Как правильно установить солнечные батареи

solar-panels

Купить солнечные батареи и установить их с ошибками, которые не позволят снимать максимальную энергию, как минимум обидно. Рассмотрим типичные ошибки, возникающие при установке солнечных батарей.

«Солнечная батарея» на самом деле условное название. По факту этот огромный «транзистор» называется «Фотоэлектронный преобразователь» (ФЭП). Из чего становится понятно: сколько «фотонов» он получит (инсоляция), столько сможет преобразовать в «электроны», учитывая свой КПД.

Для монокристаллического кремния это 17–20 %, поликристаллического и аморфного – менее 10 %.

Солнечные поликристаллические модули несколько дешевле, но эта разница сомнительна. А вот ежегодная потеря мощности, ввиду ненормированных загрязнений (естественные, неконтролируемые химические реакции быстро окисляют подложку), КПД стремится к нулю.

Если вы приобретаете их на 2–3 года, это ещё может быть оправдано, но если на «всегда», то нет.

Крепление солнечных батарей осуществляется с помощью локерных саморезов или резьбовых соединений в любом удобном месте алюминиевой, профильной рамки.

Ориентировать ФЭП старайтесь строго на юг. Именно с юга приходит максимум «фотонов» пройдя атмосферу под прямым углом, с минимальными потерями.

Находясь на востоке или западе, солнечная энергия проходит атмосферные слои по диагонали, со значительными потерями.

Человеческий глаз в течение дня адаптируется и ему кажется, что солнце светит одинаково утром, днём и вечером. На самом деле разница в освещении значительна. Это подтвердит Вам любой фотограф.

Угол установки относительно горизонта для круглогодичного использования должен совпадать с параллелью. Для Санкт-Петербурга это 60 градусов. Хорошо если есть возможность менять угол, хотя бы два раза в год, весной уменьшают до 45°, а осенью увеличивают до 75°.

Устанавливать следящую систему, нецелесообразно, т.к. её стоимость сопоставима с ценой трёх ФЭП, а эффективность повышает на 40 %, и увеличивает вероятность на отказ в силу парусности при порывах ветра.

Иными словами, дешевле и спокойнее поставить два ФЭП. Хотя один наш клиент, фермер в Псковской области, смастерил нечто оригинальное с помощью цепной велосипедной передачи и ходиков с гирьками.

Утром встанет, выйдет во двор, гирьки перетянет и в курятник. Обещал запатентовать, разбогатеть, купить, и застеклить курам крышу «солнечными батарейками». Зачем, спрашиваю? – Летом кондиционер, зимой свет будет.

При стандартной освещённости 1000 Вт/м2 , ФЭП “переваривает” 17–20 %, это 170–200 Вт.

Возникает вопрос: – Где остальные 800–830 Вт?

К сожалению, выделяются в виде тепловой энергии. И как транзистор ФЭП негативно реагирует снижением КПД на каждый градус. В солнечный день нагрев достигает 75 °С. (На фото не лучший вариант).

неправильная установка батарей

Если ещё прикрутить батарею наглухо к черному рубероиду, то в солнечную погоду можно смело готовить яичницу.

Старайтесь обеспечить максимально низкотемпературный тепловой режим. Проще говоря, минус 30 лучше, чем ноль.

Если Вы устанавливаете солнечные батареи на плоскую кровлю (рубероид, жесть), старайтесь приподнять фотопанель хотя бы на несколько сантиметров. Так, чтобы снизу “продувало”. Если на волнистую (ондулин, шифер), это необязательно, хотя не повредит.

Идеальный вариант, если скат крыши плоский и ориентирован на юг.

В этом случае на скат прикручиваются в размер солнечного модуля два уголка, с выносом над коньком около 70 см, и на уголках закрепляется модуль выше конька так, чтобы между коньком и солнечным модулем было 15–20 сантиметров.

Аналогичным образом можно поступить, свесив солнечную батарею на уголках ниже ската крыши, что предпочтительнее. В случае с волнистой крышей вместо уголка применяются трубы, подходящего диаметра.

Сам солнечный модуль следует располагать горизонтально, что снижает разницу температур верх/низ в два раза, в сравнении с вертикальным расположением.

