Встановлення сонячних панелей

Монтаж сонячних панелей – це поширена послуга, популярність якої зростає буквально з кожним роком. Що не дивно, адже подібне альтернативне джерело енергії є відмінним варіантом для створення незалежної системи енергопостачання. При цьому вона може обслуговувати як квартиру або приватний будинок, так і будівлі будь-якого іншого призначення, у тому числі виробничі. Ну а оскільки сонячні панелі використовуються для вироблення електроенергії, вони дозволяють значно знижувати витрати на неї та інші традиційні енергоносії. Що також дає можливість застосовувати їх як доповнення до класичних систем опалення та гарячого водопостачання. Таким чином, від сонячної енергії можна отримати багато вигод, але для цього треба спочатку грамотно виконати встановлення сонячних панелей, яке детально розглянуто далі.

Конструкція сонячної панелі

Приступаючи до вивчення актуальності сонячного опалення приватного будинку, не зайве спочатку розібратися – з яких комплектуючих складається така система. Сама собою традиційна сонячна панель є комплект звичайних батарей на фотоелектричних елементах, здатних перетворювати сонячну енергію в електричну. Тому сонячні панелі часто називають сонячними батареями або геліобатареями. При цьому сила струму, що продукується таким пристроєм, завжди безпосередньо залежить від інтенсивності світлового випромінювання. Чим воно яскравіше – тим більша генерація струму. Таким чином, встановити сонячні батареї, означає отримати своєрідну міні-елекростанцію для постачання електрики приватного будинку, нежитлової будівлі або навіть квартири.

Ну а основними конструктивними елементами такого альтернативного джерела енергії є:

• Сонячна батарея - в однині, але частіше множині, що використовується як перетворювач сонячного світла в електроенергію;
• Акумулятор - хімічне джерело струму, що накопичує згенеровану батареями електроенергію для її подальшого використання;
• Контролер заряду - постійно відстежує напругу в лінійці акумуляторів для їх безпечного та тривалого використання;
• Інвертор - перетворює постійну електричну напругу акумуляторної батареї в необхідну для використання в побуті змінну напругу 220 В;
• Запобіжники – монтовані між усіма елементами системи сонячного енергопостачання та захищають її від вкрай небезпечних коротких замикань;
• Комплект конекторів стандарту МС4.

Також корисно знати, що контролери сонячних батарей, крім своєї основної функції стеження за напругою акумуляторів, здатні за необхідності відключати певні елементи системи. Наприклад, якщо показник на акумуляторних клемах в денний час досягає максимального значення в 14 В, що вказує на повну зарядку, подібний перетворювач фотоперерв перериває цей процес. У свою чергу, вночі, коли показник напруги акумуляторів досягає гранично низького значення 11 В, контролер зупиняє роботу системи. Так виглядає зовсім не складна конструкція стандартної сонячної міні-електростанції, в конструюванні якої теж немає надто проблематичного. Але, щоб цей процес не викликав труднощів, потрібно попередньо правильно вибрати потрібне місце для розміщення такої установки.

Де краще встановлювати сонячні панелі?

Установка сонячних батарей у приватному будинку або навіть багатоквартирній будівлі можлива в різних точках, що обов'язково добре освячуються, а саме – на даху, на балконі, або на прилеглій території. Головне у цьому питанні – це забезпечення всіх необхідних умов для максимального вироблення енергії. Одним із них є правильна орієнтація з оптимальним кутом нахилу панелей щодо горизонту. Із цим усе досить просто. Закономірно, що всі світлопоглинаючі поверхні повинні бути спрямовані в південну сторону, а сонячні промені в ідеалі повинні падати на них під кутом 90°. Що стосується другого фактора, то для його досягнення потрібно підбирати оптимальний кут нахилу батареї залежно від кліматичних умов конкретного регіону. При цьому слід знати, що нахил фотоелектричних модулів бажано змінювати протягом року.

