии. Помимо независимости от недостатков централизованной электросети и экономии на оплате коммунальных услуг, этому способствует растущая эффективность и доступность самодельных солнечных электростанций.

Особенности современных солнечных панелей

Преобразование солнечного света в электричество давно утратило статус новизны. Однако в бытовых условиях этот источник электроэнергии долгое время оставался без внимания из-за низкого КПД, недоступности и дороговизны устройств. Сегодня любой домовладелец может собрать и установить солнечные батареи для дома своими руками, без долгих поисков необходимых элементов и без серьезного удара по семейному бюджету.

Преимущества перед устаревшими моделями

Солнечные панели являются основным элементом солнечных электростанций. С развитием техники повысилась их эффективность, изменился внешний вид, улучшилось сопутствующее оборудование, снизилась их стоимость. Для их установки требуется меньше места, а блоки из фольги можно размещать на стенах дома, неровных поверхностях и даже окнах. В то время как первые домашние модели имели КПД всего 5%, современные модели колеблются от 15 до 17%, а лучшие модели достигают 22% и более.

Что это такое солнечные батареи и как они работают

Солнечные панели работают путем фотопреобразования солнечной энергии в электричество. Эти устройства основаны на фотогальванических элементах, состоящих из пары поляризованных кристаллов кремния, один из которых покрыт фосфором, а другой — бором. Когда светит солнце, между пластинами создается разность потенциалов с активным движением электронов и дырок, что сопровождается образованием постоянного напряжения.

Такие звенья, соединенные последовательно и параллельно, образуют наборы, размещенные на пластинах и ограниченные рамой.

Как устроены

Солнечная батарея устроена следующим образом. Светочувствительная панель, вырабатывающая постоянный ток, соединена проводами с контроллером. В этом элементе схемы вырабатывается стабилизированное постоянное напряжение 12В. С этого устройства ток поступает на аккумуляторы и инвертор, где повторно преобразуется, получая параметры стандартной домашней сети (220В).

Производство

Основные различия солнечных панелей

Для преобразования солнечной энергии используются четыре основных типа панелей:

1. Поликристаллический кремний. Их можно узнать по антибликовому стеклу, стеклу и поликристаллической конструкции. Отсутствие сложностей в производстве приводит к относительно низкой стоимости. При низком КПД они вырабатывают электроэнергию даже в пасмурную погоду. Однако они чувствительны к высоким температурам и не имеют длительного срока службы.
2. Монокристаллический кремний. Конструктивно аналогичны поликристаллическим, но дополнены стальными пластинами, выполняющими роль теплоотводов. Достаточно высокий КПД (до 20%). Никаких проблем при сборке они не создают. Однако при малейшем затенении они полностью теряют свою эффективность. Это требует сложного производственного процесса, что способствует высокой цене.
3. Мультикристаллический кремний. Они сочетают в себе черты первых двух типов. Они более доступны по цене из-за упрощенного производственного процесса.
4. Фольга (свернуть). Его можно размещать на крышах, стенах и других поверхностях. Он позволяет быстро охватить большие площади. Его легко резать для получения панелей любой формы и размера. Не очень эффективные, но они постоянно развиваются и считаются наиболее перспективным вариантом.

Основные критерии выбора системы для каждого случая

Выбирая солнечную электростанцию ​​для дома или дачи, учитывайте следующее:

• Мощность, вырабатываемая аккумулятором, должна превышать общую мощность нагрузки не менее чем на 20 %.
• Для районов с высокой круглогодичной солнечной активностью монокристаллические панели являются лучшим выбором, а поликристаллические панели — лучшим выбором при частой облачности.
• Если батареи размещены на крыше, рассчитайте площадь крыши и сравните, сколько солнечных панелей каждого типа можно разместить в этом пространстве для оптимальной энергоэффективности.
• При размещении батарей на крыше учитывайте их вес и позаботьтесь об укреплении крыши.

Дополнительно следует обратить внимание на энергоэффективность, температурный коэффициент и гарантийный срок, который варьируется от 5 до 10 лет в зависимости от типа устройства, а также того, что входит в комплект.

Южная сторона скатной крыши с уклоном 30-45⁰ считается наиболее подходящим местом для солнечных батарей. При меньшем уклоне необходимый угол делают с помощью подпорок.

Лучшие солнечные панели: обзор 6 комплектов за 2020 год

Из-за разнообразия производителей, типов, полезности и доступности трудно определить, какие солнечные панели лучше. Это довольно сложно. По мнению экспертов, в первую шестерку в 2020 году входят:

• МАКСЕОН-3. Панели SUNPOWER, для которых характерна монокристаллическая структура. Благодаря уникальному расположению и взаимосвязи активных элементов они занимают относительно небольшую площадь. Лидер по экономичности среди серийных моделей (22,1%).

