Napájanie solárnymi panelmi: zostavenie pre kutilov

Obsah článku

• Vybavenie systému napájania: rozsah, vlastnosti
• Schéma zapojenia zariadení solárnych staníc
• Inštalácia solárnych panelov a pomocných elektrických zariadení
• Spôsoby, ako zlepšiť účinnosť autonómneho napájania

Článok skúma praktické využitie solárnych panelov, podrobne popisuje uzly potrebné na nepretržité napájanie, samočinné pripojenie a nastavenie solárnych panelov..

Vybavenie systému napájania: rozsah, vlastnosti

V predchádzajúcom článku sme sa zaoberali typmi solárnych panelov. V systémoch na výrobu solárnej energie sú však tieto prvky iba primárnymi meničmi. Na vytvorenie plnohodnotnej domácej elektrárne potrebujeme túto súpravu zariadení:

• regulátor nabíjania batérie
• akumulátor (akumulátor)
• menič napätia

Ovládače nabíjania batérie sú dva typy: PWM kontroléry (PWM kontroléry) a OTMM kontroléry (MPPT kontroléry).

Ovládač PWM je jednoduchšie a lacnejšie zariadenie, ktoré riadi nabíjanie batérie. Účinnosť regulátora PWM je zvyčajne vyššia ako účinnosť regulátora OTMM v dôsledku skutočnosti, že v počiatočnej fáze nabíjania spája batériu takmer priamo so solárnou batériou bez konverzie generovaného napätia. Ovládače OTMM sa odporúčajú používať s modulmi s neštandardným výstupným napätím 28 V a vyšším.

Použitie regulátorov OTMM bude ekonomicky opodstatnené vo výrobných systémoch s menovitým výkonom viac ako 400 W. Ďalším dôvodom použitia takého regulátora je návrh solárnej stanice na celoročnú výrobu energie. Počas zamračených zimných dní, keď sa nabíjajú batérie, ovládač OTMM ukáže svoju najlepšiu stránku.

batérie v solárnom systéme napájania zohráva úlohu nárazníka, ktorý akumuluje elektrickú energiu.

Na rozdiel od všetkých ostatných solárnych zariadení je batéria spotrebným materiálom. Čím dlhšie teda funguje bez výmeny, tým kratšia je doba návratnosti zakúpených komponentov. Ak chcete, aby batéria fungovala dlhú dobu, musíte zodpovedne pristupovať k svojmu výberu. Hlavné parametre batérie, ktoré sú predmetom záujmu potenciálneho vlastníka, sú:

• napätie (Volt, V) – v predaji sú solárne batérie 12, 24 a 48 V. Pre malé bytové stanice s kapacitou 200 – 300 W sú celkom vhodné batérie 12 V;
• elektrická kapacita (Ampérhodina, Ah? h) – charakterizuje množstvo elektriny, ktorá sa môže akumulovať. Čím väčší je tento parameter, tým viac môže elektrický systém pracovať v autonómnom režime (za oblačného počasia alebo v noci);
• úroveň samovybíjania (% menovitej kapacity) – čím nižší je tento parameter, tým lepšia je batéria.

Menič napätia sú skonštruované tak, aby prevádzali konštantné napätie batérie na striedavé napätie 220 V napájacieho napätia pre domácnosť.

Na trhu existuje široká škála invertorov s rôznymi funkciami. Medzi najdôležitejšie parametre patria:

• výkon meniča;
• napätie primárneho okruhu (napätie pripojenej batérie);
• prítomnosť zabudovanej ochrany (proti preťaženiu, proti prepólovaniu batérie, proti skratu v záťaži, proti nadmernému vybitiu batérie);
• sínusové výstupné napätie (v zásade, ak pripojená záťaž obsahuje motory, napríklad práčky, chladničky, obehové čerpadlá, ventilátory atď.).

Malo by sa tiež poznamenať, že nadmerný počet funkcií vedie iba k zvýšeniu nákladov na zariadenie a komplikáciám jeho konfigurácie a prevádzky..

Schéma zapojenia zariadení solárnych staníc

Zostavenie okruhu solárnej elektrárne je celkom jednoduché. Nižšie je uvedená sekvencia spojení ilustrovaná fotografiami. Na zostavenie jednoduchého systému sa používa solárny panel s polykryštalickými článkami, regulátor nabíjania a batéria. Montáž začneme pripojením kábla k solárnemu panelu.

Tento krok sa nevyžaduje pri batériách dodávaných s káblom. Pripojte batériu na výstupné svorky ovládača. Vodiče vychádzajúce z panelu musia byť ďalej spojené so vstupnými svorkami regulátora nabíjania.

Všetky spojenia sa uskutočňujú podľa zásady „+“ až „+“ a „-“ až „-“. Dodávame energiu z batérie do vstupných svoriek meniča. Po zapnutí regulátora nabíjania a meniča vidíme, že elektrina vyrábaná solárnym panelom začína nabíjať batériu.

