You are using an outdated browser. For a faster, safer browsing experience, upgrade for free today.

Общий принцип выбора солнечной батареи

Солнечная батарея решает ряд бытовых проблем, связанных с нерегулярной подачей и переплатой за электричество. Поэтому такая установка заинтересовала многих людей, живущих в частных домах или имеющих дачи.

Находясь в предвкушении, что солнечная батарея вот-вот решит ваши проблемы, вы готовитесь выполнить, казалось бы, последнее дело – выбрать и купить. Не тут-то было. Ведь комплектация батареи, преобразующей солнечную энергию в потребляемый ток, не так проста, как кажется на первый взгляд.

Результат неправильного выбора одного из компонентов системы – солнечного модуля, контроллера, аккумулятора или инвертора – трата денег впустую. Солнечная батарея может быть как неэффективной, так и, наоборот, иметь чрезмерный потенциал, излишки которого просто «съедят» ваши деньги, а пользы не принесут. Что еще печальней, несоответствие оборудования может привести к его неисправности из-за сильного разброса напряжения.

Объясним, почему так происходит. Покупатели солнечных батарей теряют деньги и невольно нарушают работу только что приобретенного оборудования обычно по следующим причинам – неправильный расчет необходимых мощностей и покупка солнечной электростанции без учета энергопотребления.

Эти величины нельзя прикидывать в уме, а нужно знать наверняка, поскольку каждый случай индивидуален. Хотя порой выполнить такие расчеты бывает непросто. Чаще всего сложности возникают у владельцев дач и жилых строений, эксплуатируемых нерегулярно, например, только в летний период. Но и для частного дома выбрать и купить солнечную батарею с точки зрения эффективности достаточно сложно.

Мы расскажем, как безошибочно выбрать солнечную батарею для дома и дачи.

Необходимые расчеты

Перед покупкой солнечной батареи необходимо рассчитать суммарную мощность всех электроприборов, находящихся в доме, а также вычислить средний и максимальный объем суточного энергопотребления.

Суммарная мощность энергопотребителей

Иначе эту величину называют мгновенной мощностью. Для ее вычисления необходимо сложить показатели мощности всех приборов во включенном состоянии. Таким образом, вы будете иметь представление о том, какое количество энергии потребуется от солнечной батареи, если сеть будет нагружена максимально. Это когда все приборы работают одновременно.

Суточное энергопотребление

Объем ежедневно потребляемой энергии зависит от условий проживания (количества электрических приборов, их суммарной мощности и интенсивности их ежедневного использования) и цели, в которой будет использована автономная солнечная электростанция. Она может быть установлена в качестве запасного варианта, или, как полноценный источник питания взамен муниципальных коммуникаций.

Определившись с режимом питания, вы легко рассчитаете приблизительную величину ожидаемого суточного энергопотребления.

Режимы электроснабжения

Выбор режима электроснабжения на даче зависит от того, насколько вы готовы пожертвовать собственным комфортом ради экономии, и насколько такие жертвы целесообразны.

Жителям частного дома сильно экономить не приходится, поскольку в доме должны быть соблюдены элементарные условия – доступ к горячей воде, отопление, пользование незаменимыми электроприборами, такими как холодильник и плита.

Какие-то приборы можно отключить от солнечной электростанции и подсоединить их к муниципальным электросетям, а работу других приборов обеспечить энергией от солнечной батареи.

Объемы энергопотребления можно поделить на несколько режимов.

  • Аварийный. Когда солнечная батарея необходима для возмещения электроэнергии в период отключения центральной коммуникации или для ее обеспечения электроэнергией в условиях жестких ограничений в потреблении. При таком режиме электричество потребляют периодически, не ежедневно. При этом автономная система обеспечивает работу только самых важных приборов – отопительных, нагревательных и прочих, необходимых для жизни в определенное время года и суток.

