Солнечные батарее для двухэтажного дома

Солнечные панели для частного дома: поставь светло себе на службу

Использовать в частных домах и даже дачных домиках альтернативные источники энергии сегодня стало модной тенденцией. Впрочем, это достаточно практично и, как правило, выгодно. Первенство среди таких устройств получили солнечные панели для частного ома (солнечные батареи, солнечные электростанции). Связано это с ежегодным ростом (весьма солидным) производства, снижением цен, многочисленными наработками, упрощающими подбор оборудования и построение систем.

Что это?

Основу любой системы составляют солнечные панели. Они выполняют роль основного источника энергии и, зачастую, становятся наиболее дорогой составляющей.

От их взвешенного выбора зависит:

• производительность домашней электростанции;
• объемы и стоимость работ по монтажу и обслуживанию;
• цена покупки;
• характеристики остальных звеньев.

Критерии выбора

Единственным критерием при проектировании домашней электростанции и выборе оборудования для нее должна стать целесообразность.

Однако понятие это широкое, для его понимания потребуется учет многих факторов:

• Средней и максимальной потребляемой мощности.
• Производительности солнечных модулей.
• Наличия стационарной электросети и режима совместной с ней работы.

• Географического положения местности и климатических условий.
• Финансовых возможностей владельца дома.

Структура домашней солнечной электростанции

Определяется двумя основными положениями:

1. Целью создания и использования.
2. Работой совместно со стационарными электросетями.

Соответственно, рассматривать можно 3 варианта организации солнечного электроснабжения дома:

1. Зависимый от электросети.
2. Полуавтономный с резервированием.
3. Полностью автономный.

Зависимый от сети вариант (электростанция, ведомая сетью)

Такая электростанция строится по простейшей схеме. В ее состав входят:

• Солнечные панели в качестве альтернативного источника энергии.
• Инвертор, преобразующий постоянное напряжение на выходе фотоэлементов в переменное напряжение для потребителей.

Гелиобатареи подключаются на вход инвертора. Его выход соединен с сетью (после счетчика). Основная особенность схемы – отсутствие промежуточных накопителей энергии (аккумуляторов) и устройства для их заряда.

При такой структуре приборы в доме потребляют электроэнергию от солнечных элементов через инвертор. Недостаток мощности восполняется сетью, и, наоборот, ее избыток (например, когда батареи работают в номинальном режиме, а потребители выключены), сбрасывается в сеть.

Достоинства такой схемы:

• Минимальная стоимость по сравнению с другими вариантами.

• Простота настройки и регулировки.

Есть у нее и серьезный недостаток – при отсутствии сетевого напряжения (во время отключения электроэнергии) система не работает.

Автономная схема

В этой системе отсутствует сеть, а электроснабжение дом полностью производится от солнечных батарей.

Такой функционал диктует схему построения:

• Источник энергии – солнечные панели.
• Накопитель (аккумулятор) – берет на себя питание потребителей, когда батареи не вырабатывают электроэнергию (например, в ночное время).
• Контроллер заряда аккумуляторов – устройств, управляющее зарядом накопителей и потребление энергии от фотопанелей.
• Инвертор, как и в предыдущем варианте, преобразующий постоянное напряжение в переменное.

Система работает следующим образом:

• При наличии освещения солнечные батареи вырабатывают энергию.
• Она поступает на вход контроллера, преобразующий ее параметры в нужные для заряда батарей. Аккумуляторы подключены к его выходу.
• К выходу контроллера и зажимам АКБ подключаются входные цепи инвертора. Он преобразует напряжение и подает питание в сеть дома (не путать с централизованной).

Таким образом, при включенных электроприборах они получают энергию непосредственно с солнечных панелей (через контроллер и инвертор), когда светит Солнце. Одновременно, если есть избыток мощности, заряжаются аккумуляторы. Когда солнечный источник не работает, АКБ отдают накопленную энергию (через инвертор) потребителям.

