Збирання та налагодження системи сонячного електропостачання - Rmnt.ru

1. Устаткування системи електропостачання: асортимент, характеристики
2. Схема підключення обладнання геліостанції
3. Монтаж сонячних панелей і допоміжного електроустаткування
4. Шляхи підвищення ефективності автономного електропостачання

Стаття розглядає практичне застосування сонячних батарей, докладно описує необхідні для безперебійного електропостачання вузли, самостійне підключення і настройку сонячних батарей.

Устаткування системи електропостачання: асортимент, характеристики

В попередній статті ми розглянули види сонячних батарей. Але в системах генерації сонячної енергії ці елементи є лише первинними перетворювачами. Для створення повноцінної домашньої електростанції нам знадобиться такий комплект обладнання:

• контролер заряду акумуляторної батареї
• акумуляторна батарея (АКБ)
• інвертор напруги

Контролери заряду АКБ бувають двох типів: ШІМ-контролери (PWM-контролери) та ОТММ-контролери (MPPT-контролери).

ШІМ-контролер простіше і дешевше пристрій, що управляє зарядом АКБ. ККД ШІМ-контролера зазвичай вище, ніж у ОТММ-контролера в силу того, що на початковому етапі зарядки він підключає акумулятор практично безпосередньо до сонячній батареї без перетворення напруги, що генерується. ОТММ-контролери рекомендують використовувати з модулями з нестандартним вихідною напругою від 28 В і вище.

Економічно виправданим використання ОТММ-контролерів буде в системах генерації номінальною потужністю понад 400 Вт. Ще одна підстава для використання такого контролера - проектування сонячної станції для цілорічної вироблення електроенергії. У похмурі зимові дні при зарядці акумуляторів ОТММ-контролер проявить себе з кращого боку.

Акумулятор в системі сонячного електропостачання відіграє роль буфера, що накопичує електричну енергію.

На відміну від усього іншого обладнання геліостанції акумулятор є витратним елементом. Тому чим довше він пропрацює без заміни, тим менше буде термін окупності придбаних вами компонентів. Щоб АКБ прослужила довго, потрібно відповідально підійти до його вибору. Основні параметри АКБ, що цікавлять потенційного власника, - це:

• напруга (Вольт, В) - в продажу є акумулятори для сонячних батарей на напругу 12, 24 і 48 В. Для невеликих домашніх станцій потужністю 200-300 Вт цілком підходять АКБ на 12 В;
• електрична ємність (Ампер⋅час, А⋅ч) - характеризує кількість електроенергії, яку можна акумулювати. Відповідно, чим більше цей параметр, тим більше електросистема може пропрацювати в автономному режимі (в похмуру погоду або в темний час доби);
• рівень саморозряду (% від номінальної ємності) - чим нижче цей параметр, тим краще АКБ.

Інвертор напруги призначений для перетворення постійної напруги акумулятора в змінну напругу мережі 220 В, що живить побутову навантаження.

На ринку є великий асортимент інверторів, що володіють різноманітними функціями. Серед найважливіших параметрів слід відзначити наступні:

• потужність інвертора;
• напруга первинного ланцюга (напруга підключається акумулятора);
• наявність вбудованих захистів (від перевантаження, від переполюсовки акумулятора, від короткого замикання в навантаженні, від надмірного розряду акумулятора);
• синусоидальность вихідної напруги (принципово, якщо в підключається навантаженні є двигуни, наприклад, пральні машини, холодильники, циркуляційні насоси, вентилятори і т. п.).

Слід також зазначити, що надмірна кількість функцій призводить лише до подорожчання приладу і ускладнення його налаштування і експлуатації.

Схема підключення обладнання геліостанції

Збірка схеми сонячної електростанції досить проста. Нижче буде приведена послідовність підключень, проілюстрована фотографіями. Для складання простої системи використовується сонячна панель з полікристалічними елементами, контролер заряду і акумулятор. Збірку починаємо з підключення кабелю до сонячній батареї.

Для батарей, які йдуть в комплекті з кабелем, цей крок не потрібно. До вихідних клем контролера підключаємо АКБ. Далі дроти, що йдуть від панелі, необхідно приєднати до вхідних клем контролера заряду.

Все приєднання здійснюються за принципом «+» до «+», а «-» до «-». На вхідні клеми інвертора подаємо живлення від акумулятора. Після включення контролера заряду і інвертора ми бачимо, що генерується сонячною панеллю електрику починає зарядку акумулятора.

