- Як спланувати потужність сонячної станції
- склад геліостанції
- Рекомендації по підбору складових частин
- Як розрахувати потужність сонячної станції
- Облік струму побутових споживачів
- Облік потужності інвертора, акумулятора і контролера
- вибір інвертора
- вибір акумулятора
- вибір контролера
- Як визначити кількість елементів для сонячної батареї
- Характеристики елемента сонячної батареї
- Приклад розрахунку сонячної батареї
- Як змонтувати сонячну батарею
- виготовлення корпусу
- збірка схеми
- монтаж фотоелементів
- заключні операції
Бажання мати свій альтернативне джерело енергії господаря приватного будинку або міської квартири цілком виправдано. Однак генератори з двигунами внутрішнього згоряння створюють шум, вібрації, вимагають палива, викидають в атмосферу шкідливі продукти згоряння. Гідростанцію можна встановити тільки там, де тече вода, а від неї до місця проживання буде потрібно тягнути дроти. Вітрогенератори не працюють в штиль і при слабкому напорі повітря.
Сучасна геліоенергетика більш приваблива для використання в побутових цілях. Наші поради допоможуть домашньому майстру створити оптимальну сонячну станцію з геліо батарей своїми руками для потреб приватного будинку і дачі. Після її введення мешканці стануть менше залежати від збоїв харчування в електропостачальної організації, зможуть автономно користуватися власною електрикою.
Сонячні електричні станції, як альтернативні джерела енергії , Не мають в своїй конструкції механічних деталей, які здійснюють постійне обертальний рух, властиве всім іншим видам генераторів. За рахунок цього вони більш безпечні, надійні в експлуатації.
Зміст статті
Як спланувати потужність сонячної станції
Щоб користуватися автономної геліостанцію можна піти двома шляхами:
- купити в торгівельній мережі готову конструкцію і найняти фахівців для її налагодження і введення в роботу;
- зібрати домашньому майстру своїми руками, попередньо прорахувавши її комплектацію по потужності під свої потреби.
Розглянемо другий варіант.
склад геліостанції
Комплект геліобатареї, що складається з цілого ряду послідовно і паралельно з'єднаних елементів, перетворює енергію сонячного світла в постійний електричний струм. Його величина в амперах і напруга в вольтах залежить від кількості модулів і способу їх монтажу.
Вироблену енергію необхідно витрачати: споживати або накопичувати. Для цього використовуються споживачі і накопичувачі. Останніми служать акумуляторні батареї.
Споживачі електричної енергії приватного будинку підрозділяють на два види струму:
- постійного;
- змінного синусоїдального.
Оскільки осередок сонячні батареї і акумулятор виробляють тільки постійний електричний струм, то для живлення споживачів змінного 220 вольт необхідно використовувати спеціальний пристрій, який називають інвертором.
Для постійного управління процесами електропостачання домашньої станції в автоматичному режимі необхідний контролер.
Не варто нехтувати роботою захистів:
Вони можуть працювати в схемі живлення будинку. У цьому випадку буде потрібно конкретизувати їх уставки, уточнити зону спрацювання або додати нові захисту.
Рекомендації по підбору складових частин
Виходимо з того, що для правильної роботи слід точно визначитися з потужністю електроенергії, яку повинна виробляти сонячна станція. Перевищувати цю величину можна незначно: відразу зросте загальна вартість обладнання. Якщо ж її знизити, то вона просто не буде справлятися з тими завданнями, для яких створюється.
Як розрахувати потужність сонячної станції
Для цього буде потрібно визначити її конфігурацію і підібрати:
- споживачі для її підключення;
- акумулятор, інвертор і контролер за технічними характеристиками;
- тип і кількість фотоелементів для геліостанції.
Облік струму побутових споживачів
Доведеться уважно проаналізувати всі домашні електроприлади, які необхідно використовувати, записати їх списком або таблицею на аркуші паперу, позначити потужність споживання кожного. Якщо просто механічно скласти всі ці значення, то вийде досить велика величина.