• ЛП72-375М ПРОЦ. Продукт японского бренда LEAPTON SOLAR. Содержит очищенные монокристаллы, связанные по стандарту IBM 5. Характеризуется высоким КПД (до 19,1%). Каждая панель с размерами 1960Х992 мм вырабатывает мощность до 375 Вт. Средняя цена 12 тысяч рублей.

• LG NeOn 340 Вт. Разработка известного корейского бренда, состоящая из 60 квадратных секторов с двенадцатью токопроводящими дорожками, что соответствует стандарту IBM 12. При габаритах 1686Х1016мм обеспечивает выходную мощность 340Вт. КПД — 19,8%. Цена — от 18 тысяч рублей.
• Санфорте PM096B00 333 Вт. Создателем является тайваньская компания BenQ. Каждый из модулей размером 1559Х1046 мм, содержащий 96 ячеек, обеспечивает до 333 Вт энергии. Своей высокой эффективностью (20,4%) мы обязаны уникальной технологии IBC. Цена — от 41 тысячи рублей.

Полные инструкции для панели можно найти здесь. Загрузите pdf-файл.

• JAM72S03-375/PR 375. Представитель китайского бренда JA Solar. Она состоит из 144 ячеек HalfCell, соединенных в соответствии со стандартом IBM Standard 5. Панель имеет размеры 2000×991 мм и генерирует 375 Вт энергии. Цена около 15,5 тысяч. рублей.

Подробную спецификацию этой серии панелей можно скачать здесь.

• Энергия АХП120-12-156-290. Уникальные панели бюджетного сегмента производства AXIOMA. Содержит 12 токопроводящих шин. При КПД 17,5% они обходятся покупателю от 7,2 тыс. злотых. рублей за штуку.

Подключение панелей своими руками

Перед подключением солнечной панели следует ознакомиться с ее схемой и параметрами, а также учесть

• Окрестности. Место установки панелей не должно быть затенено соседними деревьями или другими постройками;
• угол наклона. Оптимальная энергоэффективность достигается при наклоне панелей в пределах 30-45⁰. Если поверхности кровли не соответствуют этим параметрам, используется стропильная ферма или снимается часть кровельного материала;
• ориентация. Для максимальной эффективности панели должны находиться под прямыми солнечными лучами большую часть светового дня, что соответствует южному направлению;
• инсоляция. Этот параметр представлен уровнем солнечной радиации на конкретном участке земной поверхности. Это зависит от сезона. Определяет, сколько заряда батареи доступно в данный сезон. Значение инсоляции прямо пропорционально размеру и количеству панелей, необходимых для дома;
• напольные весы. Солнечные панели, собранные в батарею, имеют достаточно большую массу, что может негативно сказаться на кровле и стропильной системе;
• легкий доступ. При правильной и безопасной установке обслуживание солнечных панелей ограничивается очисткой поверхности от грязи и снега.

При установке солнечных панелей на гладких крышах следует позаботиться о воздушном зазоре. Недостаточное рассеивание тепла может вызвать провал системы.

Как рассчитать сколько кВт нужно

Для расчета эффективности солнечных батарей необходимо иметь информацию о потребляемой электричестве. Среднее значение, измеренное в кВтч, может быть рассчитано на основе ежемесячного СМИ СМИ.

Номинальная мощность панелей соответствует идеальным условиям (чистое небо и прямое солнце). Светлая облачность и дымка уменьшает эффективность коэффициента 2 к 3. в пасмурной погоде, количество произведенного энергии снижается на коэффициент 15-20. Аккумуляторы работают на 100% не более 7 часов в день, а утром и вечером это значение падает до 20-30%.

Для матрицы киловата ежемесячное производство электроэнергии рассчитывается по формуле: 1x7x30 = 210 кВт. Энергия утром и вечером может быть опущена из-за возможного облака.

Для определения эффективности солнечных батарей:

• Среднесуточное потребление электроэнергии рассчитано;
• делится на 7;
• Это 40%, что относится к потерям в батареях и инверторами;
• При использовании PWM-контроллера еще 20% увеличивается.

На самом деле, формула выглядит следующим образом: х: 30: 7 + х: 30: 7х0,4 + х: 30: 7х0,2. Где X — электричество, потребляемое в течение месяца. Этот результат соответствует летний сезон. Поскольку эффективность солнечных батарей падает осенью и весной, это значение должно быть увеличено на чуть на 50%. Зимой используйте бензиновый или ветрогенератор с той же мощностью для поддержки солнечных батарей.

Правильно установленные солнечные панели и оптимально выбранные устройства могут предоставлять электрическую энергию для жилья не менее 25 лет. Инвестиции на солнечную панель просят 3-4 года.