Солнечная электростанция своими руками. Схема подключения солнечных батарей: к контроллеру, к аккумулятору и обслуживаемым системам Что нужно для солнечной электростанции
Контроллер использовал простой дешевый ШИМ на 24вольта 20А. Вся солнечная электростанция выдавала до 230ватт*ч. Теперь установил 6 панелей 50ватт*ч и 2 панели 100ватт*ч. Общая мощность этих панелей составила 500 ватт*ч. Панели кстати производства Германия. Соединял панели на 24вольта, по две параллельно и потом последовательно. Напряжение рабочее 39В.
Сегодня в час дня провел первые результаты тестов, и получил почти расчетную мощность, не смотря на легкую дымку в небе. На фото панели в верхнем ряду 2шт слева немецкие по 100ватт*ч, а справа Краснодарские по 75ватт*ч, но они не подключены, так как имеют напряжение рабочей точки ниже остальных на 2 вольта.
Показания контроллера, видна зафиксированная мощность 490 ватт*ч.
>
Контроллер заряжает шесть аккумуляторов АГМ 120А*ч, я их раньше использовал не своем электромобиле. Соединил последовательно по два на 24 вольта и в параллель. От аккумуляторов энергия отбирается по средствам двух инверторов ч чистой синусоидой. Один питает только освещение по дому и прилегающих строениях, его мощность 500ватт*ч. Второй по мощнее, используется для питания мощных потребителей, он на 1,5аВт*ч с кратковременной нагрузкой до 3кВт*ч на 10сек.
Портативная солнечная батарея своими руками.
Так-же вот еще фотки солнечной переносной электростанции, сделанной для одного из знакомых. Мощность панелей 100ватт, можно перекоммутировать на зарядку аккумуляторов 12/24 вольта так-как установлен соответствующий контроллер. Но контроллер обычный, поэтому ток максимальный 6А. Ну в общем получилось неплохо, хотя очень просто.
>
>
>
>
Вернемся к основной электростанции. Вот закончил монтаж солнечных панелей на 1кВт. Так-же куплен в Китае инвертор на 3.5кВт длительной мощности, чистая синусоида. Зарядом аккумуляторов занят MPPT контроллер TS-MPPT-45. Общая емкость аккумуляторов 7кВт*ч.
>
Первые данные, показания зафиксировал где то днем, несмотря на большую температуру на улице и легкую дымку на небе электростанция выдавала 900 ватт, результат оправдал все надежды. Зимой думаю мощность побольше будет так-как у нас зимой небо чище и и низкая температура не позволит солнечным панелям перегреваться.
>
Электростанция в общем пока работает отлично, хотя дом и подключен к центральной электросети, но освещение в доме сейчас полностью питается от солнечной энергии. Еще вот недавно на сутки вырубали электричество, какие-то ремонтные работы, вокруг ни огонька, у одного у меня свет во всех окнах горел весь вечер. Кстати отдача от панелей не только 1-2 часа в день полная, а практически все светлое время суток, даже при косвенном падении солнца панели дают мощность больше 50% от возможной. Статья написана по материалам >>источник
Каждый из вас уже слышал про солнечную энергию и знает, что с помощью её можно очень сильно экономить на электричестве. Возможно кто-то из вас в данный момент уже использует данный вид энергии, а кто-то наоборот хочет начать пользоваться, но не знает с чего начать. Возможно у вас возникает вопрос какой вариант солнечных батарей лучшее использовать. А для кого-то наоборот появляется вопрос как собрать солнечные батареи своим руками и чтобы она работала без перебоя. Все это вы сможете узнать из обучающего видео урока Романа Урсу «Солнечная электростанция своими руками».
Для того, чтобы собрать солнечную электростанцию у себя дома, для начало вам потребуется её приобрести на сайте https://www.raes.com.ua/. Для создание своей мини электростанции нам потребуются солнечные батареи, контролер зарядов аккумулятора, аккумулятор, инвертор и соединительные провода.
В этом обучающем видео уроке «Солнечная электростанция своим руками» вы сможете узнать простейшую схему подключения солнечных батарей. Многие из вас знаю, что солнечные батарей могут обеспечивать электроэнергией в условиях когда нет возможности подключить к обычной сети электропитания.
Перед покупкой солнечных батарей вы должны знать, что они бывают двух типов это монокристаллические и поликристаллические. Чем между собой отличаются данные панели? Сами панели отличаются между собой по технологии производства, так называемых солнечных элементов. Монокристаллические панели имеют меньшую площадь и при одинаковых мощностях с поликристаллической панелью. Поэтому в паспортную погоду монокристаллические панели работают менее эффективно.