В аварийном режиме средний суточный объем электроэнергии равен 1,5-2 кВтч, максимальный суточный объем – 3-4 кВтч. Суммарная мощность обычно составляет от 600 Вт до 1,5 кВт, иногда достигает 3 кВт, если работают электроинструменты.

  • Базовый. Такой режим подразумевает постоянный контроль над потреблением электроэнергии. Он хоть и более облегченный, нежели предыдущий, все же обременяет регулярной экономией.

Базовый режим рассчитан на облегчение нагрузки автономной системы. Для экономии энергии применяется такая мера, как поочередное использование электроприборов и только в солнечные дни утром/днем, когда мощность солнечной батареи наивысшая, и у аккумулятора есть возможность накопить энергию.

В базовом режиме средний суточный объем электроэнергии равен 3-4 кВтч, максимальный суточный объем – 4-7 кВтч. Мгновенная мощность составляет 1-2,5 кВт.

  • Умеренный. В таком режиме человек особо не ограничен и не испытывает сильного дискомфорта. Из эксплуатации выходят только те приборы, которые не имеют особого значения и не влияют на комфорт проживания.

Также отключаются от автономной системы такие мощные приборы, как водонагреватель, электроплита, стиральная машина и электрочайник (приборы со спиралями, которые имеют функцию подогрева, считаются самыми мощными). Эти устройства можно использовать и при подключении к солнечной батарее. Но делать это стоит только в солнечные дни, чтобы аккумулятор смог восполнить растраченный ресурс.

В умеренном режиме ожидаемый средний суточный объем энергопотребления равняется 4-6 кВтч, максимальный суточный объем – 11 кВтч. Суммарная мгновенная мощность составляет 3-5 кВт.

  • Комфортный. При таком режиме от автономной системы отключают только самые мощные нагревательные приборы. Их эксплуатируют в ясные солнечные дни, когда аккумулятор может восполнить потребленную энергию. Остальные приборы работают в нормальном режиме.

Ожидаемый средний суточный объем электроэнергии составляет 3-8 кВтч, максимальный суточный объем – 15 кВтч. Мгновенная мощность равняется приблизительно 5 кВт.

  • Полный. Когда все без исключения электроприборы подключены к автономной системе, работают в нормальном режиме и используются при первой необходимости без малейшего ущерба домочадцев.

В полном режиме средний суточный объем электроэнергии равняется 10-20 кВтч, максимальный объем – 50 кВтч. Мгновенная мощность составляет 5 кВт и более.

Номинальная мощность солнечной батареи

Для вычисления этой величины выполняют расчеты по следующей формуле:

Pсб = Pинс · Eсб / (Eинс · η)

Где Рсб – номинальная мощность солнечной батареи; Ринс – номинальная солнечная инсоляция (покрытие поверхности солнечным светом); Есб – энергия, выработанная солнечной батареей; Еинс - месячная солнечная инсоляция на м2; η – КПД инвертора, преобразующего постоянный ток в переменный.

За основу берут стандартные показатели месячной солнечной инсоляции - 1 кВт на м2 при средней температуре воздуха 25 градусов. КПД инвертора используют для расчетов только в том случае, если будет использоваться высоковольтное напряжение. При использовании низковольтного напряжения это значение можно убрать из формулы расчета.

Наклон солнечных панелей

Большое значение для работы солнечной батареи играет наклон, под которым расположены солнечные модули. Его расчет также необходим. Рассчитывают наклон, исходя того, с какой интенсивностью будет работать автономная солнечная электростанция – круглогодично или периодически. В любом случае, лучше определить солнечные панели таким образом, чтобы их наклон был больше географической широты в среднем на 15 градусов. Оптимальный угол наклона составляет 45 градусов.

Перед тем, как купить солнечную батарею, определитесь с местом ее расположения. Эффективнее всего расположить ее на крыше под вычисленным уклоном. Но бывает и так, что необходимого места на крыше не оказывается, ведь расстояние между рядами модулей должно быть не менее 1,7 от высоты одного ряда, чтобы не произошло затенение одного модуля другим. В этих случаях во дворе дома устанавливают специальные опоры, сконструированные опять же с соблюдением нужного уклона.

