Меню

Солнечная электростанция для частного дома без аккумулятора



Солнечная электростанция на дом 200 м2 своими руками.

Частенько в сети проскакивают сообщения о борьбе за экологию, развитие альтернативных источников энергии. Иногда даже проводят репортажи о том, как в заброшенной деревне сделали солнечную электростанцию, чтобы местные жители могли пользоваться благами цивилизации не 2-3 часа в сутки, пока работает генератор, а постоянно.

Но это всё как-то далеко от нашей жизни, поэтому я решил на своем примере показать и рассказать, как устроена и как работает солнечная электростанция для частного дома. Расскажу обо всех этапах: от идеи до включения всех приборов, а также поделюсь опытом эксплуатации. Статья получится немаленькая, поэтому кто не любит много букв могут посмотреть ролик.

Там я постарался рассказать то же самое, но будет видно, как я все это сам собираю.

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

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

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

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

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

Типы солнечных электростанций

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

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

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

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

Автономная Солнечная Электростанция – этот тип электростанции позволяет жить полностью независимо от внешних электросетей. Она может включать в себя больше 4 стандартных элементов: солнечные панели, солнечный контроллер, АКБ, инвертор. Дополнительно к этому, а иногда вместо солнечных панелей, может быть установлена ГидроЭлектроСтанция малой мощности, ветряная электростанция, генератор (дизельный, газовый или бензиновый). Как правило, на таких объектах присутствует генератор, поскольку может не быть солнца и ветра, а запас энергии в аккумуляторах не бесконечен – в этом случае генератор запускается и обеспечивает энергией весь объект, попутно заряжая АКБ. Такая электростанция легко трансформируется в гибридную, при подключении внешней электросети, если инвертор обладает этими функциями. Основное отличие автономного инвертора от гибридного – это то, что он не умеет подмешивать энергию от солнечных панелей к энергии из внешней сети. При этом гибридный инвертор, наоборот, умеет работать в качестве автономного, если внешняя сеть будет отключена. Как правило, гибридные инверторы соразмерны по цене с полностью автономными, а если и отличаются, то несущественно.

Что такое солнечный контроллер?

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

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

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

Читайте также:  Размер аккумулятора солнечной батареи

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

Источник

С аккумуляторами или без?

Если вы планируете систему электроснабжения с солнечными батареями, у вас есть выбор — сделать ее без аккумуляторов, или с аккумуляторами. Для правильного выбора необходимо ответить на следующие 3 вопроса:

В большинстве мест, где сети новые, перерывы в электроснабжении бывают редко и ненадолго. Исключение составляют изношенные сети, сельские сети, а также удаленные районы с протяжёнными сетями. В этих случаях вероятность повреждения линий электропередач (ЛЭП) и аварий на линиях резко возрастает. Причинами могут быть как перегрузка оборудования, так и природные явления — бури, ураганы, ледяные дожди, мокрый снег и т.п. В удалённых местах сетям требуется больше времени, чтобы устранить неполадки. Более того, электросети обычно в первую очередь чинят неполадки на участках, которые питают много потребителей, а если ваш участок ЛЭП питает только несколько домов и они расположены достаточно далеко — вы можете ждать ремонта довольно долго.

  1. Как часто у меня бывают перерывы в электроснабжении?
  2. Как долго бывают типичные аварии в электросетях?
  3. Насколько аварии в сетях влияют на мою жизнь?

Более важно учитывать длительность перерывов в электроснабжении, чем их частоту. При перерывах, скажем, менее 15 минут, обычно ничего страшного не происходит — вам только нужно иметь бесперебойник для своего компьютера, чтобы не потерять данные. Если же перерывы в электроснабжении растягиваются на полдня-день и более, то вам необходимо установить аккумуляторную систему бесперебойного электроснабжения, которая обеспечит вам энергию для системы отопления, насосов, освещение и других важных потребителей. Желательно иметь в составе такой системы и солнечные батареи или ветроустановку. Если же перерывы в электроснабжении превышают несколько дней, то вам обязательно нужен дополнительный источник энергии — солнечные батареи и/или ветрогенератор,- а также резервный жидкотопливный генератор.