Данный тип пластин дает возможность получить высокий КПД от 22 до 26 процентов. При этом сама панель всегда должна быть направленна к солнечному свету. Данный вид солнечных панелей очень хорошо дают энергий в солнечную погоду, а вот в пасмурный день она существенно снижается. В связи с чем у вас запас энергии получиться очень маленьким.
Данный вид батарей является самым оптимальным вариантом для южных регионов где много солнца. За счет преобразователей которые находятся на панели её ячейки всегда направлены в одну сторону.
Одним из главных отличий данной панели в том, что они даже при пасмурной погоде, они будут заряжать аккумуляторы. В поликристаллических панелях содержаться кристаллы кремния и они направлены в разные стороны. Это дает низкий КПД по сравнению с монокристаллическими панелями и составляет он от 16 до 18 процентов.
Еще одним отличием между двумя панелями является его срок службы. Монокристаллические панели имеют срок службы 40 лет, а поликристаллические 20 лет.
Существую другие варианты солнечных панелей такие как аморфные панели. Данный вариант используются путем напыления кремния и примесей в вакууме. КПД таких солнечных панелей является самым низким и составляет от 8 до 9 процентов.
Срок службы таких панелей составляет около от 3 до 10 лет. В этом случаи не рекомендуется установка данных панелей и далее мы не будем рассматривать их. Существуют другие варианты солнечных батарей, но об этом вы сможете узнать из других статей и видео уроков на нашем сайте.
Из выше изложенных солнечных панелей оставляем только два варианта — это монокристаллические и поликристаллические. Вы также можете посмотреть видео о сравнение этих солнечных панелей. Сможете узнать какой вариант более эффективный подходит для вас.
Технические характеристики
При выборе солнечной панели стоит также обратить на этикетку от производителя. В данной этикетке вы сможете увидеть обозначение в 17 — 18 вольт, что подразумевает на выходе 12 вольт. Такие панели очень хорошо адаптировать под аккумуляторы с выходом в 12 вольт. Это нужно для того, когда панель в пасмурную погоду производит меньше энергии и она смогла компенсировать падение напряжения.
Солнечные панели при изготовлении имеют уже подключенные диоды щетки которые защищают солнечные элементы от выхода из строя в момент когда панель перестает генерировать электроэнергию и становиться сама потребителем электроэнергии от аккумулятора. Именно диод конечно препятствует обратному протеканию электрического тока.
Перейдем к контролеру электрического тока заряда аккумулятора. Он управляет процессом заряда и препятствует чрезмерному заряду и разряду аккумуляторной батареи. Принцип работы контролера следующий:
Когда солнечная панель генерирует электрический ток, аккумулятор заряжается. Когда напряжение на клеймах 12 вольт аккумулятора достигает предельного значения 14 вольт, контролер отключает зарядку. Если на клеймах аккумулятора напряжение достигает нижней границы 11 вольт, то контролер отключит его от системы и тем самым предотвратит полный разряд аккумулятора. К самому контролеру можно подключить потребителей постоянного тока в 12 вольт, с помощью специальных клейм.
В самой системе такие батареи осуществляют функцию аккумулятора электроэнергии, тем самым они заряжают солнечную панель. Для подключения системы можно использовать любые свинцово-кислотные аккумуляторы и даже гелевые. В жилом помещении лучшее всего использовать аккумуляторы закрытого типа. Обычно используются автомобильные аккумуляторы 12 вольт.
Инвертор, он же преобразователь напряжения. Подключается к аккумулятору и получает на выходе постоянное напряжение. Обычно 12 вольт на выходе из инвертора получаем примерное напряжение 220 вольт к которому можно подключить бытовые приборы.
Данные инверторы очень популярны когда у вас могут возникнуть проблемы с электричеством. Допустим во время работы внезапно пропало электроэнергия и инвертор напряжения сможет его подаст с другого источника аккумулятора. И они очень хорошо работают со солнечными панелями, а купить инвертор напряжения недорого можно в специализированных интернет магазинах.
Монтаж солнечных панелей
Прежде чем начать монтаж солнечных панелей, рекомендуется использовать специальные кабеля. Такие кабеля имеют изоляционную защиту от ультрафиолетовых лучей. А само техническое подключение к солнечным панелям будет очень легко и просто.
Для начало нам потребуется подключить солнечную панель к контролеру, а подключать стоит плюс к плюсу, а минус к минусу. На самом контролере также имеются нарисованные значки куда следует подключать ваши солнечные панели. Если вы будете подключать несколько солнечных панелей, то их можно подключить параллельно.
При помощи медного кабеля подключаем аккумулятор к контролеру, при этом стоит соединять их плюс к плюсу, а минус к минусу. Следующим шагом для подключения используем инвертор к аккумулятору. При этом стоит соблюдать полярность, чтобы он не вышел из строя и подключается плюс к плюсу, а минус к минусу.