Однако за красивой картинкой обязательно скрываются «подводные камни»:

• Стоимость электростанции выходит весьма значительной.
• Если по каким-либо причинам наблюдается длительный перерыв в работе панелей (поверхность покрыта снегом в зимнее время, дождевые тучи на неделю закрыли Солнце и т.д.), запасенной в аккумуляторах энергии не хватит для работы потребителей.

Решить проблему поможет резервный источник электроэнергии. В вариантах полностью автономных систем его роль может выполнять ветро- или гидро-, дизельный или бензиновый генератор. При наличии сетевого ввода резервным источником выступит стационарная электросеть, а система превратиться в полуавтономную.

Полуавтономная (гибридная) система

Схема такой электростанции практически полностью повторяет предыдущую за единственным исключением – для заряда накопителей используется энергия не только от солнечных панелей, но и от сети. В этом случае контроллер, кроме управления зарядными процессами, получает дополнительную функцию.

В настройках контроллера можно задать приоритет источников:

• При выборе солнечных батарей работающие электроприборы будут, по возможности, запитаны от них, а от сети будут потребляться недостающая мощность и подзаряжаться аккумуляторы.
• При выборе сети до пороговой мощности будет работать стационарный источник, а дополнительную энергию обеспечат гелиопанели.

Монокристаллические

Такие батареи визуально выглядят как панели с сегментами глубокого черного цвета. Получили название за счет конструкции на основе монокристаллов кремния.

Самый существенный недостаток — строгая ориентировка оптических осей кристаллов, что требует точного позиционирования панелей для получения максимальной отдачи. По этой же причине монокристаллы не терпят затенения – генерация энергии значительно снижается.

В настоящий момент обладают самым высоким КПД преобразования – около 22%. При этом стоимость тоже наиболее высокая – порядка 0.9-1.1 доллара за 1 Вт генерируемой мощности.

Поликристаллические модули

Название такие батареи получили за счет размещения на подложке множества кремниевых кристаллов с хаотически ориентированными оптическими осями. Визуально такие модули отличаются синим цветом с «морозным» рисунком.

Естественно, такое расположение кристаллов вызвало потерю КПД преобразования – он находится на уроне 11-16%. Однако это же позволило увеличить эффективность работы при рассеянном свете, что в результате привело к созданию панелей, которые успешно конкурируют с монокристаллическими (при прочих равных, например, размерах) по мощности генерации. Более того, по цене они значительно выигрывают и обходятся в 0.7-0.9 доллара за 1 Вт.

Аморфные

Технология изготовления рабочего тела сходна с поликристаллическими, но в качестве основы выступает аморфный кремний (aSi). При КПД в пределах 8-11% отличаются высокой эффективностью работы в рассеянном свете, могут захватывать и инфракрасный диапазон. В результате обладают лучшей стоимостью – порядка 0.5-0.7 доллара за 1 Вт.

Кроме того, имеют солидное преимущество – гибкую основу. Это означает, что для монтажа не требуется жестких конструкций, материал легко клеится на поверхности любой формы.

Остальные

Модули, предлагаемые производителями, могут быть изготовлены и по другим технологиям:

• Микроморфные, отличаются высокой отдачей при рассеянном и инфракрасном излучении.
• Гибридные, использует несколько полупроводниковых материалов и обеспечивают высокий КПД преобразования (до 44%).
• Полимерные, гибкие с подложкой из полимерных материалов, абсолютные лидеры по стоимости.

Такие предложения следует тщательно изучать, некоторые из них могут оказаться намного выгоднее, чем лидирующие на рынке панели, выполненные по стандартным технологиям.

Вообще, монокристаллические панели можно рекомендовать для установки только жителям южных регионов. Остальным следует выбирать поликристаллы или панели по другим технологиям.