Однак вони все відразу не працюють, хоча і включаються випадковим чином. Причому, навіть якщо вони постійно працює холодильник використовує два режими:
- нагнітання холоду в морозильній і холодильній камері, коли працює його електродвигун (максимальне споживання потужності);
- контролю температури з роботою тільки електронної схеми управління (мінімальні витрати струму).
Це враховують індивідуально в кожному конкретному випадку. Думайте самі. Однак частина потужних споживачів, можливо, слід виключити з цього списку і не користуватися ними для роботи від сонячної станції, наприклад, потужні електричні плити.
Заощадити електроенергію можна за рахунок:
- виключення подвійного перетворення потужності для електронних пристроїв;
- використання бюджетних світильників зі світлодіодними лампами.
У першому випадку для харчування ноутбука, стаціонарного телефону, телевізора, комп'ютера і подібних гаджетів використовують пряме підключення постійної напруги від акумулятора сонячної станції через управління контролером. За рахунок цього виключається з роботи потужність інвертора і блоку живлення.
Другий випадок значно скоротить витрати на роботу освітлення.
Припустимо, що все скрупульозно враховано і розраховано. Вийшла якась потрібна потужність, наприклад, 3 кВт, або інша. Її величину доведеться брати за основу для підбору енергії сонячної станції і елементів її батареї.
Облік потужності інвертора, акумулятора і контролера
Всі ці пристрої повинні ефективно переробляти електричні потоки і витримувати їх навантаження тривалий час. Тому невеликий запас потужності з урахуванням ККД буде корисний при виникненні струму критичного режиму, пов'язаного з великим підключенням приладів.
вибір інвертора
Слід врахувати, що дешеві моделі зазвичай створюють простий меандр, який погано позначається на роботі електродвигунів.
Перетворювачі, що виробляють чистий синус струму, краще підходять для побутових приладів і домашнього використання. Але вони коштують дорожче.
вибір акумулятора
У складі сонячної станції цілком можна використовувати автомобільні свинцево кислотні АКБ. Вони будуть виконувати свої функції, але ресурс їх роботи буде скорочений.
Пояснюється це тим, що вони створені для екстремальних умов експлуатації, пов'язаних з величезними струмами розряду для запуску автомобільного двигуна в сильний мороз за допомогою стартера, періодичної підзарядки від автогенератора під час руху і іншими транспортними навантаженнями.
Тому для тривалого застосування в геліостанції використовують спеціалізовані марки гелевих акумуляторів різних типів. Вони пристосовані до умов заряду від осередків сонячних батарей і живлення споживачів через інвертор.
вибір контролера
Його силові ланцюги повинні надійно комутувати струм навантаження, а електроніка забезпечувати виконання всіх функцій роботи обладнання.
Як визначити кількість елементів для сонячної батареї
трохи теорії
Осередки сонячної батареї працюють як і інші джерела електричного струму, хоча не особливо бояться режиму КЗ. Вони мають нелінійної вольтамперної характеристикою, яка не вписується в звичний закон Ома.
Холостий хід одного елемента становить близько 0,6 вольта, а струм навантаження залежить від багатьох факторів:
- площі елемента;
- інтенсивності опромінення і ряду інших ситуацій.
Крива потужності і струму мають пікову характеристику, відповідну напрузі близько 0,47 вольта. При такій величині забезпечується максимальна ефективність осередки в складі сонячної батареї.
Усереднена площа 10х10 см може видати близько 1 ÷ 1,6 Вт при ККД 10 ÷ 16%. Температурний режим впливає на роботу: при нагріванні знижується напруга осередку. При холоді і морозі напівпровідниковий елемент сонячної батареї працює краще.
Характеристики елемента сонячної батареї
Для напівпровідникових переходів фотоелементів застосовуються різноманітні матеріали. Вони виробляють різні потоки електронів.
Готові елементи сонячних батарей навіть у кожного виробника різних марок мають своїми індивідуальними характеристиками. Їх треба вивчити і врахувати при складанні геліостанції.
Приклад розрахунку сонячної батареї
Візьмемо за вихідні дані невелику геліостанцію з потужністю 120 ват, яку можна використовувати навіть в міській квартирі, а не тільки в приватному будинку або на дачі.