Конечно, очень важно, как сильно влияют перерывы в электроснабжении на ваш стиль жизни. Если сеть пропадает несколько раз в год на несколько минут и переустановить часы не является для вас большой проблемой — то безаккумуляторная система солнечного электроснабжения — как раз то, что вам нужно. Более того, некоторые люди рассматривают нечастые перерывы в электроснабжении как развлечение — можно устроить раз-два в году ужин при свечах вместо того, чтобы в течение всего года заботиться о состоянии аккумуляторной батареи.

С точки зрения производительности, безаккумуляторная система производит больше электроэнергии, чем аккумуляторная. Во-первых, часть энергии будет теряться на заряд-разряд аккумулятора (до 20%), часть энергии теряется в менее эффективных батарейных инверторах и контроллерах заряда. См. более подробно здесь. Однако, вследствие того, что в солнечных аккумуляторных соединенных с сетью системах аккумуляторы редко сильно разряжаются, то выигрыш по сравнению с аккумуляторными системами может быть не более, чем 5-10%. А вот ветряные соединенные с сетью системы могут значительно превосходить в выработке батарейные системы — см. ниже.

Если безаккумуляторная система — это то, что вам нужно, то следующий вопрос — какой источник энергии использовать — солнце, ветер или текущую воду?

Солнечные фотоэлектрические системы, соединенные с сетью

По сравнению с батарейными соединенными с сетью системами, безаккумуляторная система может быть дешевле на 40-50% за счет отсутствия аккумуляторов и связанных с ними частей системы. Кроме существенных капитальных вложений при установке батарейной системы, нужно менять аккумуляторы примерно каждые 7-8 лет. Это еще более снижает привлекательность соединенных с сетью батарейных систем. Более того, очень трудно предсказать стоимость АКБ через 7-8 лет, т.к. стоимость свинца за последние несколько лет возросла в 3 раза (после ее падения во время кризиса 2008 года цена постоянно растет и сейчас она превысила предкризисный уровень).

Безаккумуляторные сетевые системы обычно рассчитаны на высокое напряжение. Это существенно снижает требования к сечению проводов и, соответственно, уменьшает их цену. Можно повысить эффективность батарейных систем за счет применения MPPT контроллеров, а также запрета на подзаряд аккумуляторов в ночное время (без этой функции АБ будут заряжаться ночью от сети). Другой вариант — использовать сетевые инверторы вместо контроллеров заряда совместно со специальными батарейными инверторами, которые могут заряжать АБ с выхода (Xtender, SMA Sunny Island, Rich Electric, МАП Энергия Гибрид — см. раздел Инверторы для более подробной информации об этих инверторах).

Системы соединенные с сетью с аккумуляторами

Большинство аккумуляторных соединенных с сетью систем имеют в своем составе относительно маленькие аккумуляторы. При определении необходимой емкости АКБ здесь нужно ориентироваться только на потребности в энергии во время перерыва в электроснабжении — а они могут быть небольшие, так как во время аварий на ЛЭП можно существенно снизить энергопотребление в доме. В соединенных с сетью системах можно использовать более дешевые AGM аккумуляторы. Герметичные АКБ не требуют обслуживания, что тоже может снизить стоимость эксплуатации вашей резервно-сетевой солнечной системы.

Существуют 2 основных способа построения резервно-сетевой фотоэлектрической системы.