Для забезпечення максимальної продуктивності, сонячні панелі, установка яких допустима на стаціонарні конструкції з металопрофілів, або на їх модернізовані поворотні аналоги, слід повертати на потрібний кут 2-4 рази на рік. Фахівці рекомендують робити це 5 березня, 18 квітня, 24 серпня та 7 жовтня. Очевидно, що вручну найзручніше виконувати такі повороти, коли сонячні батареї стоять на прибудинковій території. У таких випадках їх бажано підняти над поверхнею ґрунту, приблизно, на 0,5 м, щоб під панелями могло вільно циркулювати повітря, і щоб узимку їх нижні частини не заметало снігом. Втім, найчастіше комплекси сонячних панелей монтують на дахах будинків, гаражів, господарських будівель і на навісах – задля економії місця землі.

Цікаво, що існує лише два способи фіксації даних виробів за допомогою:

• Притискних фіксаторів;
• Болтові з'єднання через наскрізні отвори в нижніх частинах рамок.

Але, незалежно від способу монтажу, у конструкціях панелей не можна просвердлювати додаткові отвори, як і самостійно вносити до них будь-які інші зміни. Також потрібно знати, що навіть невелика тінь скорочує вироблення електрики таким пристроєм. Тому встановлення кожної сонячної батареї можливе лише в тих місцях, які не піддаються жодним затіненням. При цьому опорні конструкції для них повинні бути зроблені з корозійностійких матеріалів. Вибираючи потрібне для розміщення комплектів фотоелементів місце, слід пам'ятати, що надалі їх доведеться підтримувати чистими. Адже скупчення на світлопоглинаючих поверхнях пилу, льоду або снігу зменшує кількість електроенергії, що виробляється, мінімум на 10 %. Головне не використовувати для захисту панелей скло, так як воно знижує їх ККД не менше ніж на 30%.

Види з'єднання сонячних панелей

Так як в абсолютній більшості випадків міні-електростанції, що живляться енергією Сонця, складаються з декількох, а іноді і численних окремих панелей, їх потрібно правильно з'єднувати в єдину систему.

Для цього можна застосувати три такі схеми монтажу:

• Паралельне з'єднання сонячних панелей – передбачає підключення однойменних клем один до одного, при якому елементи мають два загальні вузли сходження провідників та їх розгалуження. Простіше кажучи, у такій схемі «плюси» з'єднуються з «плюсами» та «мінуси» з «мінусами», результатом чого стає збільшення сили вихідного струму, при тому, що вихідна напруга залишається в межах 12 В. Загалом величина максимального струму на виході при паралельній схемі з'єднання сонячних батарей прямо пропорційна їх кількості. У той же час застосування даного виду підключення до геліобатареїв різної потужності призводить до зменшення їх продуктивності приблизно на 5 %. Тому різні за характеристиками виробу рекомендується з'єднувати послідовно;
• Послідовне з'єднання сонячних панелей – передбачає підключення одне до одного протилежних полюсів. Тобто, «плюс» першої панелі приєднується до «мінуса» другої, а «плюс» другої панелі, що залишився незадіяним, і «мінус» першої підключається до контролера, розташованого далі за схемою. У такому разі створюються умови для протікання струму, за яких залишається один шлях для передачі енергоносія від джерела до споживача. Також при послідовному з'єднанні сонячних батарей напруга на виході збільшується, досягаючи 24 В, чого досить для живлення світлодіодних ламп, деяких видів портативної техніки і навіть частини електроприймачів. А це робить цю схему дещо більш практичною, порівняно з паралельною;
• Змішане з'єднання сонячних панелей – також зване послідовно-паралельним, найчастіше застосовується за необхідності об'єднання кількох батарейних груп. При цьому напруга на виході досягає значень, які найбільше підходять для вирішення більшої частини побутових завдань. Також дана схема вигідна ще й тим, що у разі виходу з ладу одного з її елементів інші продовжують працювати, що значно підвищує надійність системи в цілому. Кожна її комірка, незалежно від типу та розміру, може генерувати напругу в 0,7 В. Принцип змішаного з'єднання сонячних батарей заснований на тому, що пристрої всередині кожної групи батарей з'єднуються паралельно, а підключення груп в один ланцюг виконується вже послідовно.

