Опыт с солнечной панелью

Солнечные батареи

Наряду с энергией ветра можно попытаться использовать и энергию Солнца.

Генерацию электричества под воздействием солнечного света (фотовольтаический (фотоэлектрический) эффект, англ. photovoltaic effect) впервые наблюдал в 1839 году Александр Эдмон Беккерель (фр. Alexandre-Edmond Becquerel):

Параметры солнечной батареи

Одна фотовольтаическая ячейка (англ. solar cell) вырабатывает в режиме холостого хода (англ. open-circuit voltage (OCV)) напряжение 0,55 В. Солнечная батарея составлена из таких последовательно и параллельно включенных ячеек.

внешняя характеристика (англ. I/V curve) солнечной панели

$V_$ — напряжение холостого хода (англ. open circuit voltage)
$I_$ — ток короткого замыкания (англ. short circuit current)

Точке максимальной мощности соответствует напряжение на одной ячейке около 0,45 В ($V_$) при токе ($I_$) около 90 % от тока короткого замыкания.

Исследование моих солнечных батарей

Я приобрел на торговой площадке ebay три солнечные батареи:

Номинальные параметры: напряжение 5 В, мощность 1 Вт.

напряжение холостого хода
Нагруженная на резистор сопротивлением 100 Ом в солнечный сентябрьский день моя батарея выдает напряжение около 3,5 вольт при горизонтальном расположении батареи и 5 вольт при расположении панели перпендикулярно солнечным лучам. В пасмурный день напряжение составило около 0,3 вольта.

ток короткого замыкания
В начале апреля горизонтально расположенная батарея в течение солнечного дня с небольшой облачностью (5-6 часов) обеспечивает ток короткого замыкания 40 . 60 мА:

Зарядка аккумулятора от солнечной батареи
Для проверки возможности заряда аккумуляторов от солнечной батареи я подключил эту батарею через германиевый диод Д310 к полностью разряженному (напряжение холостого хода 1,1 вольта) никель-кадмиевому аккумулятору GP емкостью 1000 мАч и разместил на горизонтальной достаточно открытой поверхности:

После окончания заряда в течение двух солнечных июньских дней напряжение холостого хода составило 1,380 В. При подключении нагрузки в виде резистора сопротивлением 6,8 Ом напряжение составило 1,327 В и снизилось до уровня 1,1 В через 180 минут, а до уровня 0,9 В — через 195 минут непрерывного разряда (эффективная емкость аккумулятора составила при этом

500 мА·ч).
Таким образом, эксперимент по зарядке никель-кадмиевого аккумулятора можно признать успешным.

Зарядка ионистора от солнечной батареи
Также можно использовать солнечную батарею для заряда ионистора.
Ионистор (суперконденсатор, англ. supercapacitor) представляет собой гибрид конденсатора и химического источника тока. Ток утечки ионистора достаточно велик и обычно составляет 1 мкА на 1 Ф емкости. Также у ионистора заметно проявление эффекта диэлектрической абсорбции.
Я располагаю двумя ионисторами —

1. ионистор 5R5D11F22H емкостью 0,22 Ф на напряжение 5,5 В
   
2. ионистор емкостью 100 Ф на напряжение 2,7 В (приобретен на ebay)
   

Я использовал для эксперимента с солнечной батареей ионистор на 100 Ф.
Внутреннее устройство этого ионистора после его разборки:

1 — угольная прослойка
2 — металлическая пластина

Для ионистора важно не превышать предельно допустимое напряжение (в моем случае 2,7 В). Для ограничения напряжения я использовал шунтовой регулятор — параллельно подключенный к солнечной батарее «зеленый» светодиод (1). Опытным путём я установил, что падение напряжения 2,7 В на таком светодиоде соответствует току через светодиод, равному 50 мА (ток короткого замыкания солнечной батареи не должен превышать это значение для гарантии целости ионистора).

вольт-амперная характеристика «зеленого» светодиода

Для «красного» светодиода (2) при токе 50 мА падение напряжения составляет 1,94 В. Для «белого» светодиода (3) при токе 50 мА падение напряжения составляет 3,34 В (при 30 мА — 3,18 В).

Для предотвращения разряда ионистора я подключил его к солнечной батарее через эмиттерный p—n переход германиевого транзистора МП38 (падение напряжения на нем составляет 0,2 — 0,3 В), играющий роль блокирующего диода (англ. blocking diode).

