Схема подключения солнечных батарей » сайт для электриков

Процесс изготовления

На любом фото самодельной солнечной батареи можно увидеть, что элементы крепятся к общему корпусу, который является необходимой и надежной защитой для всей конструкции.

Сначала из дерева или алюминия делается рамка нужных размеров, а затем с помощью силикона к ней клеится прозрачное стекло, на которое выкладываются пластинки, соблюдая расстояние между каждой около 5 мм. Это делается для того, чтобы избежать повреждений вследствие температурного расширения материала.

При пайке контактов необходимо учитывать, что параллельное соединение отдельных элементов повышает выходной ток батареи, а последовательное – ее напряжение.

Так можно добиться необходимых выходных параметров. В электрическую цепь необходимо равномерно включить 4 диода для исключения перегрева элементов и выхода их из строя.

Схема простой солнечной батареи должна обеспечивать выходное напряжение до 19 вольт потому, что аккумулятор (12 вольт) заряжается, когда к нему подключен источник с большим напряжением, чем он сам имеет. Как минимум, надо иметь батарею из 36 пластин.

Открытые солнечные коллекторы

Открытый солнечный коллектор представляет собой незащищенную от внешних воздействий систему трубок, по которым циркулирует нагреваемый непосредственно солнцем теплоноситель. В качестве теплоносителя применяется вода, газ, воздух, антифриз. Трубки либо закрепляются на несущей панели в виде змеевика, либо присоединяются параллельными рядами к выходному патрубку.

Солнечные коллекторы открытого типа не способны справиться с отоплением частного дома. Из-за отсутствия изоляции теплоноситель быстро остывает. Их используют в летнее время в основном для нагрева воды в душевых или бассейнах

У открытых коллекторов нет обычно никакой изоляции. Конструкция очень простая, поэтому имеет невысокую стоимость и часто изготавливается самостоятельно.

Ввиду отсутствия изоляции практически не сохраняют полученную от солнца энергию, отличаются низким КПД. Применяются их преимущественно в летний период для подогрева воды в бассейнах или летних душевых. Устанавливаются в солнечных и теплых регионах, при небольших перепадах температуры окружающего воздуха и подогреваемой воды. Хорошо работают только в солнечную, безветренную погоду.

Самый простой солнечный коллектор с теплоприемником, сделанным из бухты полимерных труб, обеспечит поставку подогретой воды на даче для полива и бытовых нужд

Особенности подключения

Солнечная панель.
Устройство, которое контролирует заряд.
Аккумулятор.
Инвертор.
Электрическая сеть дома.

Обязательно в эту схему входят предохранители от короткого замыкания и лампочка
, которая показывает уровень нагрузки. Предохранители устанавливаются на провода с положительным зарядом перед аккумулятором, лампочкой, инвертором.

Лампочку и аккумуляторы подключают к контроллеру заряда.

Эта схема предусматривает наличие одной солнечной панели или нескольких, работающих с одинаковой нагрузкой.

Несколько батарей соединены одним проводом, площадь поперечного сечения которого всегда больше 4 мм². Если планируется установить на крыше дома несколько солнечных панелей, и часть из них будет наклонена под другим углом, то схема подключения предусматривает наличие контроллера для каждой панели.

Практика показала:

Монокристаллические способны генерировать ток в течение 3 десятков лет и даже больше.
Более дешевые поликристаллические будут работать на протяжении 20 лет.
Гибкие панели имеют срок службы 7-20 лет. Наиболее короткую «жизнь» имеют изделия первого поколения, наиболее длинную – изделия второго поколения. Главным минусом является быстрая деградация. В течение первых 24 месяцев работы их мощность падает на 10-40%.

Используемые на больших солнечных станциях модули смогли работать с одинаковой мощностью в течение 25 лет.
Заявленные в описании характеристики выполнялись на 100%. Это говорит об отсутствии деградации. Некоторые из панелей уменьшили выработку на 10%. Производители гарантировали уменьшение выработки на 20%.

