В последние десятилетия альтернативная энергетика становится все более популярной. Этому способствуют автономность от поставок электричества, экологичность и окупаемость. Поэтому у многих возникает идея купить солнечную панель для разработки собственной независимой электростанции. Это бывает актуально как для обеспечения энергией жилых помещений, так и производственных предприятий. Однако, при использовании солнечных панелей возникает множество вопросов: как их рассчитать, где правильно установить, как можно подключить и многие другие. Рассмотрим это в данной статье.
Параллельное и последовательное подключение солнечных панелей
Подключение солнечных панелей выполняется тремя способами – параллельно, последовательно и смешанно (параллельно-последовательно). Каждый из них имеет свои особенности, области применения и влияет на выбор остального оборудования солнечной электростанции.
Соединение солнечных панелей параллельно
Параллельное подключение подразумевает соединение плюсового провода одной панели с плюсовым другой, так же подключается минус к минусу. Согласно нашим тестам так можно подключать как моно-, так и поликристаллические фотоэлементы. При таком соединении появляются следующие свойства:
- напряжение на выходе не суммируется – если параллельно было подключено несколько солнечных панелей на 48 В, то на выходе получается именно такое напряжение, независимо от количества панелей. Подключать параллельно можно только панели с одинаковым напряжением;
- суммируется итоговая сила тока – если параллельно подключено 10 панелей по 10 А, то на выходе сила тока равна 100 А;
- установка солнечной панели с параллельным подключением удобна в эксплуатации тем, что выход из строя одного элемента, его временное затемнение облаком или покрытие пылью – не приведет к значительным потерям энергии;
- при таком подключении обычно используются контроллеры с широко-импульсной модуляцией, которые стоят меньше, чем MPPT-контроллеры.
Подключение солнечных панелей последовательно
При последовательном подключении плюсовой провод одной панели подключается к минусовому следующей, таким образом образуется цепь из нескольких панелей. Такое подключение может быть организованно как с поликристаллическими панелями, так и с монокристаллическими.
Этот тип соединения характеризуется такими свойствами:
- Напряжение на выходе суммируется. Последовательное подключение 10 панелей по 24 В приведет к образованию 240 В на выходе.
- Сила тока не суммируется. Установка солнечных батарей с максимальным током 10 А в количестве 10 штук даст общий ток 10 А независимо от их количества. Подключать таким способом можно только панели с одинаковым током.
- Выход из строя одной из панелей приведет к значительной потере энергии на всем участке цепи. Поэтому понадобится время для поиска и восстановления ее работоспособности. Также потери энергии будут при загрязнении или затемнении одной из панелей.
- Для последовательного подключения часто используют MPPT-контроллер, который ищет максимальную точку мощности между имеющимся диапазоном напряжений и силы тока всех панелей в цепи. Так достигается максимальная производительность и нивелируется недостаток из предыдущего пункта списка. В том числе это улучшает эффективность работы солнечных батарей зимой и осенью, когда часто бывает облачность и осадки.
Установка солнечной батареи с параллельно-последовательным подключением
Параллельно-последовательное подключение чаще используется в более сложных и произносительных системах, так как подразумевает применение большого количества фотоэлементов. Могут использоваться поли- и монокристаллические панели. По причине сложности и высокой эффективности данный способ подключения обычно применим на больших производствах.
При таком соединении создается батарея панелей, подключенных последовательно. Затем каждая из этих батарей подключается друг к другу параллельно. В результате удается получить суммирование и напряжения, и тока.
Схемы и способы подключения солнечных батарей
Панели могут подключаться в электростанцию по трем различным схемам, каждая из которых отличается по производительности и функциональности. Также от выбранной схемы зависит смета на монтаж солнечных панелей, так как список оборудования везде разный.
Сетевое подключение панелей
Для реализации такой схемы подключения солнечных панелей, помимо них самих, понадобится контроллер и инвертор, а аккумулятор не нужен. Его отсутствие значительно снижает стоимость электростанции. Однако в таком случае нельзя будет вырабатывать электричество в темное время суток. В такой схеме можно использовать мобильные панели и разворачивать их только днем. Рейтинг лучших портативных солнечных батарей поможет вам подобрать хорошую модель.
По результатам наших тестов можно сказать, что это хорошая схема подключения для дома или квартиры, так как обходится недорого и проста в обслуживание. А также это хороший вариант для производства, так как рабочее время бывает обычно в течение светового дня.
Автономная схема подключения
Монтаж солнечных батарей для автономной схемы подразумевает также наличие аккумулятора, который будет накапливать энергию в течения дня и отдавать ее в темное время суток. От этого повышается стоимость и сложность установки.
Это хороший вариант для тех случаев, когда нужно получить полную автономность от государственной электросети. Солнечные панели в квартире (при наличии достаточного места для монтажа) или в доме в такой схеме будут отличным вариантом. Также это достаточно производительная схема подключения для не электрофицированных построек.
Гибридная схема подключения
Гибридная схема подключения использует в своем составе дополнительный источник питания, который задействуется при отсутствии электричества от панелей и аккумулятора. Например, при отсутствии солнечного света и заряда аккумулятора, схема переключается на питание от государственной электросети или генератора. Это хорошая схема подключения солнечных панелей для дома или производства. Для квартиры обычно слишком громоздко.