Снижение температуры на несколько градусов существенно влияет на КПД солнечных батарей. Даже один процент мощности за сезон получается существенно.

неправильная установка батареи

Старайтесь установить солнечную батарею на максимально освещенном, незатеняемом, проветриваемом, светлом месте. Фотопанель преобразует и отражённый, рассеянный свет, причём тыльная сторона тоже активна.

Если в снежном поле установить солнечный модуль, он преобразует больше на 35–50 % энергии, отражённой от снега на тыльную сторону.

В итоге Вы получите мощность выше, чем заявили производители солнечных батарей.*

Если Вы устанавливаете солнечные батареи на фронтон, то желательно покрасить его и свесы крыши в светлые тона.

Это увеличит количество отражённого, рассеянного излучения и снизит нагрев в зоне солнечной батареи. Также предохранит стены Вашего дома от значительных температурных перепадов день/ночь, которые не продлевают долговечность строения.

Пассивная защита от снега сводится к выбору места и правильной установке солнечных батарей.

На фото наглядно показаны результаты. Солнечные батареи на скате крыши и над верандой занесены снегом. На фронтоне весело преобразуют солнечное излучение в направленно движущиеся электроны.

Солнечный модуль на западном скате установлен неправильно.

Модуль над верандой необходимо поднять выше и уменьшить угол наклона. На снимке он равен 55 градусам.

Летом свесы над фронтоном ограничивают освещённость утренними и вечерними лучами солнца, что несколько компенсируется высотой солнцестояния.

неправильная устанвка солнечной батареи

Наглядный пример. И хотя модуль направлен на запад, снег почти не задерживается, благодаря продуваемому пространству и отсутствию упора снизу.

Жесткость крепежа оставляет желать лучшего.

Меньше всего электроэнергии солнечные батареи в нашем климате вырабатывают осенью. В пасмурную погоду межсезонья, когда световой день сократился, а снег ещё не выпал.

С первым снегом, когда отражающая способность поверхности земли значительно увеличивается, общая освещённость рассеянным излучением повышается.

Здесь оказывает влияние и характер местности. Снежное поле отражает до 90% солнечных лучей или рассеянного излучения. Угол установки солнечных батарей в этих условиях соответствует географической широте, минус 15 – 20 градусов.

Особенно это заметно, если солнечные элементы ламинированы на текстурированном стекле, о чём мы писали на странице Как выбрать солнечную батарею или модуль.

Плотная застройка или лес практически не отражают солнечный свет. Поэтому целесообразно увеличить угол наклона, с целью принять отражённый свет неба и облаков.

Контроллер заряда – оставляет избыток энергии на солнечной батарее. Максимум, что он выдаёт это 13,7 вольт в режиме подзаряда и 14,4 вольт в режиме форсированного заряда.

Подобно автомобилю, никогда не зарядит аккумулятор (АКБ) полностью. Для 100% заряда необходимо конечное напряжение 16,2 вольт.

Как аргумент простая арифметика:

При напряжении контроллера заряда в форсированном режиме 14,4 вольта, мало того что аккумулятор находится в перманентно не дозаряженном состоянии, что значительно сокращает срок службы, так мы ещё вычитаем из АКБ полезную ёмкость.

Т.е., при ёмкости АКБ 100 A/h мы можем позволить себе только 70 A/h. Разница при напряжении 12,6 вольт, 378 ватт или более 25 часов работы энергосберегающей лампы мощностью 15 Вт, сопоставимой с лампой накаливания 75 Вт.

Если учесть, что разряд АКБ не желателен более чем на 50% в тёплоё время года, и на 25% зимой, что нам остаётся?

Только лучину сушить.

Увеличивать до бесконечности количество АКБ, тоже нельзя, т.к. увеличивается суммарный ток утечки, саморазряд.

Надеюсь, мы убедили Вас отказаться от контроллера и сократить свои затраты.

Хотя многие наши “коллеги”, будут возражать, в силу сокращения товарно-денежного оборота.

Мы не альтруисты, мы считаем, что довольный клиент лучше разочарованного в любом аспекте.

Аналоговый коммутатор балластной нагрузки – отбирает лишнее, и использовать её можно в любом виде, освещение, нагрев, подъём воды, при 100% заряженной АКБ.