Расположение солнечных панелей
Сами солнечные панели стоит расположить так, чтобы они находились не на затемненных участках. Желательно, чтобы все панели были направленны на юг и стояли под углов в 45 градусов к горизонту. Возможно установить солнечные панели на автоматические поворотные устройства, которые постепенно будут поворачивать к солнцу в течение дня.
Солнечная панель под воздействием солнечных лучей вырабатывает напряжение, которое поступает на контролер. В свою очередь контролер дает заряд на аккумулятор, который подключен к инвертору. На инвертор поступает постоянный ток в 12 вольт, на выходе из инвертора мы получаем переменный ток в 220 вольт. На выходе из инвертора подключаются потребители энергии, все возможные электрические бытовые приборы.
Данные солнечные панели будут очень полезны тем кто решил сэкономить на электроэнергии на своих дачных участках и загородных домах. Надеемся вам понравилась данная инструкция солнечная электростанция своими руками и вы готовы её создать у себя дома. Поделитесь данным видео уроком со своими друзьями в социальных сетях.
Уже не одно десятилетие человечество ищет альтернативные источники энергии, способные хотя бы частично заменить существующие. И самыми перспективными из всех на сегодняшний день представляются два: ветро‑ и солнечная энергетика.
Правда, ни тот ни другой не могут предоставить непрерывного производства. Это связано с непостоянством розы ветров и суточно‑погодно‑сезонными колебаниями интенсивности солнечного потока.
Сегодняшняя энергетика предлагает три основных метода получения электрической энергии, но все они тем или иным образом вредны для окружающей среды:
- Топливная электроэнергетика — самая экологически грязная, сопровождается значительными выбросами в атмосферу углекислого газа, сажи и бесполезной теплоты, вызывая сокращение озонового слоя. Добыча топливных ресурсов для нее также наносит значительный вред природе.
- Гидроэнергетика связана с очень значительными ландшафтными изменениями, затоплением полезных земель, причиняет ущерб рыбным ресурсам.
- Атомная энергетика — самая экологически чистая из трёх, но требует очень значительных расходов на поддержание безопасности. Любая авария может быть связана с нанесением непоправимого долголетнего вреда природе. К тому же требует специальных мер по утилизации отходов использованного топлива.
Строго говоря, получить электроэнергию от солнечного излучения можно несколькими способами, но большинство из них используют промежуточное её преобразование в механическую, вращающую вал генератора и только затем в электрическую.
Такие электростанции существуют, они используют в работе двигатели внешнего сгорания Стирлинга, имеют неплохой КПД, но у них есть и существенный недостаток: чтобы собрать как можно больше энергии солнечного излучения, требуется изготовление огромных параболических зеркал с системами слежения за положением солнца.
Надо сказать, что существуют решения, позволяющие улучшить ситуацию, но все они достаточно дорогостоящие.
Есть методы, дающие возможность прямого преобразования энергии света в электрический ток. И хотя явление фотоэффекта в полупроводнике селене было открыто уже в 1876 году, но только в 1953 году, с изобретением кремниевого фотоэлемента, появилась реальная возможность создания солнечных батарей для получения электроэнергии.
В это время уже появляется теория, позволившая объяснить свойства полупроводников, и создать практическую технологию их промышленного производства. К сегодняшнему дню это вылилось в настоящую полупроводниковую революцию.
Работа солнечной батареи основана на явлении фотоэффекта полупроводникового p-n перехода, по сути представляющего собой обычный кремниевый диод. На его выводах при освещении возникает фото‑эдс величиной 0,5~0,55 В.
При использовании электрических генераторов и батарей необходимо учитывать различия, которые существуют между . Подключая трехфазный электродвигатель в соответствующую сеть, можно в три раза увеличить его выходную мощность.
Следуя определенным рекомендациям, с минимальными затратами по ресурсам и времени можно изготовить силовую часть высокочастотного импульсного преобразователя для бытовых нужд. Изучить структурные и принципиальные схемы таких блоков питания можно .
Конструктивно каждый элемент солнечной батареи выполнен в виде кремниевой пластины площадью в несколько см 2 , на которой сформировано множество соединённых в единую цепь таких фотодиодов. Каждая такая пластина является отдельным модулем, дающим при солнечном освещении определённое напряжение и ток.
Соединяя такие модули в батарею и комбинируя параллельно‑последовательное их подключение, можно получить широкий диапазон значений выходной мощности.
Основные недостатки солнечных батарей:
- Большая неравномерность и нерегулярность энергоотдачи в зависимости от погоды, и сезонной высоты солнца.
- Ограничение мощности всей батареи, если затенена хотя бы одна её часть.
- Зависимость от направления на солнце в различное время суток. Для максимально эффективного использования батареи нужно обеспечивать её постоянную направленность на солнце.