Мощность и количество

Определить, какое количество солнечных панелей необходимо, следует по средней и максимальной мощности потребления. Среднюю легко найти в счетах за электроэнергию – месячное потребление делится на количество дней в месяце. Максимальное находится суммированием мощностей всех имеющихся в доме электроприборов.

Кроме мощности потребителей необходимо учесть:

• Время работы солнечных батарей. Как правило, принимается равным 6 часам, соответственно, мощность генерации нужно кратно увеличить.
• Потери на преобразование при зарядке аккумуляторов и получении переменного напряжения на инверторе. С их учетом необходим запас по мощности не менее 30%.
• Пиковые токи. Например, при средней мощности стиральной машины 500 Вт при работе нагревателя может потребляться до 2 кВт. При пуске насосов или других двигателей, пусковые токи могут превосходить номинальные значения в 5-6 раз. Конечно, львиную долю примут на себя аккумуляторы, но запас модулей по току в 20-30% не помешает.
• Географию и погодные условия местности – коэффициент инсоляции. Найти его для зимнего и летнего времени можно в справочниках.

После расчета необходимой мощности генерации рассчитывается мощность, отдаваемая одной батареей:

Где:

• Кс – стандартный сезонный коэффициент, 0.5 для лета и 0.7 для зимы.
• Wn – мощность панели, заявленная производителем.
• Ki – коэффициент инсоляции, также берется для лета и зимы.

Рассчитанную необходимую мощность генерации делят на оба (летнее и зимнее) значения. Наибольшее из двух чисел будет минимальным количеством панелей, которые потребуются для электроснабжения дома.

Источник

Сколько солнечных панелей и аккумуляторов нужно для дома

На сегодняшний день все люди энергетически зависимы, представить себе комфортную жизнь без электричества просто невозможно. Однако такое удовольствие обходится недешево, особенно если за счет энергии отапливается помещение, что свойственно для частных домов. Поэтому хорошей альтернативой выступает получение экологичной энергии от солнца при помощи специальных солнечных батарей. Но для обеспечения потребностей всего дома нужно правильно рассчитать количество модулей.

Установка системы солнечных батарей

Солнечная панель может устанавливаться в любом удобном месте, куда открыто проникают солнечные лучи. Это может быть:

• На крыше.
• На стене дома с южной стороны.
• На земле при участии крепежной системы.
• На балконе.

Чаще всего, батарея устанавливается в частном доме именно на крыше. Для правильной установки на нашем сайте представлены системы креплений солнечных панелей. Здесь отсутствует заслонение тенью, и солнечный свет попадает с максимальной отдачей. Однако, чтобы получить высокую эффективность и «выжать» из работы системы достаточное количество энергии, необходимо постоянно менять угол наклона панелей, так как в разное время года солнце меняет свою траекторию. Также проследите, чтобы панели не заслоняли деревья, другие здания или прочие объекты.

Установка солнечной системы не подразумевает наличие только одних панелей. Для полноценной и правильной работы требуются следующие технические устройства:

• Аккумулятор
• Генератор
• Инвертор
• Контроллер
• Соединительная коробка
• Потребитель.

Какие расчеты необходимы для системы

Чтобы рассчитать необходимое количество панелей для обеспечения электроэнергией всего частного дома, нужно произвести ряд несложных расчетов и в первую очередь оценить степень затрат тока и выработки.

Расчет мощности

Мощность солнечных батарей подбирается в зависимости от требуемого электропотребления. Чтобы узнать, сколько вы тратите электроэнергии, можно посмотреть на счетчике за месяц или за сутки. Солнечные панели должны вырабатывать не аналогичное количество энергии, а на 30% больше. Это связано с рядом факторов:

• Во-первых, солнечная энергия вырабатывается только в светлое время суток и то при условии, что солнце светит, то есть небо чистое и лучи попадают на панель под прямым углом.
• Во-вторых, когда солнце меняет свою траекторию, то есть меняется угол наклона, то и выработка тока снижается.
• В-третьих, для полного обеспечения электроэнергией дома на месяц учитывайте количество пасмурных дней, так как в эти дни мощность солнечной панели падает до 20 раз. То же самое касается и светового дня в разное время года и местности, ведь ближе к зиме мощность будет падать, соответственно, потребуется либо дополнительный источник сети, либо увеличение количества солнечных панелей.
• В-четвертых, следует учитывать, что к работе солнечных батарей подключается инвертор и аккумулятор, которые также забирают на себя часть энергии, которая необходима для их работы.