Вибір оптимального виду з'єднання під час встановлення сонячних батарей на будинок виконується з урахуванням потужності такої електростанції та необхідної напруги постійного струму. Головне пам'ятати, що кількість з'єднаних елементів у її складі повинна бути такою, щоб робоча напруга, що підводиться до акумуляторів, з урахуванням її падіння в зарядному ланцюзі, перевищувала напругу самих акумуляторів, а навантажувальний струм батареї при цьому міг забезпечити потрібну величину струму зарядного. Безпосереднє підключення сонячних панелей здійснюється за допомогою вбудованих з'єднувальних проводів перетином в 4 мм2. Кінець кожного такого дроту об'єднаний з роз'ємом стандарту МС4 за допомогою паяння або обтиску, що дозволяє забезпечувати максимальну герметичність з'єднань. А це дуже важливо, оскільки геліобатареї завжди знаходяться просто неба.

Послідовність підключення сонячних панелей

Для встановлення сонячних панелей на даху, так само як і на землі, найбільше підходять одножильні мідні кабелі зі стійким до ультрафіолету ізоляційним обплетенням. Якщо при монтажі використовуються дроти з нестійкою до УФ-випромінювання ізоляцією, їх прокладка повинна виконуватися в гофрорукавах. При цьому, незалежно від обраної сполучної схеми, перед безпосереднім підключенням батарей потрібно обов'язково перевірити правильність виконання електромонтажу, переконавшись у відсутності перевищень технічних вимог щодо допустимого струму та максимальної напруги інших пристроїв. Також важливо суворо дотримуватися і зазначених виробником вимог до інвертора та контролера заряду.

Щоб уникнути поломки останнього, при з'єднанні елементів сонячної системи потрібно дотримуватися наступної послідовності дій:

1. Акумулятор або акумулятори підключають до контролера із залученням відповідних роз'ємів та з дотриманням полярності;
2. До контролера через інші роз'єми і при дотриманні тієї ж полярності приєднують сонячну батарею або групу батарей;
3. До наступних роз'ємів контролера підводять навантаження з невеликою електричною напругою 12 В;
4. Якщо потрібно перетворити напругу з 12 В 220 В, то схему включають інвертор, підключаючи його тільки до акумулятора, але в жодному разі не безпосередньо до контролера;
5. До вільного виходу інвертора приєднують електроприлади, розраховані на стандартну для побутової сфери напругу 220 В.

Після завершення попередньої установки сонячних батарей для будинку, а точніше – їх з'єднання, треба обов'язково перевірити полярність та виміряти холосту напругу. Якщо цей показник відрізнятиметься від значення, зазначеного у супровідному паспорті – з'єднання зроблено неправильно та потребує коригування. А якщо все виявилося правильно, на завершальному етапі монтажу сонячну станцію залишається заземлити. Для мінімізації ймовірності виникнення короткого замикання, у місцях з'єднань акумуляторів, інверторів та контролерів ставлять запобіжники. Варто також відзначити, що при підключенні геліопанелі до системи не потрібно відкривати монтажну коробку, що розпаює, так як всі з'єднувальні роз'єми розташовані в доступних місцях - що дуже зручно. Але на цьому процес монтажу всієї сонячної електросистеми закінчується не завжди.