Вироблюваної нею електроенергії вистачить для підзарядки автомобільного акумулятора, роботи потужного ноутбука і інших електронних гаджетів.
За основу осередку станції виберемо елемент на 4 ампера. У продажу є на 2 А та інші струми. Його напруга становить 0,5 вольта.
Послідовно з'єднаємо 30 елементів. Вони дадуть 15 вольт. Зробимо ще таку ж ланцюжок і підключимо її паралельно. Отримаємо ток роботи 8 ампер, а потужність 15 * 8 = 120 ват.
Таким чином, для отримання 120 ват потужності нам треба було 60 осередків, кожна з яких виробляє 0,5 вольта і струм 4 ампера.
Як змонтувати сонячну батарею
Осередки при експлуатації будуть перебувати на відкритому повітрі. Їх необхідно захистити від атмосферних опадів, пилу, механічних пошкоджень. Для цього виготовляють герметичний короб з прозорою скляною поверхнею.
виготовлення корпусу
Буде потрібно розмістити на площині все елементи і розрахувати площу, яку вони займуть з обліку інтервалів між осередками.
Рівномірний повітряний зазор між елементами сонячної батареї необхідний для виключення режиму їх короткого замикання. Кромки осередків не повинні стикатися.
З цього розміру вирізають віконне скло.
Його вклеюють в алюмінієві куточки будівельним силіконовим клеєм, що забезпечує герметичність з'єднання, які додатково скріплюють гвинтами для підвищення міцності загальної конструкції.
Якщо використовувати дерев'яну раму, то буде потрібно її просочувати складами, що перешкоджають гниттю і врахувати можливість всихання рейок.
збірка схеми
підготовка фотоелементів
Осередки сонячної батареї можуть бути з:
- просто залуження контактними майданчиками для пайки;
- припаяними струмопровідними відводами.
У першому випадку доведеться контакти пропаять для з'єднання монтажної дротом. Виробники фотоелементів передбачають спеціальний припій з флюсом на водній основі, який легко змивається з поверхні комірки і стрічкові провідники. Якщо працювати каніфоллю, то її сліди залишаться, прибрати їх не вийде.
Кремнієві пластини мають високий теплоотводом, а при тривалому торканні паяльника добре остуджують його жало. Працювати треба швидко, але акуратно.
Паяльник вибирають з потужністю близько 40 ват, а його жало необхідно підтримувати в чистоті.
Для монтажу можна використовувати дріт від кабелю кручений пари. Її потрібно попередньо залудити.
Якщо немає хороших навичок в пайку, то елемент можна легко пошкодити.
Тому необхідно мати резерв для заміни зіпсованих осередків або купувати вже пропаяні в заводських умовах модулі з струмовідводами.
монтаж фотоелементів
Самі осередки розкладають лицьовою стороною на скло усередині корпусу і приклеюють до нього по кутах краплями силіконового клею.
Потім паяють всі елементи між собою в загальну схему і підключають з'єднувальні дроти.
заключні операції
Залишається перевірити електричні характеристики зібраної станції під навантаженням.
Важливо також заміряти вихідна напруга на кожному елементі. Воно повинно мати одне і те ж значення. Коли воно менше, то треба розбиратися з дефектним елементом сонячної станції.
Чи залишиться захистити тильну сторони поліетиленовою плівкою від попадання пилу і сміття на осередки, встановити сонячну станцію на південній стороні будинку.
Робота буде закінчена після підключення інвертора, контролера і акумулятора з перевіркою їх експлуатаційних можливостей на різних режимах.
Для напрямку струму від сонячної батареї для заряду акумулятора в ланцюг харчування врізають діод, який виключає перетікання енергії в зворотному напрямку. Менше нагрівання і втрати електрики забезпечує діод Шотки.
Щоб матеріал краще запам'ятався рекомендуємо подивитися відеоролик «5 помилок збірки сонячної батареї».
Задавайте питання в коментарях і діліться матеріалом статті з друзями в соц мережах.