  1. С использованием контроллеров заряда постоянного тока и батарейных инверторов, которые могут направлять излишки солнечного электричества в сеть, если аккумуляторы полностью заряжены. К таким инверторам относятся последние модели инверторов Outback (с буквой G в названии — grid-interactive), инверторы Xantrex XW, SMA, Steca Xtender.
  2. С использованием сетевых фотоэлектрических инверторов и специальных батарейных инверторов, которые могут не только направлять излишки энергии от АБ в сеть, но и заряжать АБ с выхода инвертора. Т.е. сетевой инвертор присоединяется к выходу (а не ко входу) батарейного инвертора. Это позволяет существенно снизить потери в системе и повысить выработку энергии. Более подробно — см. на страничке Автономные и резервные системы электроснабжения с соединением на стороне переменного тока

Во втором случае резервная система может быть преобразована из сетевой безаккумуляторной системы. Т.е. есть возможность сначала установить сетевые инверторы и солнечные батареи, а затем, в случае необходимости обеспечивать резервное электропитание, добавить батарейный инвертор с аккумуляторами. При этом не понадобится менять проводку и перекоммутировать солнечные батареи.

При пропадании напряжения в сети, оба инвертора отключаются от сети. Если АБ полностью заряжены, такой специальный батарейный инвертор отключает сетевой фотоэлектрический инвертор для защиты АБ от перезаряда. Также, вместо этого возможно использовать дополнительные контакты инвертора для включения дополнительной нагрузки (например, нагревателей и т.п.), чтобы не терять ни одного кВт*ч от ваших солнечных батарей.

Более подробно по схемотехнике систем электроснабжения с солнечными батареями можно почитать в статье «Методы построения систем«

Ветроэлектрические системы, соединенные с сетью

Соединенные с сетью ветроэлектрические установки — это наиболее быстро развивающийся сегмент рынка малых ветроустановок. Теперь ветроустановки могут использоваться не только в автономных системах, но и в обычных, соединенных с сетью, домах.

Те же самые аргументы по необходимости использования аккумуляторов в системе, которые были приведены для солнечных систем, можно отнести и к ветроэлектрическим системам. Большинство ветротурбин, рассчитанных на работу параллельно с сетью, имеют выходное напряжение гораздо выше, чем у ветротурбин, рассчитанных на работу с аккумуляторами — это обычно более 200В против 12-48В. Такое высокое напряжение также позволяет уменьшить сечение соединительных проводов и уменьшить их стоимость.

Вследствие большей неравномерности выработки энергии у ветрогенераторов по сравнению с фотоэлектрическими модулями, соединенных с сетью ветрогенераторы могут выработать гораздо больше энергии, чем соединенные с аккумуляторами. Также, большинство соединенных с сетью ветрогенераторов используют инверторы со слежением за точкой максимальной мощности, что может повысить выработку ветроустановки на 20-50%!

Читайте также:  Аккумулятор для фольксваген пассат б6 оригинал

Есть несколько типов инверторов для соединенных с сетью ветроустановок. Наиболее известные — SMA Windy Boy, которые являются модификацией успешного фотоэлектрического инвертора Sunny Boy. Эти модификации позволили успевать отслеживать резкие колебания в выработке энергии, присущие ветроустановкам.

Windy Boy требует применения дополнительного устройства между ветротурбиной и инвертором, которое защищает его от перенапряжений. Обычно это устройство с выпрямителем и контроллером балластной нагрузки, которые направляет излишки энергии на нагреватель. Вероятность перенапряжения может возникнуть если ветер сильный, а сеть пропала и не может принять излишки энергии. Также, контроллер необходим для запуска ветрогенератора, когда инвертор еще не включен на генерацию в сеть и до достижения устойчивой выработки используется ШИМ для поддержания напряжения в пределах допустимого. Некоторые турбины используют механические регуляторы для поддержания напряжения в пределах допустимого.

Выводы

Решение о типе вашей системе электроснабжения должно приниматься исходя из ваших конкретных потребностей. Конечно, безаккумуляторная система электроснабжения с солнечными батареями и/или ветроустановкой будет существенно дешевле и надежнее, и потребует гораздо меньших затрат на техническое обслуживание и поддержание системы в работоспособном состоянии. Однако реалии централизованного электроснабжения в России таковы, что резервное электроснабжение необходимо в большинстве случаев. Исключением может быть дом в городской черте, но обычно солнечные батареи устанавливают за городом.