Підключення різноспрямованих сонячних панелей

При залученні поширеної послідовної схеми монтажу всі з'єднані в єдиний ланцюг батареї важливо розміщувати під одним кутом і на одній площині – щоб не зменшувати ефективність їх використання. Справа в тому, що якщо вони будуть розташовані в різних площинах, це призведе до того, що краще освітлювані панелі працюватимуть краще, ніж ті, які освітлені не повністю. Таким чином, що працюють з максимальною віддачею вироби генеруватимуть електроенергію, частина якої потім буде витрачатися на нагрівання пристроїв, що погано освітлюються. Причина цього проста – струм завжди тече шляхом найменшого опору. Тому, щоб звести до мінімуму подібні втрати, у поєднанні з усіма сонячними батареями, установка яких виконується справді грамотно, рекомендується використовувати окремі контролери для кожної з них.

Але, при цьому потрібно дотримуватися головних вимог для залучення контролера, а саме - потужність панелей, що підключаються, повинна перевищувати 1 кВт, а самі вони повинні бути віддалені один від одного на відносно велику відстань. Вирішенням питання енерговтрат може стати і використання діодів, що відсікають, які розміщують усередині – між пластинами. Що дозволяє їм не перегріватись, навіть видаючи максимальну потужність. Важливе значення має і падіння напруги в з'єднаннях, а також проводах низьковольтної частини сонячної системи. Прикладом цього може бути той факт, що на відрізку кабелю довжиною 1 м і перетином 4 мм2 при проходженні струму силою 80 А і напругою 12 В його потужність падає на 3,19 %, що становить 30,6 Вт. А при задіянні скруток падіння напруги зазвичай знаходиться в межах від 0,1 до 0,3 В.

Поєднання сонячної системи та централізованої електромережі

Якщо електрика, що отримується завдяки колосальним ресурсам Сонця, планується використовувати паралельно зі стандартною стаціонарною мережею, схему підключення геліосистеми потрібно робити іншою. Причина цього – відсутність у приватного споживача можливості здавати зайву енергію, що може спровокувати перепади напруги тривалістю до 1 с. А це вкрай негативно позначатиметься на роботі та довговічності всіх побутових приладів. Відповідно, у такому разі використовується схема, в якій напруга від геліополя спочатку спрямовується на акумулятори, а вже звідти передається на навантаження. При конструюванні такої системи спрацьовує класичне правило – що більше джерел підключається, то складнішою стає сама схема.

Проектуючи варіант із суміщенням двох електромереж, бажано враховувати два види навантаження:

• Не резервується – для освітлення будинку, роботи побутової техніки, та не тільки;
• Резервовану – для роботи аварійного освітлення, холодильника чи електрокотла.

Цілком очевидно, що чим більше ємність наявних акумуляторів, тим довше зможуть пропрацювати в автономному режимі електроприлади, що резервуються – у разі аварійного відключення основного електроживлення. Однак, не можна не наголосити, що при виборі такого способу генерації необхідно оформлювати дозвільні документи у місцевих постачальників електроенергії. Адже у випадках, коли вироблення електрики, що продукується сонячною електростанцією, перевищуватиме потреби домогосподарства, встановлений у ньому лічильник почне обертатись у зворотний бік. Тому, щоб уникнути проблем із оформленням згаданих вище документів, набагато простіше спрямовувати зайву енергію від встановлених сонячних панелей на ємні акумулятори, кількість яких можна без проблем збільшувати навіть згодом – з урахуванням індивідуальних потреб.

Установка сонячних панелей у Києві

Замовити монтаж сонячних батарей у Києві та Київській області, у будь-який час і навіть під ключ, можна у компанії «Сучасні інженерні системи». Роботи з теплоенергетичним обладнанням – наш профіль, тому ми раді запропонувати клієнтам дуже вигідні розцінки та оперативність їх виконання. Для наших фахівців не важко виконати розрахунок геліосистеми для опалення приватного будинку або встановлення сонячних батарей у квартирі – прямо на балконі. Великий досвід наших майстрів у поєднанні з великою різноманітністю модифікацій таких виробів дозволяють втілювати будь-які проекти в цій сфері. Встановлення сонячних батарей, ціна якої залежить від їхньої кількості, специфіки розміщення та загальної складності такої системи – це шлях до отримання екологічно чистої, а головне безкоштовної енергії, джерело якої