Для того щоб визначити полярність висновків сонячної батареї, досить заміряти напругу на клемах за допомогою мультиметра. Якщо біля показань величини напруги стоїть знак «мінус», то становище чорного щупа відповідає плюсової клеми (перевірте, чи правильно підключено щупів перед виміром). Якщо знак «мінус» відсутній, то становище чорного щупа відповідає негативної клеми батареї.

Монтаж сонячних панелей і допоміжного електроустаткування

монтаж електрообладнання геліостанції проводиться мідним дротом. Перетин мідного дроту для однієї панелі варто вибирати не менше 2,5 мм 2. Це обумовлено тим, що нормальна щільність струму в мідному провіднику 5 ампер на 1 мм2. Тобто при перетині 2,5 мм2 допустимий струм буде складати 12,5 А.

При цьому струм короткого замикання панелі RZMP-130-T потужністю 145 Вт становить всього 8,5 А. При об'єднанні кількох панелей з паралельним підключенням перетин спільного вихідного кабелю повинне підбиратися виходячи з максимального сумарного струму всіх панелей по вищеописаної концепції (5 А на 1 мм 2 ).

У продажу є різноманітні кабелі для підключення сонячних батарей. Їх відмінна риса в тому, що зовнішня ізоляція кабелю піддалася спеціальній обробці і має підвищену стійкість до ультрафіолетового випромінювання. Купувати такі кабелі необов'язково. Сонячні батареї можна підключити кабелем зі звичайною ПВХ-ізоляцією, але прокласти його в гофрованому рукаві, який призначений для прокладки зовнішньої проводки. Такий варіант обійдеться на 30-40% дешевше.

Контролер заряду АКБ і інвертор необхідно розмістити в сухому приміщенні з кімнатною температурою, наприклад, в коморі або передпокою. Розміщувати це обладнання поза приміщенням недоцільно, так як електронні вузли апаратури не повинні піддаватися значним коливанням температури і вологості. Саму акумуляторну батарею можна розмістити разом з електронікою.

Якщо ви вирішили використовувати кислотні або лужні акумулятори, то слід їх розмістити в добре провітрюваному нежитловому приміщенні, так як при їх експлуатації виділяються шкідливі для здоров'я випаровування електроліту. Крім того, в приміщенні з акумуляторами не повинно бути джерел іскровий і вогневої небезпеки, так як виділяються кисень і водень в погано провітрюваних приміщеннях можуть утворити вибухонебезпечну суміш.

Сонячна панель може встановлюватися двома способами:

• нерухома установка передбачає стаціонарне розміщення панелей на даху будинку або на кронштейні, закріпленому на стіні або фундаменті. При цьому панелі повинні бути спрямовані на південь, горизонтальний нахил панелей повинен становити кут, рівний широті місцевості плюс 15 °. Широту вашого місця розташування можна визначити, наприклад, за свідченнями GPS-навігатора або в сервісі Google Maps;
• рухома установка панелей виробляється на траверсу, яка здатна повертатися азимутально (в напрямку руху сонця уздовж горизонту) і зенітального, нахиляючи панелі для того, щоб сонячні промені падали на них перпендикулярно. Така система установки дозволяє збільшити ККД використовуваних сонячних батарей, але вимагає додаткових відчутних фінансових витрат на конструкцію траверси, приводні двигуни і систему для їх управління.

Шляхи підвищення ефективності автономного електропостачання

Для підвищення ефективності сонячної електростанції можна йти двома шляхами: збільшувати кількість генерованої електроенергії з одного боку і зменшувати її споживання з іншого. Шляхи для збільшення генеруючої електроенергії можуть бути наступні:

• установка сонячних батарей на рухому траверсу або на механізм управління зенітальне нахилом (напівзахід, але теж досить ефективна, в основному для монокристалічних панелей);
• використання якісних акумуляторів з малим відсотком саморазряда і довгим терміном служби без значного зниження ємності;
• регулярне технічне обслуговування системи: чистка панелей від пилу і снігу, обслуговування рознімних і клемних з'єднань з метою зменшення контактних опорів і, як наслідок, втрат потужності.

З боку навантаження енергоефективність може бути збільшена таким чином:

• виділення ланцюга низьковольтного харчування безпосередньо від акумулятора, наприклад, для підключення світлодіодного освітлення. Це дозволить уникнути подвійного перетворення енергії в инвертор;
• відключення інвертора при відключенні навантаження на його виході, так як інвертор, що працює вхолосту, все одно споживає невелику кількість енергії;
• установка спільно з освітленням датчиків руху з таймером, щоб виключити прикре витрачання електроенергії через те, що просто забули вимкнути лампу в передпокої.

Влад Тараненко, рмнт.ру

30.06.14