Тонкости процесса установки солнечных батарей

Тонкости установки солнечных батарей

Солнечные батареи получили широкое распространение в ряде стран в качестве экологически чистого альтернативного источника электрической энергии. Использование солнечных батарей не только является данью «зеленым» настроениям в обществе, но и способно принести вполне конкретную экономическую выгоду, ведь необходимо затратить средства только на приобретение и инсталляцию фотоэлектрических элементов, после чего энергия от солнца будет генерироваться совершенно бесплатно.

Так или иначе, установка солнечных мини электростанций выгодна прежде всего для потребителя энергии, поскольку все составляющие ее элементы обладают высокой эффективностью, надежностью, долговечностью и не требуют специального обслуживания во время эксплуатации. Приобретая фотоэлектрические элементы или целую батарею, потребитель может не думать о их грядущем ремонте, дополнительном вложении средств и еще многих неприятных вещах на протяжении долгих лет. Более того, использование солнечных панелей подразумевает бережное отношение к природе, что благотворно скажется на внутренней энергии пользователя и его карме, если, конечно, для него это имеет значение. Впрочем, в современном мире установленные на крыше частного дома солнечные батареи играют также и эстетическую роль, выделяя хозяина дома перед остальными как прогрессивного и думающего человека. Очень важным достоинством батарей на фотоэлектрических элементах является их абсолютная бесшумность, а также отсутствие каких-либо отходов при эксплуатации. Таким образом, солнечные батареи могут стать не только финансово эффективным, экологически безопасным и безотходным приобретением, но также и весьма удобным.

Конечно, солнечные панели далеки от абсолютного совершенства и имеют свои, пусть и не особенно значительные, недостатки. К одному из таких недостатков относится их относительно большой размер. Правильная установка солнечных батарей подразумевает использование довольно внушительных площадей, а также соблюдение необходимой направленности фотоэлектрических элементов, что необходимо для достижения наилучшей эффективности. Следует также отметить, что мощность устанавливаемой батареи, впрочем, как и ее потенциальная эффективность, напрямую зависит от климатических особенностей и годичной освещенностью конкретного региона. При хорошем стечении обстоятельств, солнечные батареи могут быть комфортно использованы в качестве основного источника электрической энергии. Благодаря модульной конструкции батарей на фотоэлектрических элементах регуляция напряжения и мощности не составляет труда.

Эффективность солнечных панелей, от которой зависит экономическая целесообразность в конкретных условиях, напрямую зависит от соблюдения всех четких правил при ее установке. Наиболее часто солнечные батареи ориентируют по направлению к югу, поскольку эффективность преобразования падающего на фотоэлектрический элемент солнечного света напрямую зависит от угла падения. В идеале этот угол должен составлять девяноста градусов. Зачастую, для достижения наилучшей эффективности, солнечные батареи оснащаются трекером – специальной системой, которая в зависимости от положения солнца на небосводе осуществляет вращение солнечных панелей. Процесс установки солнечных батарей, предназначенных для эксплуатации в домашних условиях, не требует большого количества временных затрат – для этих целей потребуется всего несколько дней. Наиболее часто солнечные батареи можно заметить красующимися на крышах зданий – этот способ их установки наиболее прост, так как не требует создания специальной площадки и экономит свободное пространство. Тем не менее, использовать такой способ установки можно только в отношении сравнительно маломощных батарей, эффективность которых будет невелика, по причине статичности конструкции. Считается, что оптимальным углом наклона батареи фотоэлектрических элементов, является угол в сорок пять градусов, однако данная величина может колебаться в зависимости от географической широты конкретного региона. Также при планировании будущих батарей следует учитываться посторонние факторы, которые могут стать причиной усложнения доступа лучшей солнца к поверхности установки или быть источником каких-либо других помех. Такими потенциально опасными для эффективности батареи объектами могут быть деревья, здания, высоковольтные линии электропередач. Рекомендуется использовать для установки солнечных панелей специальные конструкции, предназначенные для их поддержки. Это позволит точно отрегулировать необходимый уровень наклона, а также обеспечит необходимую жесткость и устойчивость всей конструкции. Приобретение заводских поддерживающих конструкций особенно актуально в условиях сильных ветров.