Как выбрать оборудование

Прежде чем приступить к выбору оборудования, необходимо определить, каким будет входное напряжение – 12В, 24В, 48В. Его определяют, исходя из технических характеристик электроприборов, предполагаемых к использованию от энергии солнечной батареи.

Непосредственно от напряжения зависит длина и толщина провода. Эти параметры должны быть оптимальные и безопасные для передачи тока. Поэтому самым комфортным будет использование напряжения 24В, которое подходит для нормальной работы всех рядовых электроприборов, используемых в быту.

Если в хозяйстве используется несколько очень мощных приборов, например, некоторые виды электроинструмента, их можно подключать каждый к отдельному инвертору. Дополнительные инверторы также избавят от сбоев в работе батареи. Даже если один из них внезапно выйдет из строя, рядовые приборы будут продолжать свою работу за счет запасных.

Выбираем инвертор

Инвертор – устройство, преобразующее постоянный ток в переменный. При выборе этого элемента автономной солнечной системы необходимо знать следующие моменты:

  • Инвертор преобразует ток определенной формы. Большинство современных электроприборов потребляют синусоидальный ток. Тогда как на выходе некоторых инверторов вырабатывается ток треугольной, прямоугольной и трапециевидной формы. Такая разновидность энергии подходит не к каждому электроприбору. Поэтому, выбирая инвертор, обратите внимание на данную характеристику.

Особенно беспокоиться по этому поводу не стоит, так как большинство современных преобразователей выделяет ток оптимальной формы. Правда, и тут встречаются некоторые разновидности. Например, существуют инверторы, которые выпускают ток формы, приближенной к синусоидальной. Его потребляют практически любые электроприборы, но с некоторыми звуковыми дефектами. Такая проблема устраняется при помощи фильтров, дополнительно приобретаемых устройств.

Инверторы, выпускающие ток современной синусоидальной формы, являются самыми качественными. Правда, такие устройства и весят больше, и стоят дороже.

  • Инвертор может быть примитивным, а может быть оснащен подсветкой и различными видами защиты – от короткого замыкания, перегрузки и так далее. Современное оборудование, оснащенное разнообразными новшествами, облегчает контроль над работой не только одного инвертора, но и всей системы, в целом. При этом стоит уточнить, каковы настройки защиты от перегрузки. Хорошо, если настройками инвертора допускается небольшое превышение его номинальной нагрузки. В противном случае некоторые устройства, мощность которых равнозначна этой самой номинальной нагрузке, не будут работать.

  • Современные инверторы имеют различные характеристики, в том числе, КПД. По величине КПД инвертора можно определить количество непроизводительных потерь энергии. Чем выше КПД, тем их меньше.

  • Еще одна техническая характеристика инвертора – способность работать в качестве бесперебойного зарядного устройства. Эту ценную способность имеет не каждый инвертор, а потому цена таких устройств автоматически повышается.

  • Существуют и другие полезные функции инверторов. Удобно, когда устройство автоматически подключает мощные приборы к отдельной сетевой линии. Такая функция позволяет избежать перегрузки системы и растраты накопленной аккумулятором энергии.

Выбираем аккумулятор

Выбор аккумулятора зависит от необходимого напряжения и режима энергопотребления. Современные производители выпускают устройства на напряжение 12В. Если нужно напряжение более 12В, аккумуляторы последовательно соединяют между собой, таким образом, достигая нужной величины.

Самая важная характеристика аккумулятора – ток заряда и ток разряда. Существуют некоторые технические условия, которые должны быть выполнены. Одно из них – обязательное соблюдение значения суммарного тока зарядки, которое не должно превышать значение, полученное в результате умножения числа максимального тока на количество сборок (блоков аккумуляторов). В противном случае итогом может стать не только поломка, но и взрыв.