Поэтому, даже если вы устанавливаете систему соединенную с сетью, резервное электроснабжение все равно вам будет необходимо. Наши специалисты помогут рассчитать вам оптимальную систему и подобрать оборудование, которое за минимальные деньги обеспечит вам как экономию электроэнергии, так и электроснабжение во время аварий в электрических сетях. Заполните форму заявки «Подберите мне оборудование» и получите квалицифированное коммерческое предложение в кратчайшие сроки.

Источник

Использование солнечных панелей без аккумулятора

Содержание

  1. Зачем отказываться от аккумуляторов
  2. Можно ли использовать солнечные панели без аккумулятора
  3. А можно ли обойтись без инвертора?
  4. Где выгодно использовать солнечные
    панели без аккумулятора

С появлением солнечных батарей для преобразования энергии солнца в электрическую стала рассматриваться возможность использовать солнечные панели без аккумулятора. Все дело в том, что АКБ влекут дополнительные затраты. Будет ли выгодным отказ от их использования – рассмотрим ниже.

Зачем отказываться от аккумуляторов

Система, в которую включен АКБ, обеспечивает непрерывную подачу энергии. Будет ли подача действовать всю ночь – зависит от ёмкости и вместительности аккумулятора. Преимущество солнечной системы с АКБ – непрерывная подача энергии в рамках доступного резерва.

В то же время она обладает следующими недостатками:

  • высокая стоимость АКБ ( от 11 000 р.) и стабильный рост цены аккумуляторов;
  • снижается КПД системы, т.к. энергия теряется при заряде-разряде батареи;
  • короткий срок службы аккумуляторов (при большой нагрузке – 1-2 года);
  • необходимость замены аккумуляторов влечет дополнительные расходы;
  • утилизация АКБ доступна не в каждом регионе.

Можно ли использовать солнечные панели без аккумулятора

Да, но важно понимать, что солнечные батареи без аккумулятора работают только тогда, когда светит Солнце. Ночью и во время облачности энергия от них перестанет поступать.

Солнечные системы без использования аккумуляторов актуальны как резервный источник энергии. При хороших погодных условиях он может стать постоянным. Возможность включения его в цепь с центральным электроснабжением обеспечит непрерывную подачу энергии с ощутимой экономией средств.

Отказ от аккумуляторов целесообразен только, если солнечная система будет работать в связке с центральным электроснабжением.

По сравнению с аккумуляторными, солнечные панели без использования аккумуляторов обладают следующими преимуществами:

  • низкая стоимость установки;
  • меньше компонентов для обслуживания;
  • экономия на счетах за электроэнергию;
  • экологически чистое производство энергии.

В первую очередь, обдумывая такой вариант необходимо определиться со следующими параметрами:

  • частота перебоев электроснабжения (внезапные отключения электричества);
  • влияние таких перебоев на вашу деятельность.

Если перебои с электроэнергией происходят часто, и они критичны (например, к компьютеру не подключен аппарат бесперебойного питания), солнечные панели без АКБ не подойдут.

А можно ли обойтись без инвертора?

Такой подход сомнителен и может работать только в частных случаях. Как минимум, из-за того, что в этом случае на розетках будет постоянный ток, а большинство электроприборов рассчитано на работу с переменным.

Тем не менее, обратите внимание на видео ниже. Авторы смогли запитать кофеварку с ТЭНом и устройства с блоками питания.

Где выгодно использовать солнечные панели без аккумулятора

Использование солнечных батарей без АКБ подойдет в том случае, если этот источник питания не является единственным. И настроено автоматическое переключение с одного на другой, причем для экономии на счетах приоритетным должен быть солнечный источник. В этом случае, когда Солнце будет заходить за облака, или наступит ночь, электропитание пойдет от другого поставщика (например, центральное электроснабжение). А в ясные дни можно пользоваться солнечной энергией и без АКБ.

Этот материал был полезен?