Независимо от срока использования светочувствительные элементы никогда не теряют своей производительности.
То есть может пройти 50 лет, и они могут производить такое же количество электроэнергии. На ухудшение выработки влияет разрушения защитных пленок, которые позволяют влаге проникать внутрь панели и вызывать коррозию всех соединений. Этот минус приводит к увеличению сопротивления, чрезмерному нагреву, разрушению соединений. Аккумуляторы могут работать 2-15 лет, силовая электроника – 5-20 лет.

Принципиальные схемы солнечных батарей и вариантов их присоединения к управляющим и преобразующим устройствам не является большой сложностью. Практическая сложность общей схемы, с конкретными значениями характеристик всех элементов, заключается в правильном расчете нагрузки, настройке контроллера зарядки и контроллера отбора энергии от других источников.

На примере рисунка рассмотрим некоторые нюансы, связанные с разнонаправленностью панелей, что приводит к различной освещенности панелей. Кроме этого, рассмотрим типы контроллеров зарядки АБК.

Размещение нескольких панелей в одной плоскости не вызывает особых проблем в схемотехнике и практическом подключении. Панели, размещенные в разных плоскостях, пусть близких, работают по-другому. Более освещенная панель (более близкая к точке максимальной мощности) генерирует электричество, часть которого идет на нагрев другой панели, т.к. ток течет по пути наименьшего сопротивления.

И есть два способа избежать этих потерь:

Установить на каждую панель свой контроллер. Имеет смысл, если это мощные панели (более 1 кВт) или панели разнесены на большое расстояние.
Установить отсекающие (запирающие) диоды. Некоторые производители комплектуют диодами свои панели и предусматривают их место в распределительной коробке. Кстати, внутри панели (схема панели) предусматривается наличие диодов между модулями (пластинами), что позволяет получать максимальную мощность и не «греть» пластину с более низкими показателями.

Другая мелочь, на которую мало обращают внимание — это падение напряжения в проводах низковольтной части системы и потери в соединениях. Например, при длине кабеля 1 м сечением 4 кв

мм при прохождении тока в 80 А с напряжением 12 В падение напряжения составит 0,383 В (3,19 %) или 30,6 Вт. В «скрутках» падение составляет 0,1-0,3 В.

Красным цветом указано несоответствие передаваемой мощности сечению провода, при котором происходит сильный пожароопасный нагрев.

Контроллер зарядки АКБ

Контроллер зарядки батареи предназначен для перераспределения генерируемой электроэнергии. Приоритетом является поддержание АБК в заряженном состоянии, а при полной зарядке — направление энергии на инвертор.

Различают два способа организации контроля зарядки:

PWM (ШИМ) контроллер — устройство, генерирующее собственные измерительные импульсы с частотой (около 1 Гц) для контроля состояния батареи в широком диапазоне характеристик (широко-импульсный). Схема с простой релейной логикой, т.е. выше напряжения на АКБ (кислотные АКБ — 16,2 В) — выключил зарядку, ниже — снова включил.
MPPT-контроллер с процессором постоянно отслеживает положение точки максимальной мощности (ТММ) солнечной батареи по току и напряжению. Другое плечо контроллера отслеживает состояние АКБ. Процессор сопоставляет данные и определяет значения тока и напряжения, направляемые на АКБ в зависимости от уровня зарядки.

Оба типа контроллеров обеспечивают комфортный режим работы батареи и не имеют решающих преимуществ друг перед другом. Преимуществом МРРТ можно назвать наглядность процесса его работы и возможность накопления информации.

Правила эксплуатации

Одной покупки и монтажа для счастья будет недостаточно – в обязательном порядке следует ознакомиться с правилами пользования системами сбора солнечной энергии и аккумуляторов. С целью экономии носителя энергии следует обеспечить максимально возможную передачу электроэнергии от солнечного приемника к конечному потребителю. Следует использовать аккумуляторы исключительно для накопления электричества. В этом случае срок эксплуатации будет искусственно увеличен. Этой же цели послужит защита от тряски и прочих нежелательных воздействий.

