Kolektory słoneczne: działanie, charakterystyka, dobór i montaż

Coraz częściej ludzie w Rosji wyposażać ich domy i mieszkania z autonomicznymi instalacjami energetycznymi lub wodociągowymi. Nie jest to zaskakujące przy tempie, w jakim rosną rachunki za media. Na przykład, jeśli nie możliwości oszczędzania na prądzie bez instalacji wyposażenie dodatkowe, niezłym rozwiązaniem może być zakup mocnego panelu słonecznego do zasilania całego domu lub tańszego, zdolnego do zasilania części mieszkania. Oczywiście tutaj potrzebna jest pewna inwestycja początkowa, ale szybko się ona zwraca. To jest ten rodzaj autonomii, o którym będziemy dzisiaj mówić.

Panel słoneczny - co to jest?

Aby być precyzyjnym w definicjach, taka bateria sama w sobie jest bezużyteczna dla autonomii w domu. Aby system działał, potrzebne jest dodatkowe wyposażenie. Do zamiany światła ultrafioletowego na energię elektryczną potrzebny jest zestaw paneli słonecznych, które najczęściej montuje się na dachu domu lub na zewnętrznej, nasłonecznionej stronie balkonu mieszkania.

Sama pojemność akumulatora jest bardzo ważna - to ona decyduje o tym, jak wiele urządzeń będzie działać z podobny sprzęt. Wiele zależy jednak od tego, ile słonecznych dni w roku jest w danym regionie. Cała energia pochłonięta przez ogniwa słoneczne (panele) w ciągu dnia jest magazynowana w akumulatorze i zużywana w czasie ciemności.

Z czego składa się panel słoneczny

Taki system składa się z 4 podstawowych elementów:

1. Panel, który odbiera promienie UV i przekazuje je do inwertera.
2. Falownik zdolny do generowania prądu zmiennego z prądu stałego.
3. Akumulator, który magazynuje energię pobieraną z paneli.
4. Czujnik monitorujący ładunek. Zapobiega pobieraniu przez baterię nadmiernej ilości energii i zwiększa wydajność całego systemu.

Koszt paneli słonecznych do domu może się znacznie różnić, w zależności od ich mocy i pojemności (zestaw 1 baterii o mocy 60 W, akumulatora, kontrolera i falownika będzie kosztował od 27 000 rub. bez instalacji, natomiast zestaw 4 baterii o mocy 230 W to ponad 300 tys.).

Zalety i wady takich instalacji

Jeśli porównasz liczbę pozytywny i negatywny o zaletach paneli słonecznych (moc nie jest tu ważna), plusów można znaleźć znacznie więcej niż minusów. Główne zalety to:

• brak rachunków za prąd, co znacznie oszczędza budżet domowy
• trwałość;
• Przez cały okres eksploatacji generatora nie jest wymagana żadna konserwacja;
• występujący hałas, np, w eksploatacji nie ma konwencjonalnego generatora;
• wystarczający współczynnik wydajności (efektywności);
• produkcja energii elektrycznej jest przyjazna dla środowiska - nie ma emisji do atmosfery.

Wadą stosowania takich systemów jest dość wysoka cena paneli słonecznych. Również zależność od pogody oraz konieczność posiadania doświadczenia w zakresie instalacji i okablowania.

Cena paneli słonecznych i jej zależność od wydajności

Warto od razu zaznaczyć, że nie należy oczekiwać od takich systemów zbyt wysokiego współczynnika efektywności. Średnio jest to 9-19%. Najtańszy typ (od 70 rubli. na 1 W) wytwarzania energii elektrycznej można nazwać panele wykonane z tellurku kadmu - ich sprawność wynosi 11%.

Nieco droższe (od 200 rubli. na 1 W) będą kosztować wyroby foliowe, których współczynnik wynosi ok. 9%. Są one jednak najłatwiejsze do zainstalowania.

Najdroższe są monokrystaliczne panele krzemowe (1 zestaw od 20 tys. rubli.). Są bardziej skomplikowane w instalacji, ale mają sprawność do 19%.

Kryteria wyboru urządzeń według mocy

W zależności od tego, jakie urządzenia będą wykorzystywane do zasilania panelu, wybrane i ich parametry. Dlatego przed obliczeniem mocy paneli słonecznych dla domu należy przepisać na osobnej kartce charakterystykę urządzeń domowych i oświetleniowych. Następnie wszystkie liczby dotyczące wydajności są sumowane i do uzyskanej wartości dodawane jest 30%. Robi się to po to, aby móc podłączyć nowe urządzenia, których z roku na rok w mieszkaniach jest coraz więcej.

Przy wyborze warto pamiętać, że baterie o małej mocy służą jedynie do oświetlenia domu i ładowania kilku urządzeń. Klasa średnia jest już w stanie zapewnić zasilanie wszystkich urządzeń domowych w domu. Ale kolektory słoneczne o dużej pojemności dają możliwość podłączenia i dodatkowego ogrzewania. Jeśli takie baterie zostaną zainstalowane, a liczba paneli zostanie prawidłowo dobrana, zapewni to pełną autonomię i niezależność od scentralizowanego zasilania.

Jak sprawdzić wydajność panelu słonecznego

Dość często konsumenci skarżą się na rozbieżność między deklarowanymi parametrami sprzętu a rzeczywistymi. Dotyczy to zwłaszcza fotokomórek zakupionych na chińskich stronach internetowych. Aby sprawdzić, czy dane techniczne są poprawne, można użyć na kilka sposobów. Oczywiście najdokładniejszym, ale i najdroższym, jest zabranie panelu do specjalistycznego laboratorium. Ale w Rosji ludzie są przyzwyczajeni do robienia wszystkiego samemu. Poza tym nie trzeba ponosić dodatkowych kosztów, co oznacza, że warto rozważyć inne opcje.