Я расположил эту конструкцию на горизонтальной поверхности утром (в 10 35 ) довольно сумрачного февральского дня (ионисторы не слишком боятся низких температур, но при снижении температуры до — 30° C внутреннее сопротивление (ESR) ионистора возрастает в 2. 3 раза.). При этом ионистор был разряжен до напряжения 0,088 В. Через семь часов (к 17 35 ) напряжение на ионисторе достигло 1,45 В. Для изучения саморазряда я оставил ионистор подключенным к схеме на ночь в слабоосвещенном помещении. Через час напряжение на ионисторе упало до 1,23 В, через два часа — до 1,11 В.

Сначала я сделал на основе этой батареи вот такое герметичное зарядное устройство для аккумуляторов:

Затем я использовал эту солнечную батарею для питания акустического отпугивателя воробьев.

Продолжение следует

Источник

Солнечные батареи для частного дома – опыт и отзывы моей семьи

Из этой заметки вы узнаете про солнечные батареи для частного дома, отзывы дам на основе своего личного опыта. Расскажу, как выбирал и зачем купил солнечную электростанцию, из чего она состоит, как я её собирал, устанавливал и в чём заключается обслуживание.

Поделюсь тем, какую ошибку я совершил в использовании, и чем это закончилось. Дам ответ на вопрос хватает ли нам энергии, какие приборы мы включаем в розетку и может ли такая солнечная электростанция для дома полностью заменить сетевое электричество, как быстро она окупится.

Надеюсь, мой практический опыт будет интересен, и вы получите из материала пользу. Желаю приятного прочтения и просмотра моего видео-отзыва про использование солнечных панелей.

Солнечные батареи для частного дома

Солнечные панели на крыше дома

В 2015 мы стали жить в поместье на постоянной основе. Так как наш участок земли находится на бывших колхозных полях, то центральное электроснабжение отсутствовало: проводов с электричеством к участку подведено не было. Стали думать об автономном электроснабжении дома.

Мой запас знаний говорил мне о том, что в качестве природных источников энергии могут использоваться ветер, солнце и вода (энергия приливов и отливов). Есть ещё и геотермальная энергия, но для меня это была совсем экзотика.

Вариант с ветрогенератором нам не подошёл, так как вокруг нашего поместья высокий лес и ветров у нас мало. Моря у нас под боком нет, поэтому использовать энергию приливов и отливов мы тоже лишены возможности. Остался один вариант – электростанция на солнечных батареях.

Видео

Как работает СЭС

Не буду сейчас вдаваться в технические подробности, тем более не являюсь дипломированным специалистом в этом вопросе, а дам упрощённую схему солнечной электростанции для дома, так, как я её понимаю. Думаю, этого будет достаточно, чтобы вы могли представить себе принцип работы этой штуковины. Итак, в ней есть три основных элемента:

• солнечные панели;
• инвертор;
• аккумуляторные батареи.

Панели собирают солнечный свет и преобразуют его в электрический ток, затем через провода передают его в инвертор, который делает этот ток удобоваримых параметров для розеток нашего дома, а хранится вся полученная энергия в аккумуляторах.

Это примитивное и поверхностное объяснение работы автономной станции, а есть ещё сетевая солнечная электростанция. Её главное отличие в том, что у неё нет аккумуляторов. Такие станции нужны, чтобы подключиться к «зелёному тарифу». Что это за тариф такой я рассказываю здесь.

Какую выбрал солнечную электростанцию для своего дома

Блок управления солнечной электростанции

Некоторые из моих соседей знают, как собрать солнечную электростанцию своими руками, и самостоятельно делают это, купив необходимые комплектующие. Но так как я такими познаниями не обладал и сомневался в том, что правильно смогу подобрать и собрать нужные элементы системы, то решил купить готовый комплект.

По совету соседа обратился в специализированную компанию, которая продаёт соответствующее оборудование. На сайте компании есть удобный калькулятор подбора: в зависимости от того, какие бытовые приборы будут использоваться, подбирается нужный вариант.

Я прикинул, какие приборы буду включать в розетку, посмотрел на разные варианты, в свой кошелёк, и сделал выбор. Таким образом, моя домашняя солнечная электростанция обошлась мне в 121500 р.

Дополнительно я заказал монтажный набор для крепления панелей на кровле дома за 7500 р. Итого общая стоимость всего комплекта вышла 129000 рублей.

На следующий день после оформления покупки на сайте, мне привезли мой заказ из Москвы в Товарково (а это около 200 км) до дверей гаража, куда я всё это хозяйство временно складировал. Так в моём распоряжении появилась персональная домашняя электростанция на солнечных батареях на 220 вольт с суточной выработкой до 1500 Вт*ч.