Подключение по гибридной схеме – это самый дорогой способ в плане приобретения комплектующих. Он подразумевает использование дополнительного оборудования для коммутации между разными источниками питания: панелями, аккумулятором, сетью (генератором). Установка солнечных панелей под ключ с таким подключением также обойдется дороже, так как схема сложнее. Однако, она наиболее надежна и хорошо походит для случаев, когда перебои в электричестве недопустимы.
Сколько солнечных батарей и к чему нужно подключить
Установка солнечных панелей потребует правильного расчета. Главным параметром является генерируемая мощность. Следует приобретать модели с запасом в 30 %. То есть, солнечная панель на 450 Вт гарантировано сможет предоставить энергию на 30 % меньше заявленной (315 Вт), максимального значения этот параметр достигнет только при достижении идеальных условий (ясное небо, чистая от пыли панель).
К примеру, если вы определили, что вам нужна энергия в объеме 10 кВт, то к ней следует добавить еще 30 % – выйдет 13 кВт. И что бы узнать, сколько нужно панелей, разделить эту цифру на мощность панелей – 13 кВт / 0,45 кВт = 28,8 (нужно округлить в большую сторону) – понадобится подключить 29 панелей мощностью по 450 Вт. Соответственно, если мощность каждого фотоэлемента меньше, то установить солнечные панели нужно будет в большем количестве.
К чему подключаются солнечные панели
Для того чтобы солнечные панели выполняли свою роль в солнечной электростанции, понадобится дополнительное оборудование. К нему относится:
- Контроллер – это миникомпьютер, который управляет распределением энергии. Он подбирается с учетом напряжения панелей – для 24-х вольтовых солнечных панелей один тип контроллера, для 48-ми – другой. Также в расчет следует брать максимальный ток от фотоэлементов. Эти параметры зависят от способа подключения панелей. Контроллер нужен для любой схемы подключения.
- Инвертор – это устройство необходимо для преобразования энергии от панелей в подходящую для питания оборудования. Он подбирается с учетом потребляемой мощности с небольшим запасом. То есть, если потребляемая мощность – 10 кВт, то инвертор должен иметь мощность чуть больше. Также инвертор необходим для любой схемы подключения.
- Аккумулятор – хранит энергию для ее использования в темное время суток. Должен совпадать по напряжению с инвертором и контроллером. Чем больше его емкость, тем больше собранной днем энергии получится сохранить. Нужен для автономной и гибридной схемы подключения.
- АВР – автоматическое включение резерва. Нужно, когда есть необходимость организовать питание от различных источников. Понадобится для гибридной схемы.
Правильный выбор солнечных панелей влияет на эффективность электростанции, уровень ее автономности и рациональный расход бюджета.
Провода и разъемы для подключения солнечных панелей
Перед тем, как установить солнечную панель, следует позаботиться о коммуникациях. Для подключения фотоэлементов понадобится использовать много проводов и разъемов. Для достижения наибольшей эффективности нужно применять провода подходящего сечения, в ином случае будут потери производительности. По мнению наших экспертов стоит пользоваться специальными “солнечными проводами” – у них дополнительная защита от воздействия солнца и осадков.
Самый распространенный разъем для подключения панелей – MC4. Он также обеспечивает стойкость к осадкам, солнцу и надежность в условиях работы на улице. Применять другие типы разъемов не рекомендуется.
Как установить солнечные панели
Крепление солнечных панелей на крышу – один из самых частых вариантов монтажа. Фотоэлементы получают достаточно солнца и не занимают полезного места на земле. Монтаж солнечных батарей на крышу может использоваться как в домах, так и в многоквартирных зданиях.
Если такой возможности нет, то перед тем, как крепить солнечные панели на земле, следует подобрать подходящее место. Соседние постройки и деревья не должны затемнять их в течение всего солнечного дня.
Рекомендованное направление монтажа – юг, юго-восток. Угол наклона относительно земли – 35 градусов. Данные параметры рекомендуются для большинства регионов Украины.
Для экономии пространства можно использовать бифракционные солнечные панели. Они более производительны, так как улавливают свет с двух сторон. Это позволяет сократить количество панелей и занимаемую ими площадь.
Сколько стоит установить солнечные батареи на дом
Стоимость установки зависит от многих факторов и должна быть вычислена индивидуально. На эту цифру влияют следующие параметры:
- тип схемы – сетевая является самым недорогим вариантом, без аккумулятора, а самая дорогая – гибридная, с аккумулятором и АВР;
- последовательное подключение может обойтись немного дороже, так как MPPT-контроллер стоит больше, однако в результате такая схема оказывается более эффективной;
- количество используемых панелей – согласно подсчету выше, чем больше нужна мощность, тем больше понадобится подключить фотоэлементов. Одним из оптимальных вариантов будет использовать солнечные панели мощностью 330 Вт. Они имеют средний размер и вес, также их будет легче разместить на площади монтажа и установить;
- в целом мощность всей системы также влияет на стоимость остального оборудования – чем больше мощность (и больше панелей), тем больше понадобится проводов, более мощный сетевой инвертор и другое.
Теперь вы знаете о способах подключения солнечных панелей. Мы рассмотрели преимущества и недостатки параллельного и последовательного подключения. А также изучили сетевую, автономную и гибридную схемы, их области эксплуатации и достоинства. Эти знания помогут вам подобрать подходящий вариант для своих нужд.