  • Да 67%, 2 голоса 2 голоса 67% 2 голоса — 67% из всех голосов
  • Да, но нужны подробности 33%, 1 голос 1 голос 33% 1 голос — 33% из всех голосов
  • Нет 0%, 0 голосов 0 голосов 0 голосов — 0% из всех голосов

Источник

Солнечные панели для частного дома: поставь светло себе на службу

Использовать в частных домах и даже дачных домиках альтернативные источники энергии сегодня стало модной тенденцией. Впрочем, это достаточно практично и, как правило, выгодно. Первенство среди таких устройств получили солнечные панели для частного ома (солнечные батареи, солнечные электростанции). Связано это с ежегодным ростом (весьма солидным) производства, снижением цен, многочисленными наработками, упрощающими подбор оборудования и построение систем.

Содержание

  1. Что это?
  2. Критерии выбора
  3. Структура домашней солнечной электростанции
  4. Зависимый от сети вариант (электростанция, ведомая сетью)
  5. Автономная схема
  6. Полуавтономная (гибридная) система
  7. Виды
  8. Монокристаллические
  9. Поликристаллические модули
  10. Аморфные
  11. Остальные
  12. Мощность и количество
  13. Напряжение
  14. Установка
  15. Оборудование для солнечной электростанции
  16. Аккумуляторы
  17. Контроллер панелей
  18. Инвертор
  19. Частые вопросы
  20. Видео-советы по подключению

Что это?

Основу любой системы составляют солнечные панели. Они выполняют роль основного источника энергии и, зачастую, становятся наиболее дорогой составляющей.

От их взвешенного выбора зависит:

  • производительность домашней электростанции;
  • объемы и стоимость работ по монтажу и обслуживанию;
  • цена покупки;
  • характеристики остальных звеньев.

Критерии выбора

Единственным критерием при проектировании домашней электростанции и выборе оборудования для нее должна стать целесообразность.

Однако понятие это широкое, для его понимания потребуется учет многих факторов:

  • Средней и максимальной потребляемой мощности.
  • Производительности солнечных модулей.
  • Наличия стационарной электросети и режима совместной с ней работы.
  • Географического положения местности и климатических условий.
  • Финансовых возможностей владельца дома.

Структура домашней солнечной электростанции

Определяется двумя основными положениями:

  1. Целью создания и использования.
  2. Работой совместно со стационарными электросетями.

Соответственно, рассматривать можно 3 варианта организации солнечного электроснабжения дома:

  1. Зависимый от электросети.
  2. Полуавтономный с резервированием.
  3. Полностью автономный.

Зависимый от сети вариант (электростанция, ведомая сетью)

Такая электростанция строится по простейшей схеме. В ее состав входят:

  • Солнечные панели в качестве альтернативного источника энергии.
  • Инвертор, преобразующий постоянное напряжение на выходе фотоэлементов в переменное напряжение для потребителей.

Гелиобатареи подключаются на вход инвертора. Его выход соединен с сетью (после счетчика). Основная особенность схемы – отсутствие промежуточных накопителей энергии (аккумуляторов) и устройства для их заряда.

При такой структуре приборы в доме потребляют электроэнергию от солнечных элементов через инвертор. Недостаток мощности восполняется сетью, и, наоборот, ее избыток (например, когда батареи работают в номинальном режиме, а потребители выключены), сбрасывается в сеть.

Достоинства такой схемы:

  • Минимальная стоимость по сравнению с другими вариантами.
  • Простота настройки и регулировки.

Есть у нее и серьезный недостаток – при отсутствии сетевого напряжения (во время отключения электроэнергии) система не работает.

Читайте также:  Десульфатация аккумулятора обратной полярностью

Мнение эксперта Торсунов Павел Максимович Если в доме установлен реверсивный счетчик, применение такого устройства становится еще выгоднее – за счет генерации в сеть можно не только снизить общую стоимость потребленной домом электроэнергии, но и выйти на положительный баланс. С другой стороны, нереверсивные счетчики, как правило, подсчитывают киловатты «по модулю». В этом случае отданная мощность будет учтена как потребленная, и экономический эффект от применения солнечной электростанции окажется практически нулевым.

Автономная схема

В этой системе отсутствует сеть, а электроснабжение дом полностью производится от солнечных батарей.