Следует держать под контролем температуру элементов питания. В случае повышения может возникнуть потребность в добавлении воды или дополнительном обслуживании. В результате понижения температуры электролит может загустеть. Оба варианта могут привести к быстрому истощению, перебоям в работе. Это значит, что владельца ждут дополнительные расходы на незапланированный ремонт. Глубокая разрядка и зарядка устройства от солнечной панели приводит к сокращению емкости. Это становится причиной преждевременного выхода из строя элементов питания. Предотвратить неприятный конец можно с помощью современных составляющих системы.

С течением времени установленной системе может понадобиться модернизация. В этом случае следует еще раз изучить технические характеристики имеющегося оборудования

Важно понять, что можно использовать повторно. Неисправные и непригодные элементы необходимо заменить либо точно такими же, либо на соответствующие аналоги

Не стоит пренебрегать возможностью переоснащения и улучшения гелиосистемы с целью повышения эффективности.

О том, как выбрать аккумулятор для солнечных батарей, смотрите в следующем видео.

Экономическая обоснованность

Они заказывают недорогое оборудование производства КНР на одной из интернет-площадок.

К основным элементам устройства относят: Специальные батареи, которые будут поглощать свет.

Для покупки нужно зарегистрироваться и вписать в поисковую строку нужный запрос. Таким образом, фотоэлементы оказываются зажатыми и так их нужно оставить на полсуток. Оптимальным вариантом является конвектор с выходной мощностью от 3кВт — такое устройство в состоянии обеспечить энергией не только освещение дома или квартиры, но и работы большего числа других потребителей.

Если вам будет интересно, тогда можете прочесть про схему подключения реле напряжения. Шина для спайки солнечных элементов.

Панели между собой соединяются последовательно или параллельно в зависимости от нужного напряжения. Подключите фотоэлемент к контролеру таким же образом.

На схеме ниже вы сможете наглядно увидеть этот процесс. Выбор схемы подключения Энергия, производимая солнечными панелями, не может подаваться напрямую к каким-либо электрическим приборам. При сборке солнечной электростанции следует иметь в виду каждое устройство, даже если конкретное подключение его не касается. Процесс монтажа достаточно понятен и не требует огромных усилий, но многих отталкивает высокая цена системы. Применяя данную схему соединения панелей, мы можем регулировать напряжение и ток на выходе из системы нескольких панелей, что позволит подобрать наиболее оптимальный режим работы всей солнечной электростанции.

Контроллер зарядки АКБ

Среди них широкой популярностью пользуются солнечные системы. Это необслуживаемые и абсолютно безопасные устройства, не выделяющие вредных веществ.

Альтернативный источник энергии на базе солнечных батарей – отличный вариант для организации независимого энергоснабжения. Он обеспечит высокую энергетическую эффективность не только в знойные деньки, но и в пасмурную погоду. Было бы неплохо иметь такое устройство у себя дома, не так ли?

Для этого нужно лишь грамотно подобрать технические компоненты и произвести монтаж. Сделать это может каждый, зная схемы и способы подключения солнечных батарей. Мы расскажем, как сооружается производительная система, перерабатывающая “зеленую энергию” в электричество, необходимое для питания бытового оборудования.

Кроме того, вы узнаете, как выбрать место для установки гелиопанелей и как совместить их со стационарной электросетью. Полезные советы и важные рекомендации окажут действенную помощь домашним мастерам. Для упрощения восприятия приведены тематические фотографии, схемы и видеоролики.

Солнечная батарея и ветрогенератор

Схемы, в которых соседствуют различные источники энергии, должны строиться на общей характеристике — одинаковое напряжение источников, т.к. иначе потребуются разные контроллеры зарядки и, возможно, инверторы (если разброс по мощности источников большой), а схема блока АКБ позволяет подстраиваться под напряжение источников.

Подключение источника с генератором переменного тока с параметрами сети несколько изменяет схему подключения. На рисунке представлен самый общий вариант без блока подзарядки АКБ (контроллер и трансформатор с выпрямителем, которые отбирают энергию от внешнего источника переменного тока).

Схема подключения усложняется в случае, если автономная система подключена к централизованной сети. В России не отрегулированы ситуации, когда частный потребитель может отдавать излишки энергии в сеть. Кроме этого, переключение не бывает «гладким», т.е. происходит перепад напряжения длительностью 0,3-1 секунды в зависимости от сложности переключателя.

Сложность схемы подключения возрастает с подключением других источников. Вот некоторые вопросы, которые приходится рассматривать при сложной комплектации:

Согласование характеристик источников, устройств управления и преобразования энергии,
Надежность системы, в сочетании с проблемами утилизации избыточной энергии.

В целом ряде ситуаций могут оказать помощь наши специалисты. Для этого можно использовать сервисы сайта: онлайн-консультант и форму обратной связи.

Для этого нужно лишь грамотно подобрать технические компоненты и произвести монтаж. Сделать это может каждый, зная схемы и способы подключения солнечных батарей. Мы расскажем, как сооружается производительная система, перерабатывающая «зеленую энергию» в электричество, необходимое для питания бытового оборудования.

Планируя выполнить подключение солнечных панелей собственноручно, необходимо иметь представление, из каких элементов состоит система.

Солнечные панели состоят из комплекта , основное предназначение которых – преобразовывать солнечную энергию в электрическую. Сила тока системы зависит от интенсивности света: чем ярче излучения, тем больший ток генерируется.

Помимо солнечного модуля в устройство такой электростанции входят фотоэлектрические преобразователи — контроллер и инвертор, а также подключенные к ним аккумуляторы

Основными конструктивными элементами системы выступают:

Солнечная батарея
– преобразует солнечный свет в электрическую энергию.
Аккумулятор
– химический источник тока, который накапливает сгенерированную электроэнергию.
Контроллер заряда
– следит за напряжением аккумуляторов.
Инвертор
, преобразующий постоянное электрическое напряжение аккумуляторной батареи в переменное 220В, которое необходимо для функционирования системы освещения и работы бытовой техники.
Предохранители
, устанавливаемые между всеми элементами системы и защищающие систему от короткого замыкания.
Комплект коннекторов стандарта МС4
.

Помимо основного предназначения контроллера – следить за напряжением аккумуляторов, устройство по мере необходимости отключает те или иные элементы. Если показатель на клеммах аккумулятора в дневное время достигает отметки в 14 Вольт, что указывает на их перезарядку, контроллер прерывает зарядку.

В ночной период, когда показатель напряжения аккумуляторов достигает предельно низкой отметки в 11 Вольт, контроллер останавливает работу электростанции.

Как подключить?

Самым важным правилом подключения накопителей Солнца можно обозначить соблюдение всех существующих правил безопасности. Это именно их берут за основу при составлении актуальных схем по подключению. Чаще всего при обустройстве системы энергоснабжения на основе солнечных панелей используется более одного элемента накопления энергии. Это нужно для увеличения напряжения и емкости.

При подключении гелиосистем в настоящее время используют три схемы.

Последовательно объединенные системы. Емкость в этом случае равна емкости одного элемента системы. Напряжение высчитывается как сумма всех значений по всей цепи элементов.
Параллельное соединение системы. Напряжение в такой схеме приравнивается к значению одного из элементов. Емкость по всей цепи суммируется.
Комбинированное соединение батарей. Этот вариант позволяет использовать два предыдущих принципа.