Расчет максимальной мощности ведется, исходя из солнечного времени, так как ночью энергия не вырабатывается, ток ночью поступает благодаря накапливанию энергии в генераторе утром и днем. Чаще всего, к этому отрезку относятся часы с 9 утра до 17 часов вечера. Панель мощностью в 1000 Вт за это время сможет произвести 8 кВт*ч энергии, а в месяц соответственно 24 кВт*ч. Если время до 9 утра и после 17 часов также работает на производство энергии за счет попадания солнечного света, то ее можно отнести как раз к тем 20-30%, которые будут запасом с целью обеспечения других процессов и перекрытия пасмурных дней. Ну а если вы приобретете солнечные батареи большой мощностью, например, 2000 Вт, то соответственно будете получать в месяц в два раза больше электроэнергии.

Расчет емкости аккумуляторной батареи

Главное правило при выборе аккумулятора – запас емкости должен соответствовать тому потреблению энергии, которое вам нужно в темное время суток, то есть, когда не вырабатывается солнечная энергия. А если учесть пасмурные дни или холодное время года, когда солнца совсем мало, то, чтобы перестраховать себя, лучше выбирать аккумулятор с запасом, равным суточной норме потребления, например, на 7кВт и выше. Также небольшой запас энергии – до 20% – будет уходить и на саму работу аккумулятора.

Сколько нужно аккумуляторов для солнечных панелей

Чаще всего встречаются аккумуляторы мощностью 12 В, емкость их может быть разной: как 100 А/ч, так и 200 А/ч. Чем выше Ампер/час, тем соответственно он сможет сохранять большее количество энергии (1200 Вт, 2400 Вт, 3600 Вт и т.д.). Здесь все зависит от потребности вашего дома, а также от времени года, региона и широты. Кроме того, немаловажным моментом является условие работы аккумулятора: мало того, что он забирает на себя часть энергии, так его еще нельзя полностью разряжать. Поэтому расчет должен производиться с учетом всех этих моментов и погрешности.

Перед выбором аккумулятора и его покупкой учитывайте и такие особенности:

• Батарея из свинца требует на 20% больше мощности от потребляемой энергии в частном доме.
• Железо-никелевая батарея и кадмиево-никелевая требуют на 30% больше накапливания энергии от расходуемой.
• Щелочная батарея единственная из всех видов аккумулятора, которая не требует дополнительной зарядки, ее можно использовать на полную и разряд не вредит ее будущей работе.

Сейчас нет проблем с выбором аккумуляторов. Они представлены в разной ценовой категории, разные фирмы и емкость запаса. В первую очередь нужно исходить из мощности солнечных батарей, необходимого количества энергии для обеспечения дома и погодных условий. Все разработанные аккумуляторы для систем резервного питания идеально подходят для солнечных модулей. Но для качественной и бесперебойной работы лучше обзавестись еще и контроллером, который будет устранять такие риски, как глубокая разрядка или перенапряжение.

Расчет количества солнечных батарей

Как мы уже сказали, при расчете солнечных батарей необходимо отталкиваться от потребностей системы. То есть нужно оценить затраты электроэнергии в сутки или за месяц. Как это правильнее сделать? Возьмите все приборы в доме, которые на постоянной основе потребляют электричество – холодильник, телевизор, микроволновая печь, электрочайники и электролампы. Ознакомьтесь с паспортом прибора и его суточным потреблением электроэнергии либо посмотрите эту информацию в интернете. После умножьте на количество дней в месяце, сложите все показания по приборам, и вы получите приблизительное значение, которое вам нужно получить от работы солнечной батареи с учетом ее мощности и количества элементов.