Существует несколько вариаций инсталляции солнечных батарей, которые подбираются в зависимости от вида используемой поверхности. На покатых крышах с произвольным углом наклона наиболее часто используется наклонная установка солнечных элементов. В то же время на плоскую крышу батареи чаще всего устанавливаются горизонтально. Солнечная установка, оборудованная опорной конструкцией, благодаря техническим особенностям, может быть установлена свободным способом в зависимости от конкретных условий. Для наилучшего сочетания эффективности солнечных батарей и их скрытного размещения, осуществляется проектировка здания с учетом последующей установки фотоэлектрических элементов. То есть места размещения батарей изначально заложены в проекте здания, что обеспечивают высокую эффективность генерации электроэнергии из солнечного света не в ущерб внешнему виду здания. Более того, такой подход позволяет наиболее рационально разместить фотоэлектрические элементы, отчего потенциальная максимальная эффективность системы значительно возрастает по отношению к обычной установке.

Установка солнечных батарей

Эффективность фотоэлектрической установки, как вы уже наверно догадались, главным образом зависит от количества падающего на нее света. Однако существуют и другие факторы, способные ощутимо снизить эффективность производства энергии. К таким факторам относится угол солнечных батарей по отношению к горизонту, упомянутый ранее, а также общая ориентация установки. Для определения оптимальной ориентации системы в конкретной местности используют азимут.

В данном случае под углом наклона подразумеваются угол между батареей и горизонталью. Естественно, что при установке солнечных батарей на покатой кровле следует учитывать ее скат. Как уже было сказано ранее, наибольшая эффективность фотоэлектрического элемента в преобразовании солнечного света в электроэнергию наблюдается в том случае, если солнечные лучи падают на его поверхность под прямым углом. Этот угол может колебаться в широком диапазоне в зависимости от географических координат размещения солнечной установки, а также от текущего времени года. В таких условиях выдерживать идеальную направленность батареи к солнцу крайне проблематично, однако следует менять их ориентации время от времени для достижения наилучшей эффективности, что обеспечивается специальными подвижными конструкциями. Примечательно, что для нашей широты наилучший угол наклона батареи к горизонту на протяжении года колеблется в пределах 30-45 градусов.

Таким образом, наилучшего коэффициента эффективности преобразования солнечного света в электричество посредством солнечной батареи в Санкт-Петербурге, можно добиться при установке фотоэлектрических элементов под наклоном в тридцать-тридцать пять градусов к горизонту. Установка солнечных батарей при неточном соблюдении необходимой ориентации и углов наклона также экономически целесообразна, хоть и обладает заметно худшей эффективностью.

Расчет физических размеров солнечной батареи и ее наклон к горизонту, равно как и способ ее установки, определяются с учетом всего спектра факторов, так или иначе имеющих способность повлиять на работоспособность и эффективность установки. К таким факторам относятся расположенные неподалеку линии электроснабжения, высокие здания, деревья, а также другие. Эффективность солнечной установки можно повысить за счет использования специальной подвижной поддерживающей конструкции, которая обеспечивает необходимый угол наклона и ориентацию фотоэлектрических элементов в течение дня, а также обеспечивает общей конструкции необходимую прочность и жесткость.

ВАРИАНТЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ

Производимая солнечным генератором электрическая энергия не может быть напрямую использована в бытовых приборах и других устройствах, используемых человеком. Установка инвертора между фотоэлектрической установкой и пользовательской сетью крайне необходима для получения однофазного переменного тока напряжением 230 Вольт, или какого либо другого, в зависимости от потребностей.

В зависимости от целей, поставленных потребителем установкой фотоэлектрической батареи, а также побочных факторов, таких как качество существующей электрической сети, выделяют три различных варианта подключения:

Автономное

В районах, располагающихся на значительном отдалении от центров цивилизации – городов, зачастую отсутствует централизованное электроснабжение. Именно для домов, находящихся в таких районах, солнечная батарея будет наилучшим решением энергетических проблем. Автономная электрическая система такого дома подразумевает наличие достаточно мощных аккумуляторных батарей, которые накапливают избыточную электрическую энергию в светлое время суток и направляют ее в сеть ночью, а также в пасмурные дни, когда освещенность недостаточная.