Na zistenie polarity svoriek solárnej batérie stačí merať napätie na svorkách multimetrom. Ak je pri odčítaní napätia znamienko mínus, potom poloha čiernej sondy zodpovedá kladnej svorke (pred meraním skontrolujte, či sú sondy správne pripojené). Ak niet znamienka mínus, potom poloha čiernej sondy zodpovedá zápornému pólu batérie.

Inštalácia solárnych panelov a pomocných elektrických zariadení

Elektrické zariadenie solárnej stanice je inštalované medeným drôtom. Prierez medeného drôtu pre jeden panel by mal byť zvolený najmenej 2,5 mm². Je to spôsobené skutočnosťou, že normálna prúdová hustota v medenom vodiči je 5 ampérov na 1 mm². To znamená, že má prierez 2,5 mm² prípustný prúd bude 12,5 A.

V tomto prípade je skratový prúd panelu RZMP-130-T s výkonom 145 W iba 8,5 A. Pri kombinovaní viacerých panelov s paralelným pripojením musí byť prierez spoločného výstupného kábla zvolený na základe maximálneho celkového prúdu všetkých panelov podľa vyššie uvedeného konceptu (5 A na 1 mm)²).

V ponuke je množstvo solárnych káblov. Ich charakteristickou črtou je, že izolácia vonkajšieho kábla bola špeciálne ošetrená a má zvýšenú odolnosť proti ultrafialovému žiareniu. Takéto káble nie je potrebné kupovať. Solárne panely môžu byť spojené káblom s obyčajnou PVC izoláciou, ale položiť ho do vlnitej objímky, ktorá je určená na pokládku vonkajšej kabeláže. Táto možnosť bude stáť o 30-40% menej.

Ovládač nabíjania batérie a menič by mali byť umiestnené v suchej miestnosti s izbovou teplotou, napríklad v skrini alebo na chodbe. Nie je praktické umiestňovať toto zariadenie vonku, pretože elektronické komponenty zariadenia by nemali byť vystavené výrazným výkyvom teploty a vlhkosti. Samotnú batériu je možné umiestniť spolu s elektronikou.

Ak sa rozhodnete používať kyslé alebo alkalické batérie, mali by ste ich umiestniť do dobre vetraných nebytových priestorov, pretože počas ich činnosti sa uvoľňujú výpary, ktoré sú škodlivé pre zdravie. Okrem toho by v miestnosti s batériami nemali byť žiadne zdroje nebezpečenstva iskry a požiaru, pretože kyslík a vodík uvoľňovaný v slabo vetraných miestnostiach môžu tvoriť výbušnú zmes..

Solárny panel je možné nainštalovať dvoma spôsobmi:

• Pevná inštalácia zahŕňa stacionárne umiestnenie panelov na streche domu alebo na konzole pripevnenej k stene alebo základu. V takom prípade by panely mali smerovať na juh, horizontálny sklon panelov by mal byť uhol rovný zemepisnej šírke terénu plus 15 °. Zemepisnú šírku vašej polohy môžete určiť napríklad na základe údajov z GPS navigátora alebo v službe Mapy Google;
• pohyblivá inštalácia panelov sa vykonáva na traverze, ktorá je schopná sa otáčať azimutálne (v smere slnka pozdĺž obzoru) a zenitu, nakláňať panely tak, aby na ne dopadali slnečné lúče kolmo. Takýto inštalačný systém umožňuje zvýšiť účinnosť použitých solárnych článkov, ale vyžaduje si ďalšie hmatateľné finančné náklady na konštrukciu traverzy, hnacích motorov a systému na ich riadenie..

Spôsoby, ako zlepšiť účinnosť autonómneho napájania

Ak chcete zvýšiť účinnosť solárnej elektrárne, môžete ísť dvoma spôsobmi: na jednej strane zvýšiť množstvo vyrobenej elektriny a na druhej strane znížiť jej spotrebu. Spôsoby, ako zvýšiť vyrobenú elektrinu, môžu byť tieto:

• inštalácia solárnych panelov na pohyblivý priečny nosník alebo na mechanizmus ovládania naklonenia zenitu (polovičné opatrenie, ale tiež celkom efektívne, najmä v prípade monokryštalických panelov);
• použitie vysokokvalitných batérií s nízkym percentom samovybíjania a dlhou životnosťou bez výrazného zníženia kapacity;
• pravidelná údržba systému: čistenie panelov od prachu a snehu, údržba odpojiteľných a koncových pripojení s cieľom znížiť kontaktný odpor a v dôsledku toho straty energie.

Na strane zaťaženia možno energetickú účinnosť zvýšiť takto:

• priradenie nízkonapäťového napájacieho obvodu priamo z batérie, napríklad na pripojenie LED osvetlenia. Zabráni sa tým dvojitej premene energie v meniči;
• vypnutie meniča, keď je záťaž odpojená od jeho výstupu, pretože voľnobežný menič stále spotrebúva malé množstvo energie;
• inštalácia v spojení s osvetlením pohybových senzorov s časovačom na elimináciu nepríjemnej spotreby elektriny v dôsledku toho, že jednoducho zabudli vypnúť lampu na chodbe.