Чтобы ничего не забыть, для определения необходимого количества батарей учтите нижеприведенные рекомендации:

• Рассчитывая мощность панели и ее выработку, помните, что активнее всего солнце светит не более 7 часов в день, в ночное время суток энергия не производится, а используется из аккумулятора.
• Обязательно прибавьте дополнительно около 30% расхода электроэнергии на работу и заряд АКБ, а также инвертора. Если вы приобретете и PWM контроллер, тогда до 50%.
• Сложите все показатели потребления электроэнергии приборами в доме в зависимости от времени их работы и разделите на 7 часов (количество часов работы солнечной панели, которые дают максимальную выработку), результатом станет мощность одной батареи. Если показатель получился слишком большим, тогда нужно увеличить количество панелей, чтобы получить недостающую электроэнергию, в том числе с погрешностью до 50% на расход другого оборудования – контроллер, аккумулятор, инвертор.

Для большего понимания рассмотрим пример. Итак, вы произвели все расчеты, и у вас получилось, что в месяц на обеспечение работы всех электроприборов уходит 60кВт*ч. Плюс учитываем дополнительно расходуемую энергию, которая теряется при работе АКБ и инвертора – 30% и получаем общую цифру 78кВт*ч. Если оценить количество пасмурных дней в месяце, это где-то 5-6 дней в зависимости от региона, то в итоге оптимальным значением, покрывающим все риски, будет где-то 100 кВт*ч. Теперь рассчитываем, какая нужна батарея и мощность: 100кВт*ч/30 дней/7 часов работы = 0,47 кВт. То есть вам достаточно приобрести панель с мощностью в 0,5кВт. Для покрытия зимних электронужд потребуется либо добавить батарею, либо сразу купить с большей выработкой.

Определение стоимости системы

Назвать точно, во сколько вам обойдутся солнечные батареи вместе с необходимым техническим оборудованием и установкой, невозможно. Так как сегодня на рынке представлено огромное количество фирм, которые предлагают различные панели как по качеству, так и по мощности, срокам гарантии, дополнительным характеристикам. Есть даже схожие варианты по своим параметрам, но цена будет разной. Поэтому оценивайте все факторы в совокупности и выбирайте проверенных поставщиков. В среднем стоимость батареи мощностью 1кВт где-то в пределах 70 000 рублей. Но если вам нужно купить не одну панель, а несколько, то вы можете смело рассчитывать на скидку либо на бесплатную доставку.

Помимо расходов, связных с покупкой солнечных батарей, вам в обязательном порядке нужно будет приобрести и другие элементы системы, а именно: специализированный аккумулятор, инвертор и качественный контроллер. Например, мощный аккумулятор 12В и 200А/ч обойдется около 20 000 рублей. Есть и дороже, которые отличаются длительным сроком службы более 10 лет. В качестве альтернативы вы можете купить автомобильный аккумулятор, его цена будет на порядок ниже, однако его нельзя будет использовать в жилых домах, к тому же они не отличаются долгой работой, не более 5 лет обычно.

Ну и, конечно же, не обойтись без инвертора. С помощью инвертора постоянный ток от солнечной батареи перерабатывается в переменный с напряжением 220В, который мы используем для своих бытовых нужд. Инверторы также отличаются устройством, техническими характеристиками, производителями и сроком гарантии. Лучшими считаются синусоидные. Цена их находится в пределах от 13 000 до 20 000 рублей. Поэтому рассчитать общую сумму расходов на установку солнечной системы можно только исходя из своих потребностей, финансовых возможностей и качества оборудования.

Источник