В комплект входило:

• блок управления (железный ящик со всеми “электронными мозгами”);
• две солнечные панели, каждая площадью 1,6 м² и мощностью 250 Вт;
• 2 гелиевых 12 В аккумулятора на 200 А*ч каждый;
• балансир (чтобы выравнивать напряжение между двумя аккумуляторами);
• кабели для подключения аккумуляторов;
• кабели для подключения панелей к блоку управления;
• запасной предохранитель для блока управления;
• инструкция о том, как всё это великолепие между собой соединить и подключить;
• монтажный комплект (металлическая рамка для крепления солнечных панелей на крышу дома).

Монтаж и обслуживание

После того, как я получил свой заказ, мне осталось смонтировать систему и подключить все провода на свои места. Самый сложный момент во всём процессе это была установка солнечных панелей на крыше дома. Вдвоём это делать, наверное, было бы удобнее, но судьба такого подарка не сделала, и я занимался этим в одиночестве.

Панели не то чтобы очень тяжёлые (21,5 кг), но довольно большие (164 см*99 см*4 см). И стоя на крыше, производить различные манипуляции с ними было проблематично, а ронять их было жалко.

Затем, соблюдая полярность, подключил кабели, идущие от панелей к блоку управления, подключил аккумуляторы, с чем никаких проблем не возникло, ведь в инструкции всё написано, всё есть. Включил систему, всё заработало.

В обслуживании всё просто! Аккумуляторы гелевые, запаяны, и поэтому нет никакой необходимости что-либо доливать в них. Зимой, когда идёт снег, я залезаю по лестнице на крышу и сметаю его с поверхности панелей. Чем чище поверхность панелей, тем лучше заряжаются аккумуляторы.

Не реже одного раза в неделю нужно полностью заряжать батареи. Хотя солнечная станция для дома максимально автоматизирована, необходимо мониторить информацию, отображаемую на дисплее блока управления. Почему нужно это делать я опишу дальше.

Эксплуатация, опыт и ошибки

После того, как подключил систему, и у меня всё заработало, я на радостях стал эксплуатировать электростанцию на полную катушку, не уделяя ей должного внимания, из-за чего упустил тот момент, когда что-то пошло не так.

Вроде молния в дом не попадала, НЛО рядом не пролетало, но в блоке управления что-то перестало работать, появилась неисправность. В результате этой поломки аккумуляторы перестали заряжаться, то есть солнце светит, но заряд не накапливается.

А также перестала срабатывать защита, которая раньше не допускала разряда батарей ниже определённого уровня. А разряжать аккумуляторы ниже допустимого уровня нежелательно, если вы хотите, чтоб они работали долго и исправно.

А заметил я это следующим образом. Уезжая на два дня из поместья, я запомнил показания дисплея. Батареи были заряжены на 49%. Вернувшись, я увидел, что аккумуляторы совсем не зарядились, хотя эти дни были ясными и во всю светило солнце.

Я связался с компанией-производителем и объяснил ситуацию. Без всяких отговорок у меня взяли по гарантии блок управления для ремонта и достаточно быстро (несколько дней) неисправность устранили, с тех пор наша солнечная электростанция для дома работает исправно.

В летнее время, когда солнца много, то электричества хватает с лихвой. Аккумуляторы достаточно быстро заряжаются, восполняя потраченную нами энергию. Поэтому летом мы забываем об экономии, но вспоминаем о ней в осенне-зимний период.

В это время солнца становится меньше, электростанция на солнечных батареях снижает свою производительность, и аккумуляторы приходится дополнительно заряжать с помощью генератора. А это малоприятное занятие.

Генератор издаёт довольно сильный шум, производит совсем не экологичные выхлопные газы, да и бензин для него нужно покупать и привозить. Таким образом, когда стоит пасмурная погода, то запускать генератор для заряда батарей приходится каждые 2-3 дня на несколько часов.

Поэтому я при первой возможности, когда на пару дней уезжаю в городские условия, отключаю аккумуляторы, беру их с собой и заряжаю в гараже от сети до 100% заряда. А весят эти батарейки прилично (65 кг), поэтому приходится хорошо напрягаться пока перетаскиваешь их с места на место. Сначала из дома в машину, затем из машины в гараж для зарядки, и потом всё в обратном порядке. Это, конечно, неудобно.

Хватает ли нам энергии

Про солнечные батареи для частного дома отзывы встречаются разные, кому-то хватает электричества, кому-то нет, а как с этим делом обстоит у нас? Наша система выдаёт 1500 Вт*ч в сутки, установлена на крыше дома в Калужской области, Дзержинского района, п. Милёнки. Ниже перечень того, на что мы тратим такую ценную зимой и в то же время бесплатную летом энергию:

• на освещение: в доме у нас всего 10 светодиодных ламп, мощностью по 7 Ватт;
• заряжаем 2 телефона и 2 ноутбука;
• постоянно включён в сеть wi-fi роутер для интернета;
• время от времени включаем насос, установленный в колодце, для системы водоснабжения;
• включаем периодически блендер для приготовления зелёных коктейлей;
• жена творит свои швейные дела с помощью электрической швейной машинки;
• заряжаю аккумуляторы для шуруповёрта;
• используется стиральная машинка на режиме холодной стирки;
• пользуюсь электроинструментом (электролобзик, шлифмашинка, фрезер, болгарка, циркулярная пила, электрорубанок, электродрель, перфоратор).