В автономных системах используются мощные фотоэлектрические батареи, образующие установку большой площади, которой будет достаточно не только для покрытия бытовых нужд в дневное время суток, но и для зарядки резервных аккумуляторных батарей.

Автономная система включает в свой состав:

контроллер заряда (предназначен для обеспечения защиты аккумуляторных батарей от избыточной зарядки от фотоэлектрического генератора, а также от полной разрядки во время питания рабочей сети, что может привести к резкому снижению их емкости, что самым негативным образом скажется на продолжительности эффективного срока службы аккумуляторов);

инвертор (предназначен для преобразования постоянного электрического тока, генерируемого комплексом фотоэлектрических элементов, в используемый в быту переменный ток, необходимый для работы всех бытовых электрических приборов)

система аккумуляции (в свою очередь включает в состав несколько аккумуляторных батарей большой емкости, достаточной для обеспечения нужд в энергии в периоды времени, когда генерация электричества из солнечного света не представляется возможной.)

Резервное

Резервные солнечные установки, как вы уже наверное догадались из названия, применяется в постройках, оборудованных централизованной сетью электроснабжения, в качестве дополнительного источника энергии, реализуемого потребности в энергии за счет солнечного света, когда основная система по каким-то причинам вышла из строя. Такая система также может задействовать солнечные батареи для стабилизации поставляемого по основной сети электрического тока с заниженными характеристиками. Зачастую небольшие солнечные батареи используются в качестве резервного источника питания для отдельных систем, таких как освещение, связь. Более крупные батареи могут поддерживать работоспособность специфичных приборов, таких как морозильные установки или компьютерные сервера до включения нормального электроснабжения.

Система имеет в своем составе:

система аккумуляторных батарей

Подключение к сети

Данное подключение подразумевает производство избыточной электрической энергии за счет солнечного света, для последующей продажи в электрическую сеть. Такой тип подключения имеет смысл только в странах, принявших закон EEG, таких как Германия.

Система включает в свой состав:

инвертор для осуществления подключения к сети;

интерфейс взаимодействия с электрической сетью (предназначен для нормализации электрического напряжения, поставляемого в общественную сеть, в полном соответствии с технологическими стандартами.);

двунаправленный электросчетчик (осуществляет контроль потребляемой электрической энергии в двух направления – к абоненту и от абонента)

Как установить солнечные батареи для дома?

В связи с постоянным повышением тарифов на энергоносители и стимуляцией зеленой энергетики в ряде государств, для обывателей стал актуальным вопрос организации собственной солнечной электростанции. Для чего многими владельцами частных территорий и квартир осуществляется установка солнечных батарей для дома. Но далеко не все автономные источники выдают ожидаемые от них результаты, а некоторые вообще не функционируют. Поэтому далее мы рассмотрим основные нюансы использования солнечных батарей и детальный алгоритм установки, что позволит вам добиться максимального эффекта.

Что следует учесть на этапе проектирования?

Перед тем как установить автономную электростанцию, важно выбрать наиболее подходящее место для установки солнечных панелей, их тип и назначение. В соответствии с этими критериями определите параметры солнечных батарей и комплектующего оборудования. Если вы собираетесь использовать домашнюю электростанцию для выработки электроэнергии номиналом в 220 В, то вам понадобятся такие элементы:

Рис. 1: устройство солнечной электростанции

Фотоэлектрический преобразователь – позволяет генерировать электрическую энергию из солнечного излучения посредством химической реакции. Характеризуются мощностью на 1м 2 площади, производительностью и типом. Общее количество выбирается в зависимости от нужд потребителя и планируемых объемов выработки.
Аккумуляторная батарея – накапливает электрический заряд, получаемый от солнечной батареи для питания приборов в темное время суток. Поэтому емкость выбирается с запасом из расчета, что в пасмурную погоду заряд будет происходить значительно хуже.
Контроллер заряда – осуществляет перераспределение электроэнергии от солнечных батарей к аккумулятору, а при достижении ним максимума, передает избыток во внешнюю сеть. При отсутствии такой системы, снижает электрическую мощность, поступающую на аккумулятор до минимума.
Инвертор – предназначен для преобразования постоянного электрического напряжения, поступающего от фотоэлектрического элемента, в переменное, используемое в бытовых сетях. Они же позволяют владельцам солнечных батарей продавать избыток электричества от домашней электростанции. Рис. 2. Принцип реализации солнечной электроэнергии
Соединительные провода – осуществляют передачу электроэнергии по всей электрической сети солнечной установки. В зависимости от места расположения, к ним предъявляются различные требования, к примеру, прокладываемые на улице должны быть устойчивыми к воздействию внешних факторов.

Несмотря на важность каждого элемента домашнего генератора свободной энергии, особое внимание следует уделить выбору фотоэлектрического модуля, так как от этого будет зависеть и продуктивность, и качество работы всей системы.

Выбор солнечной батареи

В качестве источника электроэнергии сегодня популярны три типа солнечных батарей:

С поликристаллическим модулем – отличаются стабильными показателями генерации, не зависимо от интенсивности солнечных лучей. Также солнечные батареи на основе поликристаллического кремния отличаются сравнительно небольшим КПД – от 9 до 18%, в зависимости от производителя. Со временем КПД не снижается, но к недостаткам поликристаллических элементов следует отнести сравнительно небольшой срок службы – порядка 10 лет.
С монокристаллическим модулем – такие панели неравномерно вырабатывают электричество в солнечную и пасмурную погоду, теряют мощность со временем эксплуатации. Но КПД автономного электроснабжения на основе монокристаллического кремния находится в пределах от 12 до 25%. А срок службы монокристаллических панелей составляет порядка 25 лет. Рис. 3. поликристаллический и монокристаллический модуль
С аморфными кристаллами – используются в гибких пластинах, отличаются довольно низким КПД – порядка 6%. Максимальная мощность, заявляемая производителем, значительно снижается со временем эксплуатации и может упасть на 20 – 40%. Срок службы довольно низкий – не более 5 лет. Рис. 4: аморфный модуль

Выбор места и способа установки

Оптимальная генерация электрического тока обеспечивается при условии попадания достаточного количества солнечного света на поверхность панели, поэтому близлежащие постройки и деревья не должны ее затенять. То же касается и способа размещения их друг относительно друга – верхние или боковые панели не должны закрывать собой соседние. Оптимальная выработка электроэнергии достигается при перпендикулярном попадании лучей на фотоэлектрический преобразователь, что тоже должно учитываться при выборе места.

Наиболее часто для установки солнечных батарей используются:

Крыши зданий – в зависимости от угла наклона, солнечные батареи могут располагаться как непосредственно на кровле, так и на специальной конструкции. Но далеко не каждый угол наклона подойдет для получения электричества, оптимальным считается от 0° до 40°. Рис. 5: солнечная батарея на крыше здания
Отдельно стоящие опоры – подходят для дома с приусадебным участком, на котором есть место под дополнительную конструкцию. Рис. 6: отдельно стоящие солнечные батареи
Стены – несмотря на горизонтальное положение, панель крепиться к наклонному каркасу. Рис. 7: солнечная батарея на стенах зданий
Лоджия или балкон – для покрытия фотоэлементами подходят как стены, так и крыша. Рис. 8: солнечная батарея на балконе

Помимо открытого пространства, не забывайте, что выбранная конструкция должна выдерживать и вес солнечной батареи. Это особенно актуально для строящихся или модернизируемых зданий, дабы та же крыша не провалилась под весом домашней электростанции, солнечного коллектора и прочего крышевого оборудования. По отношению к сторонам света ее устанавливают с юга. Расположенные на земле, обязательно приподымаются над поверхностью грунта не менее чем на полметра.

Заметьте, скопление на солнечном модуле пыли, снега, листьев, продуктов жизнедеятельности животных и насекомых существенно снижает эффективность их работы. Поэтому место установки должно предусматривать возможность ухода и периодического технического обслуживания.