Одним из принципов безопасного подключения является необходимость использования аккумуляторов одного вида: у них должны быть одинаковыми емкость и напряжение, возраст. Желательно использовать элементы питания одного производителя. Следует устанавливать их на стеллажи в случае большого количества. Последовательная и комбинированная схемы часто приводят к разбалансировке всей системы. Применяя оба варианта, в обязательном порядке следует использовать контроллеры. Раз в год в таких схемах нужно проверять емкость каждого составного элемента с помощью зарядки и разрядки. С той же целью советуют использовать специальные перемычки для выравнивания.

В общем же нужно правильно посчитать мощность вырабатываемой электроэнергии. После этого определяется необходимое количество модулей. В конце всего этого можно говорить о предпочитаемом типе накопительного элемента. Одним из неукоснительных правил можно считать запрет на установку в гелиосистемах накопителей длительной эксплуатации. Однако продолжительность жизни расходного материала можно увеличить.

Для этого нужно постоянно контролировать следующие аспекты:

температура (оптимальная цифра составляет десять градусов по Цельсию);
вентиляционная система (должна соответствовать требованиям эксплуатации аккумуляторных накопителей; с ее помощью следует отводить взрывоопасные газы);
емкость (при неправильных подсчетах подача энергии прекратится);
контроль зарядки и разрядки (несоблюдение приводит к выходу из строя, поломкам);
техническое обслуживание (позволяет обнаружить поломки на ранних стадиях).

Этапы подключения панелей к оборудованию СЭС

Подключение солнечных панелей представляет собой поэтапный процесс, который может быть выполнен в разном порядке. Обычно производят соединение модулей между собой, затем собирают комплект оборудования и аккумуляторы, после чего панели подключают к приборам. Это удобный и безопасный вариант, позволяющий проверить правильность соединения всех элементов перед подачей напряжения. Рассмотрим эти этапы внимательнее:

К аккумулятору

Разберемся, как подключить солнечную батарею к аккумулятору.

Поэтому между фотоэлектрическими элементами и батареями обязательно устанавливают контроллер, обеспечивающий штатный режим зарядки и отдачи энергии. Кроме того, на выходе контроллера обычно устанавливают инвертор, чтобы иметь возможность преобразования накопленной энергии в стандартное напряжение 220 В 50 Гц. Это наиболее удачная и эффективная схема, которая позволяет батареям отдавать или получать заряд в оптимальном режиме и не превышать свои возможности.

Иногда используется упрощенная схема подключения модулей без контроллера. Этот вариант применяется в условиях, когда ток от панелей заведомо не сможет создать перезаряд аккумуляторов. Обычно такой способ применяют:

в регионах с коротким световым днем
низким положением солнца над горизонтом
маломощными солнечными панелями, не способными обеспечить избыточный заряд АКБ

При использовании этого метода необходимо обезопасить комплекс, установив защитный диод. Он ставится как можно ближе к аккумуляторам и защищает их от короткого замыкания. Панелям оно не страшно, но для АКБ это весьма опасно. Кроме того, при расплавлении проводов сможет начаться пожар, что создает опасность для всего дома и людей. Поэтому обеспечить надежную защиту — первоочередная задача владельца, решение которой должно быть выполнено до ввода комплекта в эксплуатацию.

К контроллеру

Второй способ часто используется владельцами частных или загородных домов для создания низковольтной осветительной сети. Они приобретают недорогой контроллер и подключают к нему солнечные панели. Устройство компактное, по размерам соотносимо с книгой средних размеров. Оно оснащено тремя парами контактов на лицевой панели. К первой паре контактов подключают солнечные модули, к другой — присоединяют АКБ, а к третей — освещение или другие низковольтные приборы потребления.

Сначала на первую пару клемм подают напряжение 12 или 24 В от аккумуляторов. Это проверочный этап, он нужен для определения работоспособности контроллера. Если прибор верно определил величину заряда батарей, приступают к подключению.

К третьей паре контактов присоединяют низковольтные светильники или иные приборы потребления, питающиеся от 12 (24) В постоянного тока. Больше ни с чем соединять такой комплект нельзя. Если необходимо обеспечить питанием бытовую технику, надо собирать полнофункциональный комплект оборудования — частную СЭС.