Естественно, мы не включаем в розетку одновременно всё сразу из этого списка! Когда нужно включить прибор помощнее, например, рейсмусовый станок или электросварку, то запускаю генератор.

Летом, как в период наиболее богатый солнечным светом, энергии хватает, ещё и лишняя остаётся. Зимой – нет, не хватает. Солнце ходит по небосводу уже довольно низко, световой день короче, небо бывает часто затянуто тучами. Приходится экономить и регулярно пользоваться генератором.

Отзывы владельцев

Поискал я в интернете отзывы других людей, у которых есть солнечные системы для получения электроэнергии, и вот какие мысли народ высказывает:

1. Основной минус — это цена, сами панели (батареи), да и прочие комплектующие, стоят достаточно дорого, что не по карману обычному жителю нашей страны.
2. Солнца у нас маловато, есть, конечно, регионы где его более-менее достаточно для эффективной работы СЭС, например, Краснодарский край, но по большей части Россия это “зимняя” территория с хмурой погодой, когда облачных дней гораздо больше, чем ясных.
3. Практически нера́звитое законодательство в теме солнечной энергетики, возможно, будут положительные изменения после принятия в декабре 2019 года закона насчёт зелёного тарифа.
4. Из-за высокой стоимости солнечные электростанции для частного дома практически не окупаются, поэтому сейчас их приобретают, если нет других способов получить энергию или в качестве резервного источника, либо энтузиасты-альтернативщики, чтобы получить автономное электричество на даче.

Мои основные выводы

Подводя итог своей заметке про солнечные батареи для частного дома отзывы могу дать следующие. Является ли СЭС круглогодичной, полноценной заменой центральному электроснабжению? На мой взгляд, и исходя из моего не совсем грамотного и разумного подхода к использованию такого автономного источника энергии, – нет.

Если бы солнечная энергия для дома нами использовалась только для освещения, тогда бы её, конечно, хватало. Но так как мы избалованы цивилизацией, и нам хочется всего побольше воткнуть в розетку, то электричества от солнца недостаточно. Здесь либо мощность системы увеличивать нужно, докупив аккумуляторы и панели, либо учиться экономить и умерить свои запросы.

В 2020 году нам провели сетевое электричество. Но отказываться полностью от солнечной энергии мы не будем, не выбрасывать же теперь станцию 🙂 Поэтому сейчас решаем вопрос с местным специалистом, чтобы сделать гибридную систему: соединить сеть и солнце. Скорее всего освещение будет от солнечных панелей, а розетки от сети. Ну и чтобы в качестве резервного источника можно было станцию использовать. Если вам интересно как у нас это получится, то напишите в комментариях, сделаю материал на эту тему.

По поводу окупаемость солнечной электростанции. Теоретически, конечно можно сделать примерный расчёт, например, такой:

• суточная выработка нашей СЭС до 1,5 кВт;
• за год 547,5 кВт;
• если перевести в деньги, то это будет около 3044 р. (если сравнивать с одноставочным тарифом на сетевое электричество для нашей местности в Калужской области в марте 2021г, который составляет 5,56 р.)
• получается станция стоимостью 129000 р. окупится за 42 года :))

Но это всё теория, а на практике и солнечных дней может быть меньше, соответственно станция меньше будет вырабатывать электричества, и АКБ постепенно «стареют», хуже держат заряд. Производитель пишет, что они отработают 12 лет, скептики говорят, что через 2-3 года их уже можно будет выкидывать, лично у меня они эксплуатируются 6 год и пока ещё «живые».

На момент покупки станции у меня не было возможности подключить сетевое электричество, поэтому я думал не об экономии, окупаемости или возможности заработка на солнечной электростанции через «зелёный тариф», а об автономной, удобной и возможной в моих условиях системе энергоснабжения, что, собственно говоря, и позволили мне сделать солнечные батареи.

Если возникли какие-либо вопросы, задавайте их в комментариях, с удовольствием на них отвечу, а также делитесь своим опытом использования электростанции.

Мне интересна альтернативная энергетика в целом, поэтому планирую дальше изучать это направление и делиться полученными знаниями и выводами в заметках на этом блоге. Так что если вам интересна эта тема, то подписывайтесь на мой дневник, чтобы быть в курсе выхода новых статей.

Источник