Такой функционал диктует схему построения:

  • Источник энергии – солнечные панели.
  • Накопитель (аккумулятор) – берет на себя питание потребителей, когда батареи не вырабатывают электроэнергию (например, в ночное время).
  • Контроллер заряда аккумуляторов – устройств, управляющее зарядом накопителей и потребление энергии от фотопанелей.
  • Инвертор, как и в предыдущем варианте, преобразующий постоянное напряжение в переменное.

Система работает следующим образом:

  • При наличии освещения солнечные батареи вырабатывают энергию.
  • Она поступает на вход контроллера, преобразующий ее параметры в нужные для заряда батарей. Аккумуляторы подключены к его выходу.
  • К выходу контроллера и зажимам АКБ подключаются входные цепи инвертора. Он преобразует напряжение и подает питание в сеть дома (не путать с централизованной).

Таким образом, при включенных электроприборах они получают энергию непосредственно с солнечных панелей (через контроллер и инвертор), когда светит Солнце. Одновременно, если есть избыток мощности, заряжаются аккумуляторы. Когда солнечный источник не работает, АКБ отдают накопленную энергию (через инвертор) потребителям.

В такой системе нет связи с сетью (поэтому ее называют автономной) и, что самое приятное, владелец дома не платит за электроэнергию вообще.

Однако за красивой картинкой обязательно скрываются «подводные камни»:

  • Стоимость электростанции выходит весьма значительной.
  • Если по каким-либо причинам наблюдается длительный перерыв в работе панелей (поверхность покрыта снегом в зимнее время, дождевые тучи на неделю закрыли Солнце и т.д.), запасенной в аккумуляторах энергии не хватит для работы потребителей.

Решить проблему поможет резервный источник электроэнергии. В вариантах полностью автономных систем его роль может выполнять ветро- или гидро-, дизельный или бензиновый генератор. При наличии сетевого ввода резервным источником выступит стационарная электросеть, а система превратиться в полуавтономную.

Полуавтономная (гибридная) система

Схема такой электростанции практически полностью повторяет предыдущую за единственным исключением – для заряда накопителей используется энергия не только от солнечных панелей, но и от сети. В этом случае контроллер, кроме управления зарядными процессами, получает дополнительную функцию.

В настройках контроллера можно задать приоритет источников:

  • При выборе солнечных батарей работающие электроприборы будут, по возможности, запитаны от них, а от сети будут потребляться недостающая мощность и подзаряжаться аккумуляторы.
  • При выборе сети до пороговой мощности будет работать стационарный источник, а дополнительную энергию обеспечат гелиопанели.

Таким образом, владелец дома получает наиболее универсальную систему, но и сложную систему. За универсальность придется заплатить и деньгами – такой вариант оказывается самым дорогим в реализации.

Монокристаллические

Такие батареи визуально выглядят как панели с сегментами глубокого черного цвета. Получили название за счет конструкции на основе монокристаллов кремния.

Самый существенный недостаток — строгая ориентировка оптических осей кристаллов, что требует точного позиционирования панелей для получения максимальной отдачи. По этой же причине монокристаллы не терпят затенения – генерация энергии значительно снижается.

В настоящий момент обладают самым высоким КПД преобразования – около 22%. При этом стоимость тоже наиболее высокая – порядка 0.9-1.1 доллара за 1 Вт генерируемой мощности.

Поликристаллические модули

Название такие батареи получили за счет размещения на подложке множества кремниевых кристаллов с хаотически ориентированными оптическими осями. Визуально такие модули отличаются синим цветом с «морозным» рисунком.

Естественно, такое расположение кристаллов вызвало потерю КПД преобразования – он находится на уроне 11-16%. Однако это же позволило увеличить эффективность работы при рассеянном свете, что в результате привело к созданию панелей, которые успешно конкурируют с монокристаллическими (при прочих равных, например, размерах) по мощности генерации. Более того, по цене они значительно выигрывают и обходятся в 0.7-0.9 доллара за 1 Вт.