К инвертору

Рассмотрим, как подключить солнечную панель к инвертору.

Сам процесс никакой сложности не составляет. В комплекте с инвертором идут два провода, обычно черного и красного цвета («-» и «+»). На одном конце каждого провода есть специальный штекер, на другом — зажим типа «крокодил» для присоединения к клеммам аккумулятора. Провода согласно цветовой индикации присоединяют к инвертору, затем подключают к аккумулятору.

Как соединить солнечные батареи максимально используя возможности всех элементов

Смешанная схема резервного подключения. Они будут зависеть от габаритов самих панелей и их количества. Теперь остается дело за малым. При одинаковых характеристиках, следующий вид панелей — тонкопленочный, потребует для установки в доме большей площади. Конечно же на свой страх и риск, можно подключить панель напрямую, и аккумулятор будет заряжаться, но такая система должна быть под присмотром. Если дом находится в тени других построек, то установка солнечных панелей целесообразна разве что только поликристаллических, и то эффективность будет снижена. Во всех случаях должны отсутствовать затемнения. Решить эту проблему поможет естественный обдув аккумуляторной батареи. Все эти факторы нужно учитывать при выборе места установки и ставить панели по наиболее удобному варианту. Конечно же на свой страх и риск, можно подключить панель напрямую, и аккумулятор будет заряжаться, но такая система должна быть под присмотром. Это интересно: Многие из стандартных радиокомпонентов также могут вырабатывать электроэнергию при воздействии яркого света.

На этом этапе важно не перепутать тыльную сторону панели с лицевой. Это важнейший момент, так как от того будут ли панели в тени других зданий, деревьев будет зависеть их продуктивность, а значит, и количество вырабатываемой электроэнергии

При последовательном соединении нескольких панелей, напряжение всех панелей будет складываться. Собирается каркас с помощью болтов диаметром 6 и 8 мм. Изменения напряжения в данном случае не будет.

Нередко используется и смешанная схема подключения. Выходит, что правильно установленные солнечные батареи будут работать с одинаковой производительностью и зимой, и летом, но при одном условии — в ясную погоду, когда солнце отдает максимальное количество тепла. Крепить фотоэлементы во избежание повреждения рекомендуется на длинной стороне, индивидуально выбрав способ: болты крепятся через отверстия рамки , фиксаторы и пр. Закрепить его можно тонким слоем силиконового герметика, а вот эпоксидную смолу для этих целей лучше не использовать, так как снять стекло в случае необходимости проведения ремонтных работ и не повредить панели будет крайне сложно. Солнечные панели. Как сделать дешёвую и эффективную солнечную электростанцию. Лайфхак подключения

https://youtube.com/watch?v=IaLMfSZRPSg

Устройство и принцип работы

Рисунок 1 – Общий вид солнечной батареи.

Основными составляющими солнечной батареи являются фотогальванические ячейки, сделанные из пластин кремния. Панель состоит из алюминиевой рамы, в которую вставлено закаленное, ударопрочное сверхпрозрачное стекло. На стекло в виде матрицы укладываются ячейки, которые соединяются последовательно методом пайки. Общий вид солнечной батареи приведен на рисунке 1, а типичная схема соединения ее ячеек – на рисунке 2. Количество ячеек может быть разное в зависимости от требуемой мощности. В результате этого у собранной батареи получаются два вывода – “+” и “-“. Далее этот набор ячеек подвергается инкапсуляции, то есть тщательно герметизируется специальной пленкой или заливается двухкомпонентным компаундом – веществом, похожим на эпоксидную смолу.

Под воздействием света на кремниевых элементах возникает разность потенциалов, которая в итоге суммируется, так как ячейки соединены последовательно. Напряжение солнечной батареи будет меняться, в зависимости от интенсивности освещения. Чтобы эффективно использовать полученную электроэнергию, солнечную батарею нужно правильно подключать в схему взаимодействия с другими устройствами.