Также суммарный ток зарядки не должен быть меньше мощности солнечной батареи. Иначе срок службы аккумулятора может быть существенно сокращен из-за постоянной нехватки заряда до стопроцентного наполнения его емкости.

Согласно последовательности устройств в автономной солнечной системе, аккумулятор тесно связывается с инвертором. Ток инвертора влияет на работу аккумулятора. Его значение не должно превышать значение, полученное в результате умножения тока разряда аккумулятора на количество аккумуляторных сборок (блоков аккумуляторов).

И, наконец, рассмотрим связь аккумулятора с солнечными панелями. Общая емкость всех аккумуляторных сборок, установленных в системе, должна в 5-10 раз превышать максимальный суммарный ток всех установленных фотоэлектрических модулей.

Что касается энергоемкости аккумулятора, то вот здесь и необходим тот самый расчет среднего суточного объема потребляемой энергии, который зависит от одного из пяти представленных режимов энергопотребления. Показатели емкости и суточного объема должны быть примерно равны.

Когда дело доходит до выбора емкости отдельных аккумуляторов, из которых будет собираться аккумуляторный блок, могут появиться некие сомнения, ведь разновидностей устройств по объему довольно много.

Самый оптимальный вариант – аккумулятор, рассчитанный на 100 Ампер. Такое устройство не требует монтажа большого количества соединений и имеет средний вес. Аккумуляторный блок из 100-амперных аккумуляторов обойдется во вполне адекватную цену.

Емкость должна соответствовать разряду и заряду аккумулятора.

Выбираем солнечные панели

Для фотоэлектрических панелей также есть условия, которые необходимо соблюсти во избежание проблем в работе и поломок системы. При выборе модулей обычно обращают внимание на такие важные показатели, как тип фотоэлементов и номинальное выходное напряжение.

В настоящее время чаще всего используются монокристаллические и поликристаллические солнечные панели. Они характеризуются адекватной стоимостью, доступностью на рынке и самым высоким КПД.

Самый оптимальный вариант панелей в плане номинального выходного напряжения – 24В.

Выбираем коллектор

Коллектор – устройство, оптимизирующее напряжение фотоэлементов к напряжению для заряда аккумуляторов и своевременно ограничивающее аккумуляторы от наполнения в случае их полной зарядки.

Пи выборе устройства важно знать, например, что недорогой коллектор не способен «донести» разницу напряжений панелей и аккумулятора. Под воздействием физических законов КПД батареи уменьшается не на разницу напряжений, но, тем не менее, вполовину, что вполне существенно.

Поэтому сегодня очень популярны эффективные контроллеры типа MPPT, которые осуществляют контроль над током и напряжением панелей с учетом погоды и времени суток. Но иногда, если большие мощности от системы не требуются, такое приобретение не будет выгодным. Лучше в этом случае купить более примитивный и недорогой контроллер.

Перед приобретением контроллера рекомендуем произвести расчет его необходимой мощности. Обычно достаточно мощности 10-30 Ампер. Но иногда, ели требуется большая мощность, контроллеры последовательно соединяют друг с другом.

Правда, это не всегда технически возможно. Некоторые производители ограничивают такие действия, выпуская отдельные модели, не подлежащие соединению с другими контроллерами. Кроме того, суммарная мощность блока контроллеров не должна превышать значение номинального тока контроллера на 85%. Это условие, которое должно быть соблюдено обязательно.

Вообще, выбирать оборудование при ограниченном бюджете достаточно сложно. Чтобы автономная солнечная система работала исправно десятки лет, рекомендуем обратиться к специалистам, которые выполнят необходимые расчеты, учтут бюджет, индивидуальные условия установки и климатические особенности, как того требует покупка и установка солнечных батарей.

Если вы находитесь в Краснодаре, купить оборудование для солнечных батарей вы можете в нашей организации. Также мы предложим вам квалифицированную и надежную помощь в установке автономной солнечной системы.