Подключите к нему 12-ти вольтовый насос, фонтан, работать он будет только днём и служить индикатором заряда (вариантов множество).

Работает, значит АКБ заряжена на 100%, а Вы, помимо эстетики, получаете свежесть и отрицательно заряженные ионы.

В холодное время года, можно подключить любой электронагревательный прибор с рабочим напряжением 12 вольт. Автомобильная накидка с подогревом, инфракрасный излучатель, вентилятор принудительной циркуляции солнечного коллектора и т.п.

Стабилизатор, как любой электроприбор, потребляет электроэнергию, которая выделяется в виде тепла. Это около 15 % полезной энергии.

Не используйте стабилизатор, инвертор достаточно хорошо стабилизирует выходное напряжение. Если не использовать «дремучие» радиоприборы, то проблем не возникает.

Не выбрасывайте отслужившие свой срок UPS (источники бесперебойного питания – ИБП).

Это универсальный электроприбор, содержащий в себе инвертор, зарядное устройство, стабилизатор и аккумулятор. Причём форма выходного сигнала ближе к «чистому синусу», нежели у инвертора с модифицированной синусоидой.

И уж коли UPS используется для питания компьютера, будьте уверены, любой радиоэлектронный прибор чувствует себя с ним комфортно.

Инвертор с «чистым синусом» сложнее и в разы дороже, чем с модифицированной синусоидой.

Любое усложнение электрической схемы повышает вероятность на отказ.

Между тем, источник бесперебойного питания защитит аккумуляторную батарею от глубокого разряда своевременным отключением, при падении напряжения ниже допустимого.

И уж коли UPS используется для питания компьютера, будьте уверены, любой радиоэлектронный прибор чувствует себя с ним комфортно.

Инвертор с «чистым синусом» в разы дороже, чем с модифицированной синусоидой.

После нескольких лет эксплуатации, в силу естественных химических процессов, гелиевый аккумулятор теряет свою ёмкость и UPS просто перестаёт работать.

Вскройте его (естественно отключив от сети), извлеките аккумулятор и отнесите, вместе со старыми батарейками в местную администрацию.

Быть может это заставит их обязать торгующие организации принимать отслужившие свой срок химические источники тока, а не устраивать токсическую атаку природе.

Природа не злопамятна, она мстит почти сразу.

Нарастите провода сечением не менее 4 мм.кв и подключите к клеммам аккумулятора. Соблюдайте полярность, защитного диода в этой цепи нет! Особое внимание уделите качеству контактов.

Если периодически пользуетесь жидкотопливным генератором, подключите UPS к нему. В этом случае UPS выполняет функции зарядного устройства, а подключенные к нему потребители на время работы электрогенератора автоматически запитываются от него.

При использовании ИБП в качестве инвертора с чистым синусом, старайтесь не перегружать его при длительной работе более чем, на половину паспортной мощности. Во избежание перегрева.

В противном случае установите в него кулер принудительного охлаждения с возможностью ручного отключения. Это позволит экономить альтернативную электроэнергию и обеспечить абсолютную тишину при незначительных нагрузках или в дежурном режиме.

Благо, после удаления старого гелиевого аккумулятора, свободного места для установки дополнительных элементов предостаточно.

Подключить кулер желательно в цепь питания инвертора, после реле переключения режимов работы сеть/инвертор.

Далее согласно инструкции.

Что касается спутниковой антенны и тюнера, «Триколор», «НТВ+» и пр., иногда при работе от инвертора с модифицированной синусоидой наблюдаются помехи в виде бегущих по экрану тонких, горизонтальных полос.

При работе от источника бесперебойного питания (UPS) этих проблем не возникает. Причём, чтобы не перегружать UPS, совсем необязательно подключать к нему телевизор или монитор.

Их вполне устраивает инвертор с модифицированной синусоидой, если технические возможности не позволяют запитать постоянным напряжением 12 вольт.

Подключайте к UPS особо «капризные» электроприборы.

Но это совсем не означает, что к нему нельзя подключать всё остальное (кроме электрического стула – уголовно наказуемая нагрузка).

Источник

Эта запись защищена паролем. Введите пароль, чтобы посмотреть комментарии.