Этапы установки солнечных батарей

После того, как вы заготовили все необходимое для домашней электростанции, подобрали место и составили схему расположения панелей, переходите непосредственно к установке. Для этого:

Соберите каркас – для этого подойдут любые прочные материалы (сталь, алюминий или дерево). Желательно использовать долговечные варианты, так как электростанция прослужит вам не один год. Рис. 9: Соберите каркас

В зависимости от места установки их можно изготавливать и собирать отдельно от монтажной площадки, но размеры должны учитывать габариты панелей заранее. Между крышей и батареей обязательно оставляйте воздушный зазор для вентиляции.

Если модули в панелях не спаяны между собой, обязательно произведите данную процедуру. Выполняйте ее крайне аккуратно, так как хрупкие детали можно легко повредить. Рис. 10: спаяйте модули

Если вы приобрели готовые панели, в которых ничего спаивать не нужно, сразу переходите к монтажу.

Установка готовых солнечных батарей не требует дополнительных манипуляций – главное надежно зафиксировать их на каркасе. Рис. 11: установите панели

Если вы собираете их из модулей, изготовьте основание из диэлектрического материала с отверстиями для вентиляции, установите клеевую основу и закройте герметичной прозрачной крышкой.

Припаяйте соединительные провода – панели между собой могут соединяться как последовательно, так и параллельно, но главное, не забудьте установить запирающий диод в цепь питания каждой из них. Это предотвратит обратный разряд аккумулятора в цепь модуля после захода солнца.
Подключите солнечную батарею к остальным элементам домашней электростанции.

Следует отметить, что положение солнца летом и зимой кардинально отличается, поэтому весьма эффективно выполнять регулировку угла наклона. Для этого можно предусмотреть соответствующий подвижный механизм в каркасе или опорном кронштейне.

Установка солнечных батарей: выбор места, правила монтажа и размещения

В последние годы все большую популярность набирают альтернативные, возобновляемые источники энергии, в числе которых особняком стоит энергия Солнца. Хорош этот источник энергии тем, что он неиссякаем, по крайней мере, еще 5 миллиардов лет.

Количество же выделяемого им тепла и света громадное. В эпоху развития новых технологий, «грех» не воспользоваться этим природным даром. Но для сбора и аккумулирования энергии Солнца необходимо устанавливать солнечные батареи.

Приобрести комплектующие для установки солнечной станции или уже готовую систему можно в специализированных магазинах. Например, тут https://sun-energy.com.ua/ вы сможете найти и заказать всё необходимое. К тому же компания предлагает доставку.

А после покупки этого «чуда» вам предстоит еще правильно провести монтаж, для более качественного функционирования. О том, как установить солнечную батарею и пойдет речь в нашей статье.

Где установить

Для максимального использования характеристик солнечных батарей следует принимать во внимание некоторые особенности их расположения на поверхности:

1. Тень. Самое важное в выборе места установки — это затененность. Если батарея будет находиться в тени других зданий или деревьев, она не будет вырабатывать достаточное количество энергии для нормального функционала.Помимо этого, в результате неправильной установки она через короткое время выйдет из строя, не успев оправдать затраты на приобретение.
2. Ориентация. Необходимо направлять батарею в сторону Солнца, для того, чтобы максимальный поток солнечных лучей падал на фотоэлементы батареи. Для тех, кто в школе плохо учил географию, следует напомнить: Солнце двигается (если можно так сказать) по экватору, поэтому, если вы находитесь в северном полушарии, ориентируйте лицевую сторону батареи на юг. Если же вы находитесь в южном полушарии — на север.
3. Наклон. Этот аспект, как и предыдущий, зависит от географического положения. Профессионалы рекомендуют устанавливать угол наклона равный широте, в которой он находится.Помимо этого, если вы находитесь не на экваторе, коррекцию угла нужно производить в зависимости от времени года и она составляет 12 градусов исходя из его увеличения летом и уменьшения зимой.

Чистка солнечных батарей

Доступ. Очень важный момент выбора места установки — доступность. Хотя это изобретение в своей работе достаточно неприхотливое, но лицевая поверхность с течением времени может покрыться слоем пыли и грязи, а в зимнее время снегом.Если это произойдет, аккумулирование энергии заметно понизится, следовательно, батареи необходимо регулярно очищать от различного рода налета.