- В связи с вышесказанным, необходимость аккумулирования энергии. Наибольшее потребление энергии приходится на то время, когда выработка её минимальна.
- Большая площадь, требующаяся для конструкции достаточной мощности.
- Хрупкость конструкции батареи, необходимость постоянной очистки её поверхности от загрязнений, снега и т. п.
- Модули солнечной батареи работают наиболее эффективно при 25°C. Во время работы же они нагреваются солнцем до значительно более высокой температуры, сильно снижающей их эффективность. Чтобы поддерживать КПД на оптимальном уровне, необходимо обеспечивать охлаждение батареи.
Следует заметить, что постоянно появляются разработки солнечных элементов, использующих новейшие материалы и технологии. Это позволяет постепенно устранять недостатки, присущие солнечным батареям или уменьшать их влияние. Так, КПД новейших элементов, использующих органические и полимерные модули, достигает уже 35% и есть ожидания достижения 90%, а это делает возможным при тех же размерах батареи получить много бòльшую мощность, либо, сохранив энергоотдачу, значительно уменьшить габариты батареи.
Кстати, средний КПД автомобильного двигателя не превышает 35%, что позволяет говорить о достаточно серьёзной эффективности солнечных панелей.
Появляются разработки элементов на основе нанотехнологий, одинаково эффективно работающих под разными углами падающего света, что избавляет от необходимости их позиционирования.
Таким образом, уже сегодня можно говорить о преимуществах солнечных батарей по сравнению с другими источниками энергии:
- Отсутствие механических преобразований энергии и движущихся частей.
- Минимальные расходы на эксплуатацию.
- Долговечность 30~50 лет.
- Тишина при работе, отсутствие вредных выбросов. Экологичность.
- Мобильность. Батарея для питания ноутбука и зарядки аккумулятора для светодиодного фонарика вполне поместится в небольшом рюкзаке.
- Независимость от наличия постоянных источников тока. Возможность подзарядки аккумуляторов современных гаджетов в полевых условиях.
- Нетребовательность к внешним факторам. Солнечные элементы можно разместить в любом месте, на любом ландшафте, лишь бы они достаточно освещались солнечным светом.
В приэкваториальных районах Земли средний поток солнечной энергии составляет в среднем 1,9 кВт/м 2 . В средней полосе России он находится в пределах 0,7~1,0 кВт/м 2 . КПД классического кремниевого фотоэлемента не превышает 13%.
Как показывают опытные данные, если прямоугольную пластину направить своей плоскостью на юг, в точку солнечного максимума, то за 12‑часовой солнечный день она получит не более 42% суммарного светового потока из‑за изменения угла его падения.
Это означает, что при среднем солнечном потоке 1 кВт/м 2 , 13% КПД батареи и её суммарной эффективности 42% удастся получить за 12 часов не более 1000 x 12 x 0,13 x 0,42 = 622,2 Втч, или 0,6 кВтч за день с 1 м 2 . Это при условии полного солнечного дня, в облачную погоду — значительно меньше, а в зимние месяцы эту величину нужно разделить ещё на 3.
Учитывая потери на преобразование напряжения, схему автоматики, обеспечивающую оптимальный зарядный ток аккумуляторов и предохраняющую их от перезаряда, и прочие элементы можно принять за основу цифру 0,5 кВтч/м 2 . Этой энергией можно в течение 12 часов поддерживать ток заряда аккумулятора 3 А при напряжении 13,8 В.
То есть для заряда полностью разряженной автомобильной батареи ёмкостью 60 Ач потребуется солнечная панель в 2 м 2 , а для 50 Ач — примерно 1,5 м 2 .
Для того чтобы получить такую мощность можно приобрести готовые панели, выпускающиеся в диапазоне электрических мощностей 10~300 Вт. Например, одна 100 Вт панель за 12‑ти часовой световой день с учётом коэффициента 42% как раз обеспечит 0,5 кВтч.
Такая панель китайского производства из монокристаллического кремния с очень неплохими характеристиками стоит сейчас на рынке около 6400 р. Менее эффективная на открытом солнце, но имеющая лучшую отдачу в пасмурную погоду поликристаллическая — 5000 р.
При наличии определённых навыков в монтаже и пайке радиоэлектронной аппаратуры можно попробовать собрать подобную солнечную батарею и самому. При этом не стоит рассчитывать на очень большой выигрыш в цене, кроме того, готовые панели имеют заводское качество как самих элементов, так и их сборки.
Но продажа таких панелей организована далеко не везде, а их транспортировка требует очень жёстких условий и обойдётся достаточно дорого. Кроме того, при самостоятельном изготовлении появляется возможность, начав с малого, постепенно добавлять модули и наращивать выходную мощность.
Подбор материалов для создания панели
В китайских интернет‑магазинах, а также на аукционе eBay предлагается широчайший выбор элементов для самостоятельного изготовления солнечных батарей с любыми параметрами.
Ещё в недалёком прошлом самодельщики приобретали пластины, отбракованные при производстве, имеющие сколы или другие дефекты, но существенно более дешёвые. Они вполне работоспособны, но имеют немного пониженную отдачу по мощности. Учитывая постоянное снижение цен, сейчас это уже вряд ли целесообразно. Ведь теряя в среднем 10% мощности, мы теряем и в эффективной площади панели. Да и внешний вид батареи, состоящей из пластин с отколотыми кусочками выглядит довольно кустарно.
Можно приобрести такие модули и в российских онлайн‑магазинах, например, molotok.ru предлагает поликристаллические элементы с рабочими параметрами при световом потоке 1,0 кВт/м 2:
- Напряжение: холостого хода — 0,55 В, рабочее — 0,5 В.
- Ток: КЗ — 1,5 А, рабочий — 1,2 А.
- Рабочая мощность — 0,62 Вт.
- Габариты — 52х77 мм.
- Цена 29 р.
Совет: Надо учитывать, что элементы очень хрупкие и при транспортировке часть из них может быть повреждена, поэтому при заказе следует предусмотреть некоторый запас по их количеству.
Изготовление солнечной батареи для дома своими руками
Для изготовления солнечной панели нам понадобится подходящая рама, которую можно сделать самостоятельно или подобрать готовую. Из материалов для нее лучше всего использовать дюралюминий, он не подвержен коррозии, не боится сырости, долговечен. При соответствующей обработке и покраске для защиты от атмосферных осадков подойдёт и стальная, и даже деревянная.
Совет: Не стоит делать панель очень больших размеров: она будет неудобна в монтаже элементов, установке и обслуживании. К тому же маленькие панели имеют низкую парусность, их можно удобнее разместить под требуемыми углами.
Рассчитываем комплектующие
Определимся с размерами нашей рамы. Для зарядки 12-ти вольтового кислотного аккумулятора требуется рабочее напряжение не ниже 13,8 В. Примем за основу 15 В. Для этого нам придётся соединить последовательно 15 В / 0,5 В = 30 элементов.
Совет: Выход солнечной панели следует подключать к аккумулятору через защитный диод во избежание его саморазряда в темное время суток через солнечные элементы. Так что на выходе нашей панели будет: 15 В – 0,7 В = 14,3 В.
Чтобы получить зарядный ток 3,6 А, нам необходимо соединить в параллель три таких цепочки, или 30 x 3 = 90 элементов. Это будет нам стоить 90 x 29 р. = 2610 р.
Совет: Элементы солнечной панели соединяются параллельно‑последовательно. Необходимо соблюдать равенство количества элементов в каждой последовательной цепочке.
Таким током мы можем обеспечить стандартный режим заряда для полностью разряженного аккумулятора ёмкостью 3,6 x 10 = 36 Ач.
Реально эта цифра будет меньше из‑за неравномерности солнечного освещения в течение дня. Таким образом, для заряда стандартной автомобильной батареи 60 Ач, нам нужно будет соединить параллельно две таких панели.
Эта панель может нам обеспечить электрическую мощность 90 x 0,62 Вт ≈ 56 Вт.
Или в течение 12‑часового солнечного дня с учётом поправочного коэффициента 42% 56 x 12 x 0,42 ≈ 0,28 кВтч.
Разместим наши элементы в 6 рядов по 15 штук. Для установки всех элементов нам потребуется поверхность:
- Длина — 15 x 52 = 780 мм.
- Ширина — 77 x 6 = 462 мм.
Для свободного размещения всех пластин примем габариты нашей рамы: 900×500 мм.
Совет: Если есть готовые рамы с другими габаритами, можно пересчитать количество элементов в соответствии с приведёнными выше намётками, подобрать элементы других типоразмеров, попробовать разместить их, комбинируя длину и ширину рядов.
Также нам потребуются:
- Паяльник электрический 40 Вт.
- Припой, канифоль.
- Монтажный провод.
- Силиконовый герметик.
- Двусторонний скотч.
Этапы изготовления
Для монтажа панели необходимо подготовить ровное рабочее место достаточной площади с удобным подходом со всех сторон. Сами пластины элементов лучше разместить отдельно в стороне, где они будут защищены от случайных ударов и падений. Брать их следует аккуратно, по одной.
Устройства защитного выключения повышают безопасность домашней электросети, снижая вероятность поражения электричеством и возникновения пожаров. Детальное ознакомление с характерными особенностями разных видов выключателей дифференциального тока подскажет, для квартиры и дома.
При эксплуатации электросчетчика возникают ситуации, когда его надо заменить и заново подключить — об этом можно прочитать .
Обычно для изготовления панели используют способ приклеивания предварительно распаянных в единую цепь пластин элементов на плоскую основу‑подложку. Мы предлагаем другой вариант:
- Вставляем в раму, хорошо закрепляем и герметизируем по краям стекло или кусок плексигласа.
- Раскладываем на нем в соответствующем порядке, приклеивая их двусторонним скотчем, пластины элементов: рабочей стороной к стеклу, выводами для пайки — к задней стороне рамы.
- Положив раму на стол стеклом вниз, мы сможем удобно распаивать выводы элементов. Выполняем электрический монтаж в соответствии с выбранной принципиальной схемой включения.
- Склеиваем окончательно пластины с задней стороны скотчем.
- Подкладываем какую‑либо демпфирующую прокладку: листовую резину, картон, ДВП и т. п.
- Вставляем в раму заднюю стенку и герметизируем её.
При желании вместо задней стенки можно залить раму сзади каким‑нибудь компаундом, например, эпоксидкой. Правда, это уже исключит возможность разборки и ремонта панели.
Конечно, одной батареи в 50 Вт не хватит для обеспечения энергией даже небольшого домика. Но с её помощью уже можно реализовать в нем освещение, используя современные светодиодные светильники.
Для комфортного существования городского жителя сейчас в сутки требуется не менее 4 кВтч электроэнергии. Для семьи — соответственно количеству её членов.
Следовательно, солнечная батарея частного дома для семьи из трёх человек должна обеспечивать 12 кВтч. Если предполагается электроснабжение жилища только от солнечной энергии нам нужна будет солнечная батарея площадью, не менее 12 кВтч / 0,6 кВтч/м 2 = 20 м 2 .
Эту энергию необходимо запасти в аккумуляторных батареях, ёмкостью 12 кВтч / 12 В = 1000 Ач, или примерно 16 батарей по 60 Ач.
Для нормальной работы аккумуляторной батареи с солнечной панелью и её защиты потребуется контроллер заряда.
Чтобы преобразовать 12 В постоянного тока в 220 В переменного, нужен будет инвертор. Хотя сейчас на рынке уже в достаточном количестве представлено электрооборудование на напряжения 12 или 24 В.
Совет: В низковольтных сетях электроснабжения действуют токи значительно более высоких значений, поэтому для выполнения проводки к мощному оборудованию следует выбирать провод соответствующего сечения. Проводка для сетей с инвертором выполняется по обычной схеме 220 В.
Делаем выводы
При условии аккумулирования и рационального использования энергии, уже сегодня нетрадиционные виды электроэнергетики начинают создавать солидную прибавку в общем объёме её выработки. Можно даже утверждать, что они постепенно становятся традиционными.
Учитывая значительно снизившийся в последнее время уровень энергопотребления современной бытовой техники, применение энергосберегающих осветительных приборов и значительно увеличившийся КПД солнечных батарей новых технологий, можно сказать, что уже сейчас они способны обеспечивать электроэнергией небольшой частный дом в южных странах с большим количество солнечных дней в году.
В России же они вполне могут применяться, как резервные или дополнительные источники энергии в комбинированных системах электроснабжения, а если эффективность их удастся повысить хотя бы до 70%, то вполне реально будет и их использование в качестве основных поставщиков электроэнергии.
Видео о том, как изготовить прибор для сбора солнечной энергии самому
Попытаемся понять подход к выбору автономной солнечной системы, какие факторы имеют большее, а какие меньшее значение.
Прежде всего, надо определить, сколько энергии вам понадобится в месяц, и, чтобы стоимость солнечной электростанции не стала фантастически высокой, по мере возможности уменьшить потребности. Затем необходимо определить, сколько солнечной энергии можно получить в той местности, где будет работать солнечная установка. Примерные данные приводятся в метеорологических справочниках, кое-какую информацию по солнечной инсоляции можно найти в Интернете. Обычно уровень солнечной инсоляции выражается в Ваттах/м2 с разбивкой по месяцам. Причём сезонные колебания могут быть очень значительными.
Как выбирать солнечную батарею?
Если предполагается использовать солнечную электростанцию круглогодично, расчёт надо производить по месяцам с наихудшими параметрами по инсоляции (конечно, если предполагается использовать только солнечную энергию). КПД солнечных батарей для расчётов надо принимать не выше 14% (а лучше 12%) , т.к., несмотря на КПД элементов 16 или даже 17 % (а чаще используются элементы с КПД 14-15%), часть излучения отразится от поверхности стекла закрывающего элементы (даже если используется антибликовое стекло), часть излучения погасится в толщине стекла, т.к. не вся поверхность солнечной батареи закрыта кремниевыми пластинами (между ними есть зазоры 2-3 мм). Кроме этого некоторые элементы имеют обрезанные углы, что также уменьшает полезную площадь. Некоторые изготовители приводят примерную выработку энергии в месяц при разных уровнях солнечного излучения.
Теперь, чтобы определить количество солнечных батарей , необходимо разделить желаемую потребность в энергии на возможную выработку энергии одной батареей в те месяцы, когда будет использоваться солнечная электростанция. Естественно, расчёт ведется по самым наихудшим параметрам по инсоляции.
Например, установка будет эксплуатироваться круглогодично, потребность в энергии 100 кВт час/месяц, одна батарея из выбранных вами произведёт в декабре не более 2 кВт-час энергии, 100: 2 = 50 батарей. При тех же условиях, но неизвестной производительности батареи, а известной её площади 0,7 м², определяем, что за месяц будет произведено примерно 20 х 0,7 х 0,12(КПД) = 1,68 кВт-час энергии (инсоляция в декабре составляет примерно 20 кВт-час/м²). Для определения количества солнечных батарей необходимо разделить желаемое количество энергии на выработку одной батареи: 100: 1,68 =59,5 шт., округляем в большую сторону 60 шт.
Следует отметить, что все эти расчёты носят приблизительный, ориентировочный характер, т.к. количество солнечных дней может сильно отличаться в разные годы. Всегда надо учитывать, что запас только улучшает параметры системы.
Увеличение производительности солнечных батарей – это отдельная большая тема. Можно отметить только несколько способов увеличения производительности:
Выбор оптимального угла установки . Желательно, чтобы поверхность солнечной батареи располагалась перпендикулярно к лучам солнца, с максимальным отклонением в ту или иную сторону на не более, чем 15°. В связи с тем, что солнце в течении года постоянно меняет высоту над горизонтом, желательно устанавливать солнечные батареи под тем углом, который обеспечивает максимальный выигрыш по производительности в нужное время. Например, если предполагается использовать солнечную электростанцию круглогодично, то батареи устанавливают под углом + 15° к широте местности, а если только в летние месяцы, то под углом – 15° от широты местности.
Поворот солнечной батареи вслед за солнцем в течение дня (применим только для небольших систем), таким образом можно увеличить выработку энергии вплоть до 50% от выработки в стационарном положении.
Решил представить вашему вниманию статью о том, как сделать солнечную электростанцию своими руками .
Конструкция отличается от подобных электростанций улучшенной электронной начинкой :
- аккумуляторы имеет большую емкость;
- эффективный контроллер заряда;
- улучшенная электрическая безопасность;
- больше выходов;
- цифровые дисплеи показывают количество потребленной и генерированной электроэнергии.
Если вы хотите изготовить электростанцию или просто вас заинтересовало строение данного устройства, то тогда вам будет интересна данная статья.
Шаг 1: Что необходимо для того, чтобы построить такую систему
Первое, что нужно сделать, приступая к планированию проекта – это определиться , какую мощность вы желаете получить от системы. Обеспечить электроэнергией весь дом, было бы замечательно, но тогда эта система будет дорогой и утратить свою мобильность. Моя электростанция может обеспечивать энергией лишь небольшие ЖК-телевизор, пару 12 Вт энергосберегающих лампочек, цифровой ресивер, проигрыватель компакт-дисков и радиоприемник. Также есть возможность заряжать мобильные телефоны и другие маломощные устройства.
Очень важно определить цены на компоненты, что будут использоваться в проекте. Хотелось сделать все как лучше, поэтому остановил выбор на контроллере PS-30M 30 Amp Morningstar Charge.
Этот контроллер заряда использует широтно-импульсный модулятор для плавной подзарядки батареи, после полной зарядки системы.
Для батарейного блока было приобретено два Trojan T-105 , в одном 6 В , а суммарный вольтаж 12 В и 225 Aч . Ёмкость аккумулятора огромная и достаточная для питания большего количества электроприборов.
Важность выбора основных элементов системы заключается в том, что их параметры необходимы для расчета величины генерированной энергии. ЖК-телевизор и ресивер потребляют 2,2 А постоянного тока на 12 В, энергоэффективное освещение потребляет всего 1 А для 12 Вт лампочки. В то время, как телефон/ GPS во время зарядки потребляет в разы меньше энергии.
Пользуясь телевизор по 3 часа в день, он будет потреблять 6.6 Aч. Освещение в течении 4-5 часов потребляет до 4 Aч, в то время как зарядка портативных устройств потянет на 2 Aч. Суммарная величина будет 12.6 Aч. Заряд батареи глубокого цикла не должен опускаться ниже 50% от полной ёмкости. Для продления срока службы батарей в работе следует использовать меньший цикл разрядки. Поэтому батареи с 30Aч будет достаточно.
В моем регионе на земля солнечный свет падает в течении 6 часов . Поэтому для восстановления заряда батарей потребуется 50 Вт с солнечных панелей и приблизительно 5 часов солнечной активности.
Воспользовавшись формулой мощности Вт = В*А , рассчитаем среднею величину тока с солнечной панели при максимальной мощности 50 Вт/17 В = 2.94 А
Для того, чтобы зарядить батареи при использовании солнечных панелей необходимо затратить 13 Aч / 2.94 А = 4.76 часа прямого солнечного света.
В реальном мире все будет по-другому:
- Панели закрыты защитными покрытиями;
- Пасмурная погода;
- Температура батарей;
- Сечение проводов;
- Длина проводки;
- Другие потери.
Поэтому эффективнее использовать аккумулятор с большим емкостным зарядом. В таком случае можно использовать такую систему несколько раз, без последствий для её элементов, если погодные условия на следующий день не будут подходить для эффективной зарядки с помощью солнечных панелей. 225 Aч хватит с излишком, но лучше иметь больше, чем нужно.
Шаг 2: Планируем проект
Следующий шаг заключается в планировании того, как будет выглядит проект. Экспериментируя с вариантами дизайна установки, были проработаны различные конструкции. Для проектирования пользовались программой Microsoft Word. Это поможет понять расстановку компонентов и проявит аспекты дизайна, которые не будут функциональными.
Было приобретено два Turnigy ваттметра , что наиболее часто используются в авиа моделировании. Эти индикаторы с интеллектом показывают напряжение, силу тока, ватт-часы, ампер-часы, минимальное напряжение и максимальное значение потребляемого тока, что идеально подходят для использовании в системе солнечных панелей. Используя один прибор можно будет контролировать, сколько ватт энергии и сколько ампер-часов в сутки производят солнечные панели, а другой – сколько ватт используется и какой ёмкостной заряд остался в батареях.
После различных вариантов по компоновке элементов, что смонтированы в отдельных отсеках, внешних и внутренних аккумуляторных батарей, широких и узких установок, был принят вариант с наклонной приборной панелью, вертикально установленным контроллером заряда и отдельным батарейным блоком для удобства транспортировки.
Шаг 3: Изготавливаем кожух батарейного блока
Первым этапом будет создание внешнего блока батарей. Для строительства использовалась 12 мм ДСП , общая масса конструкции вместе с батареями составила 56 кг . Ролики и ручки установлены для перемещения установки.
Имея размеры установки, расчертим большом лист ДСП. После чего вырезаем элементы тумб и собираем их, как показано на изображениях.
Шаг 4: Основной блок
После того, как был собран батарейный блок, пришло время построить основную часть. Повторяем процедуру: большой лист ДСП размечаем его по размерам. Вырезаем все с помощью пилой по дереву .
Это самый простой способ, чтобы вырезать длинные прямые линии. Таким образом, большой кусок ДСП разбивается на более мелкие куски, которыми легко управлять. После использования пилы по дереву, необходимо воспользоваться наждачной бумагой для снятия заусенцев.
Вместо пилы, можно использовать электролобзик , с ним работа пойдет быстрее и легче, но линии от лобзика могут быть не такими ровными.
После того, как все элементы панелей вырезаны, необходимо проверить соответствие размеров и форм разработанному плану-модели. Для каркаса устройства используем бруски 20*20 мм , для их соединения воспользуемся 30 мм шурупами.
После завершения основной конструкции, приступаем к монтажу электронных компонентов. Сначала устанавливаем разъёмы на переднюю панель, так как они легче монтируется. Соединением два гнезда для вилок и три для автомобильной зарядки, что наиболее подходят для питания устройств непосредственно от 12 В.
Следующее, что подключаем:
- Переключатели;
- Радио;
- Контроллеры заряда;
- Счетчики.
Счетчики поставляемые Turnigy заключены в пластиковый корпус, который легко снимается, путем выкручивания четырех маленьких винтов. ЖК-дисплеи счетчиков припаяны непосредственно к плате, это означает, что не надо возиться с припаиваем шлейфа от дисплея к контактным площадкам на микросхеме.
Для защитных дисплеев счетчиков воспользуемся 3 мм оргстеклом . Для его резки можно воспользоваться ножом или пилой по металлу . Рамы защитных стекол монтируются на передней панели и закрепляться с помощью горячего термоклея .
В проекте используются хромированные металлические переключатели с двумя положениями работы. Красочные светодиодные кольца подсвечивают гнезда 12 В зарядки.
Контроллер заряда просто прикручен к задней панели с помощью болтов. Наиболее дорогим элементом проекта выступают батареи, поэтому за ними нужен особый уход.
Задняя часть блока выступает основой для множества портов, восьми входов/выходов для радио, включая четыре акустических выхода, два выхода предусилителя, 1 вход для микрофона и 1 выход для сабвуфер.