Аморфные

Технология изготовления рабочего тела сходна с поликристаллическими, но в качестве основы выступает аморфный кремний (aSi). При КПД в пределах 8-11% отличаются высокой эффективностью работы в рассеянном свете, могут захватывать и инфракрасный диапазон. В результате обладают лучшей стоимостью – порядка 0.5-0.7 доллара за 1 Вт.

Кроме того, имеют солидное преимущество – гибкую основу. Это означает, что для монтажа не требуется жестких конструкций, материал легко клеится на поверхности любой формы.

Остальные

Модули, предлагаемые производителями, могут быть изготовлены и по другим технологиям:

  • Микроморфные, отличаются высокой отдачей при рассеянном и инфракрасном излучении.
  • Гибридные, использует несколько полупроводниковых материалов и обеспечивают высокий КПД преобразования (до 44%).
  • Полимерные, гибкие с подложкой из полимерных материалов, абсолютные лидеры по стоимости.

Такие предложения следует тщательно изучать, некоторые из них могут оказаться намного выгоднее, чем лидирующие на рынке панели, выполненные по стандартным технологиям.

Вообще, монокристаллические панели можно рекомендовать для установки только жителям южных регионов. Остальным следует выбирать поликристаллы или панели по другим технологиям.

Следует обращать внимание не только на технологию панелей, но и на качество. В маркировке оно отображается как Grade от A (самое высокое) до D. Кроме того, рекомендуется проверить и репутацию производителя, особенно, если он выпускает не собственную, а OEM-продукцию. Сделать это можно на сайтах лабораторий качества – Калифорнийской или Европейской TUV.

Мощность и количество

Определить, какое количество солнечных панелей необходимо, следует по средней и максимальной мощности потребления. Среднюю легко найти в счетах за электроэнергию – месячное потребление делится на количество дней в месяце. Максимальное находится суммированием мощностей всех имеющихся в доме электроприборов.

Кроме мощности потребителей необходимо учесть:

  • Время работы солнечных батарей. Как правило, принимается равным 6 часам, соответственно, мощность генерации нужно кратно увеличить.
  • Потери на преобразование при зарядке аккумуляторов и получении переменного напряжения на инверторе. С их учетом необходим запас по мощности не менее 30%.
  • Пиковые токи. Например, при средней мощности стиральной машины 500 Вт при работе нагревателя может потребляться до 2 кВт. При пуске насосов или других двигателей, пусковые токи могут превосходить номинальные значения в 5-6 раз. Конечно, львиную долю примут на себя аккумуляторы, но запас модулей по току в 20-30% не помешает.
  • Географию и погодные условия местности – коэффициент инсоляции. Найти его для зимнего и летнего времени можно в справочниках.

После расчета необходимой мощности генерации рассчитывается мощность, отдаваемая одной батареей:

  • Кс – стандартный сезонный коэффициент, 0.5 для лета и 0.7 для зимы.
  • Wn – мощность панели, заявленная производителем.
  • Ki – коэффициент инсоляции, также берется для лета и зимы.

Рассчитанную необходимую мощность генерации делят на оба (летнее и зимнее) значения. Наибольшее из двух чисел будет минимальным количеством панелей, которые потребуются для электроснабжения дома.

Мнение эксперта Торсунов Павел Максимович Окончательно принимают ближайшее число кратное 2 для системы с выходным напряжением 24 В, 4 – для 36 В, 4 – для 48 В.

Напряжение

Как правило, панели выпускаются с выходным напряжением 12 В. Но для заряда аккумуляторов необходимо иметь в системе напряжение выше, чем из рабочее, да и преобразование из постоянного в переменное выгоднее по КПД производить с более высоких значений.

Какое выходное напряжение на Ваших солнечных панелях? 12 В / 24 В36 В / 48 В

Поэтому принята стандартная практика использовать напряжения:

  • 12 В для систем с потреблением на более 1 кВт.
  • 24 В или 36 В – при потреблении до 5 кВт.
  • 48 В – при мощности свыше 5 кВт.

Для получения таких напряжений используют последовательное включение панелей (наборов панелей).

Источник