Bardziej skomplikowany sposób samokontroli

Będzie to wymagało specjalnego skanera MRI. Sprzęt nie jest tani, ale ci, którzy doświadczyli podobnych problemów wiedzą, że jego błąd pomiaru wynosi zaledwie 5. Trzeba też mieć pod ręką lekko rozładowany akumulator. Wszystkie pomiary powinny być wykonywane przy słonecznej pogodzie w temperaturze co najmniej +18 °C. Procedura jest następująca:

• Panel jest zainstalowany pod kątem 45˚ do światła słonecznego;
• Sterownik podłączamy do akumulatora, a następnie do niego podłączamy fotokomórkę;
• Należy zapisać odczyty uzyskane na wyświetlaczu (napięcie i prąd);
• Odczyty są zwielokrotnione.

Wynikiem jest rzeczywista moc, którą panel może wyprodukować.

Warto zauważyć, że odczyt kontrolera MRI będzie prawidłowy tylko wtedy, gdy prąd panelu będzie wyższy niż pojemność akumulatora. W odwrotnym przypadku dane dotyczące mocy końcowej należy pomnożyć przez 0,95.

Najprostsza wersja testu mocy

Nie wymaga to użycia drogiego sprzętu. Wystarczy zwykły multimetr. Przed sprawdzeniem pojemności panelu słonecznego należy ustawić go podobnie jak w poprzednim wariancie, a następnie przełącznik testera ustawić w pozycji maksymalnego prądu stałego. Po zarejestrowaniu tych odczytów należy przełączyć multimetr na 10A i ponownie zarejestrować dane. Należy przyjąć, że wynik końcowy będzie obarczony błędem około 10%. W ostatnim kroku mnożymy iloczyn zapisanych wskaźników przez współczynnik 0,78.

Umieszczanie i włączanie paneli słonecznych

Wiele osób uważa, że jeśli pojemność baterii jest wystarczająca, można całkowicie odłączyć centralne zasilanie, ale to nie jest prawda. Takie dostawy energii elektrycznej zależą od warunków pogodowych, których człowiek nie jest w stanie regulować. Przecież jeśli zimowa pogoda jest pochmurna i śnieżna, która utrzymuje się w regionie przez 2-3 tygodnie, to bez względu na pojemność panelu słonecznego czy jego wydajność raz dom będzie bez prądu. Dlatego ważne jest, aby system był prawidłowo zainstalowany. Pozwoli to (w przypadku braku światła słonecznego) na bezproblemowe przełączenie na zasilanie centralne.

Falownik wykonuje większość czynności przełączających. To właśnie do niego podłącza się przewody centralnego zasilania i paneli słonecznych. Za pomocą specjalnych mikrokontrolerów urządzenie takie będzie samodzielnie przełączać źródło zasilania w przypadku rozładowania baterii i odwrotnie. W ten sposób właściciel i jego sprzęt są w pełni chronieni przed przepięciami lub spadkami napięcia.

Nawet jeśli w regionie, w którym zainstalowane są panele słoneczne, zawsze jest więcej słonecznych dni, a pogoda jest prawie wolna od niespodzianek, nie należy zapominać o możliwości awarii urządzeń. Nikt nie jest ubezpieczony od awarii, a nikt nie chciałby zostać zimą bez prądu i ogrzewania.

Opcje przełączania baterii w zależności od rodzaju paneli

Można tu wysnuć analogię z taśmami LED, które mogą pracować przy różnych napięciach. Najczęściej jest to 12, 24 lub 36 V. Jedyna różnica polega na tym, że panele słoneczne mogą wytwarzać 12, 24 lub 48 V. To właśnie od tego będzie zależała opcja podłączenia baterii:

• Przy 12 V sprawa jest prosta - równolegle włącza się więcej niż jeden akumulator, aby zwiększyć ich pojemność;
• 24 V - 2 akumulatory połączone szeregowo. Instalacja jest możliwa przy czterech, sześciu itd.д. Liczba musi być wielokrotnością dwóch (w parach);
• 48V - 4 (8, 12...) akumulatory połączone szeregowo.

Wiele osób może się skusić na tę drugą opcję, ale nie należy lekceważyć napięcia 48 V - jest ono już uznawane za zagrożenie dla zdrowie ludzkie. Z tego powodu eksperci nie zalecają instalacji takich systemów przy braku niezbędną wiedzę i doświadczenie w zakresie bezpieczeństwa elektrycznego.

Kilka rad dotyczących rozmieszczenia baterii i paneli

Instalując takie urządzenia, nie należy starać się pokryć całej powierzchni dachu. po słonecznej stronie umieszczenie paneli jest uzasadnione, ale tam, gdzie promienie trafiają rzadko, ogniwa fotowoltaiczne absolutnie nie są potrzebne. Baterie powinny być chronione przed wilgocią. Szkodzi im również bezpośrednie światło słoneczne. Bezpieczeństwo dzieci powinno być brane pod uwagę, jeśli w domu są dzieci. Chociaż napięcie 12 V jest praktycznie nieszkodliwe dla dorosłego człowieka, zdrowie U małego dziecka takie wyładowanie może spowodować poważne uszkodzenia, do śmierci włącznie, nie mówiąc już o 24 i 48 V.

Najlepszą lokalizacją dla akumulatora jest strych. Jeśli planujesz umieścić je na balkonie, możesz zainstalować baterie w miejscu niedostępnym, wzdłuż ścian. Jeśli chodzi o całą instalację, to jest ona dość szczegółowo przedstawiona w poniższym filmie.