Понятное дело, каждый раз для их очистки вы не будете нанимать специализированную технику (дороже выйдет), исходя из этого, их следует располагать в доступном месте.

Собрать самому или с помощью специалистов

Выбор целиком за вами! Если у вас рабочие руки и «есть голова на плечах» можете смело приступать к самостоятельному монтажу солнечной батареи.

Но перед этим изучите литературу по самостоятельной установке солнечных батарей, выберите правильное место, исходя из вышеприведенных особенностей, запаситесь необходимыми инструментами и смело приступайте к установке.

Плюсы от самостоятельного монтажа безусловные — экономия денег и приобретение бесценного опыта, который в дальнейшем может вам пригодится. Но и недостатки имеются — вы потеряете свое время, а в случае неправильной установки и, следовательно, низкой эффективности батареи виноваты в этом будете только вы.

В случае обращения к квалифицированным специалистам, вы получите качественную услугу, и, в случае неправильного функционирования, можете обратиться к ним же, с целью устранения ошибки.

Свое время на это вы не потратите, но понесете материальные потери. Поэтому взвесьте самостоятельно все «за» и «против» перед окончательным выбором варианта установки.

Этапы крепления

Процесс установки солнечных батарей на крыше дома

Перед определением этапов монтажных работ, для начала необходимо определиться, где вы собираетесь крепить солнечные панели: на крыше своего дома или на специальных фермах.

В случае если вы останавливаетесь на первом варианте, то здесь два этапа:

установка профилей на крыше;
крепеж панелей посредством болтов диаметром 6-8 мм к профилям.

Профиля и панели должны быть прочно закреплены и находиться в неподвижном состоянии. При выборе этого типа крепления вы сэкономите место на своем участке, а также крыша приобретет привлекательный, эстетический вид.

Если вы решили установить солнечные батареи на специальные наземные фермы, то следует выполнить следующие шаги:

Приобретение фермы. Чаще всего это железные или алюминиевые уголки и профиля, как правило, поставляющиеся в разобранном виде, поэтому возникает необходимость их сборки.
Подготовка необходимого инструмента и материалов. Вам понадобятся болты на 6-8 мм и ключи в зависимости от размера приобретенных болтов.

Солнечные батареи на фермах

Сбор фермы. После выполнения первых двух шагов можно приступить к сборке металлической фермы, на которой будут размещаться солнечные панели.Этот процесс не займет у вас много времени и сил, все проводится достаточно просто, не сложнее, чем сбор конструктора.

Выбор места. Руководствуясь советами, приведенными выше, выберете наиболее подходящее место и прочно закрепите конструкцию на отведенном для этого месте.

Монтаж солнечных панелей. Завершающий этап состоит в креплении панелей на ферме. С помощью подготовленных болтов закрепите солнечные панели на ферме, таким образом, чтобы они не смещались даже при сильных порывах ветра.

После выполнения перечисленных этапов, можно переходит к подключению аккумуляторов к солнечным панелям, аккумуляторов к инверторам и контроллерам, а последних к электрической сети вашего дома или другого объекта.

Нюансы монтажа

При любом из выбранных типов монтажа, необходимо следить за углом наклона. В случае со сборной фермой, можно установить любой градус наклона, а также ориентацию на север или на юг.

С установкой на крыше эти регулятивные функции пропадают, вы же не будете перестраивать крышу для соблюдения нужного угла наклона.

Обязательно следует учитывать момент затенения батарей друг другом. Если на крыше вы их выставите на одной плоскости, то на фермах некоторые применяют несколько уровней.

В таком случае следует учитывать расстояние необходимое для исключения затенения. Это расстояние составляет 1,7 от высоты фермы.

Произведя монтаж самостоятельно в первый раз у себя, в последующем вы сможете предложить эту услугу другим, а с учетом того, что в настоящее время замечается рост продаж солнечных батарей, это может принести дополнительную «копейку» в ваш карман.

Смотрите видео, в котором подробно показаны этапы установки солнечных батарей: