Установка солнечных панелей

Монтаж солнечных панелей – это распространенная услуга, популярность которой растет буквально с каждым годом. Что не удивительно, ведь подобный альтернативный источник энергии является отличным вариантом для создания независимой системы энергоснабжения. При этом, она может обслуживать, как квартиру или частный дом, так и здания любого другого назначения, в том числе – производственные. Ну а, поскольку, солнечные панели используются для выработки электроэнергии, они позволяют значительно снижать расходы на нее и другие традиционные энергоносители. Что также дает возможность применять их в качестве дополнений к классическим системам отопления и горячего водоснабжения. Таким образом, от солнечной энергии можно получить много выгод, но для этого надо сначала грамотно выполнить установку солнечных панелей, которая подробно рассмотрена далее.

Конструкция солнечной панели

Приступая к изучению актуальности солнечного отопления частного дома, нелишне прежде разобраться – из каких комплектующих состоит подобная система. Сама по себе традиционная солнечная панель представляет собой комплект обычных батарей на фотоэлектрических элементах, способных преобразовывать солнечную энергию в электрическую. По этой причине солнечные панели часто называют солнечными батареями или гелиобатареями. При этом, сила тока, продуцируемого таким устройством, всегда напрямую зависит от интенсивности светового излучения. Чем оно ярче – тем больше генерация тока. Таким образом, установить солнечные батареи, значит получить своеобразную мини-элекростанцию для снабжения электричеством частного дома, нежилого здания или даже квартиры.

Ну а основными конструктивными элементами такого альтернативного источника энергии выступают:

• Солнечная батарея – в единственном, но чаще множественном числе, использующаяся как преобразователь солнечного света в электроэнергию;
• Аккумулятор – химический источник тока, накапливающий сгенерированную батареями электроэнергию для ее последующего использования;
• Контроллер заряда – постоянно отслеживающий напряжение в линейке аккумуляторов для их безопасного и длительного использования;
• Инвертор – преобразующий постоянное электрическое напряжение аккумуляторной батареи в необходимое для использования в быту переменное напряжение 220 В;
• Предохранители – монтируемые между всеми элементами системы солнечного энергоснабжения и защищающие ее от крайне опасных коротких замыканий;
• Комплект коннекторов стандарта МС4.

Также полезно знать, что контроллеры солнечных батарей, кроме своей основной функции слежения за напряжением аккумуляторов, способны при необходимости отключать определенные элементы системы. Например, если показатель на аккумуляторных клеммах в дневное время достигает максимального значения в 14 В, указывающее на полную зарядку, подобный фотоэлектрический преобразователь прерывает это процесс. В свою очередь, ночью, когда показатель напряжения аккумуляторов достигает предельно низкого значения в 11 В, контроллер останавливает работу системы. Так выглядит совсем не сложная конструкция стандартной солнечной мини-электростанции, в конструировании которой тоже нет ничего слишком проблематичного. Но, для того, чтобы этот процесс не вызвал затруднений, нужно предварительно правильно выбрать подходящее место для размещения такой установки.

Где лучше устанавливать солнечные панели?

Установка солнечных батарей в частном доме или даже многоквартирном здании возможна в разных, но обязательно хорошо освящаемых точках, а именно – на крыше, на балконе, или на прилегающей территории. Главное в этом вопросе – это обеспечение всех необходимых условий для максимальной выработки энергии. Одним из них является правильная ориентация с оптимальным углом наклона панелей относительно горизонта. С этим все довольно просто. Закономерно, что все светопоглощающие поверхности должны быть направлены в южную сторону, а солнечные лучи в идеале должны падать на них под углом в 90°. Что касается второго фактора, то для его достижения нужно подбирать оптимальный угол наклона батареи в зависимости от климатических условий конкретного региона. При этом, следует знать, что наклон фотоэлектрических модулей желательно менять в течение года.

Для обеспечения максимальной производительности, солнечные панели, установка которых допустима на стационарные конструкции из металлопрофилей, или на их модернизированные поворотные аналоги, следует поворачивать на нужный угол 2 - 4 раза в год. Специалисты рекомендуют делать это 5 марта, 18 апреля, 24 августа и 7 октября. Очевидно, что вручную удобнее всего выполнять такие повороты, когда солнечные батареи стоят на придомовой территории. В таких случаях их желательно приподнять над поверхностью почвы, примерно, на 0,5 м, чтобы под панелями мог свободно циркулировать воздух, и чтобы зимой их нижние части не заметало снегом.Впрочем, чаще всего комплексы солнечных панелей монтируют на крышах домов, гаражей, хозяйственных построек и на навесах – для экономии места на земле.

Интересно, что существует всего два способа фиксации данных изделий посредством:

• Прижимных фиксаторов;
• Болтовых соединений через сквозные отверстия в нижних частях рамок.

Но, независимо от способа монтажа, в конструкциях панелей нельзя просверливать дополнительные отверстия, как и самостоятельно вносить в них любые другие изменения. Также нужно знать, что даже небольшая тень сокращает выработку электричества таким устройством. Поэтому установка каждой солнечной батареи возможна только в тех местах, которые не подвержены никаким затенениям. Притом, опорные конструкции для них должны быть сделаны из корозионностойких материалов. Выбирая подходящее для размещения комплектов фотоэлементов место, следует помнить, что в дальнейшем их придется поддерживать чистыми. Ведь скопление на светопоглощающих поверхностях пыли, льда или снега уменьшает количество производимой электроэнергии, минимум, на 10 %. Главное не использовать для защиты панелей стекло, так как оно снижает их КПД не менее чем на 30 %.

Виды соединения солнечных панелей

Так как в абсолютном большинстве случаев питаемые энергией Солнца мини-электростанции состоят из нескольких, а иногда и многочисленных отдельных панелей, их нужно правильно соединять в единую систему.

Для этого можно применить три следующие схемы монтажа:

• Параллельное соединение солнечных панелей – предусматривает подключение одноименных клемм друг к другу, при котором элементы имеют два общих узла схождения проводников и их разветвления. Проще говоря, в такой схеме «плюсы» соединяются с «плюсами» и «минусы» с «минусами», результатом чего становится увеличение силы выходного тока, притом, что выходное напряжение остается в пределах 12 В. В целом, величина максимального тока на выходе при параллельной схеме соединения солнечных батарей прямо пропорциональна их количеству. В то же время, применение данного вида подключения к гелиобатареям разной мощности приводит к уменьшению их производительности, примерно, на 5 %. Поэтому, разные по характеристикам изделия рекомендуется соединять последовательно;
• Последовательное соединение солнечных панелей – предусматривает подключение друг к другу противоположных полюсов. То есть, «плюс» первой панели присоединяется к «минусу» второй, а оставшийся незадействованным «плюс» второй панели и «минус» первой подключается к контроллеру, расположенному дальше по схеме. В таком случае создаются условия для протекания тока, при которых остается один путь для передачи энергоносителя от источника к потребителю. Также при последовательном соединении солнечных батарей напряжение на выходе увеличивается, достигая 24 В, чего бывает достаточно для питания светодиодных ламп, некоторых видов портативной техники и даже части электроприемников. А это делает данную схему несколько более практичной, по сравнению с параллельной;
• Смешанное соединение солнечных панелей – также называемое последовательно-параллельным, чаще всего применяется при необходимости объединения нескольких батарейных групп. При этом, напряжение на выходе достигает значений, которые более всего подходят для решения большей части бытовых задач. Также данная схема выгодна еще и тем, что в случае выхода из строя одного из ее элементов, другие продолжают работать, что значительно повышает надежность системы в целом. Каждая ее ячейка, независимо от типа и размера, может генерировать напряжение в 0,7 В. Принцип смешанного соединения солнечных батарей основан на том, что устройства внутри каждой батарейной группы соединяются параллельно, а подключение групп в одну цепь выполняется уже последовательно.

Выбор оптимального вида соединения при установке солнечных батарей на дом выполняется с учетом мощности такой электростанции и необходимого напряжения постоянного тока. Главное помнить, что количество соединенных элементов в ее составе должно быть таким, чтобы подводимое к аккумуляторам рабочее напряжение, с учетом его падения в зарядной цепи, превышало напряжение самих аккумуляторов, а нагрузочный ток батареи при этом мог обеспечить нужную величину тока зарядного. Непосредственное подключение солнечных панелей осуществляется посредством задействования встроенных соединительных проводов сечением в 4 мм2. Конец каждого такого провода объединен с разъемом стандарта МС4 посредством пайки или обжима, что позволяет обеспечивать максимальную герметичность соединений. А это очень важно, так как гелиобатареи всегда находятся под открытым небом.

Последовательность подключения солнечных панелей

Для установки солнечных панелей на крыше, равно как и на земле, более всего подходят одножильные медные кабели с устойчивой к ультрафиолету изоляционной оплеткой. Если же при монтаже используются провода с нестойкой к УФ-излучению изоляцией, их прокладка должна выполняться в гофрорукавах. При этом, вне зависимости от выбранной соединительной схемы, перед непосредственным подключением батарей нужно обязательно проверить правильность выполнения электромонтажа, убедившись в отсутствии превышений технических требований по допустимому току и максимальному напряжению других устройств. Также важно строго придерживаться и указанных производителем требований к инвертору и контроллеру заряда.

Во избежание поломки последнего, при соединении элементов солнечной системы нужно соблюдать следующую последовательность действий:

1. Аккумулятор или аккумуляторы подключают к контроллеру с задействованием соответствующих разъемов и с соблюдением полярности;
2. К контроллеру через другие разъемы и при соблюдении все той же полярности присоединяют солнечную батарею или группу батарей;
3. К следующим разъемам контроллера подводят нагрузку с небольшим электрическим напряжением в 12 В;
4. Если нужно преобразовать напряжение с 12 В в 220 В, то в схему включают инвертор, подключая его только к аккумулятору, но ни в коем случае не напрямую к контроллеру;
5. К свободному выходу инвертора присоединяют электроприборы, рассчитанные на стандартное для бытовой сферы напряжение в 220 В.

После завершения предварительной установки солнечных батарей для дома, а точнее – их соединения, надо обязательно проверить полярность и измерить холостое напряжение. Если данный показатель будет отличаться от значения, указанного в сопроводительном паспорте – соединение сделано неправильно и нуждается в корректировке. Ну а если все оказалось верно, на завершающем этапе монтажа солнечную станцию остается заземлить. Для минимизации вероятности возникновения короткого замыкания, в местах соединений аккумуляторов, инверторов и контроллеров ставят предохранители. Стоит также отметить, что при подключении гелиопанели к системе не нужно открывать распаечную монтажную коробку, так как все соединительные разъемы расположены в доступных местах – что очень удобно. Но на этом процесс монтажа всей солнечной электросистемы заканчивается не всегда.

Подключение разнонаправленных солнечных панелей

При задействовании распространенной последовательной схемы монтажа, все соединенные в единую цепь батареи важно размещать под одним углом и на одной плоскости – чтобы не уменьшать эффективность их использования. Дело в том, что если они будут расположены в разных плоскостях, это приведет к тому, что лучше освещаемые панели станут работать лучше, чем те, которые освещены не полностью. Таким образом, работающие с максимальной отдачей изделия будут генерировать электроэнергию, часть которой затем будет затрачиваться на нагрев плохо освещаемых устройств. Причина этого проста – ток всегда течет по пути наименьшего сопротивления. Поэтому, чтобы свести к минимуму подобные потери, в сочетании со всеми солнечными батареями, установка которых выполняется действительно грамотно, рекомендуется использовать отдельные контроллеры для каждой из них.

Но, при этом нужно соблюдать главные требования для задействования контроллера, а именно – мощность подключаемых панелей должна превышать 1 кВт, а сами они должны быть удалены друг от друга на относительно большое расстояние. Решением вопроса энергопотерь может стать и использование отсекающих диодов, которые размещают внутри – между пластинами. Что позволяет им не перегреваться, даже выдавая максимальную мощность. Немаловажное значение имеет и падение напряжения в соединениях, а также самих проводах низковольтной части солнечной системы. Примером этого может служить тот факт, что на отрезке кабеля длиной 1 м и сечением 4 мм2, при прохождении тока силой 80 А и напряжением 12 В, его мощность падает на 3,19 %, что составляет 30,6 Вт. А при задействовании скруток падение напряжения обычно находится в пределах от 0,1 В до 0,3 В.

Совмещение солнечной системы и централизованной электросети

Если получаемое благодаря коллосальным ресурсам Солнца электричество планируется использовать параллельно со стандартной стационарной сетью, схему подключения гелиосистемы нужно делать другой. Причина этого – отсутствие у частного потребителя возможности «сдавать» лишнюю энергию, что может спровоцировать перепады напряжения длительностью до 1 с. А это будет крайне негативно сказываться на работе и долговечности всех бытовых приборов. Соответственно, в таком случае используется схема, в которой напряжение от гелиополя сначала направляется на аккумуляторы, а уже оттуда передается на нагрузку. При конструировании такой системы срабатывает классическое правило – чем больше источников подключается, тем сложнее становится сама схема.

Проектируя вариант с совмещением двух электросетей, желательно учитывать два вида нагрузки:

• Не резервируемую – для освещения дома, работы бытовой техники, и не только;
• Резервируемую – для работы аварийного освещения, холодильника или электрокотла.

Вполне очевидно, что чем больше емкость имеющихся аккумуляторов, тем дольше смогут проработать в автономном режиме резервируемые электроприборы – в случае аварийного отключения основного электропитания. Однако, нельзя не подчеркнуть, что при выборе такого способа генерации необходимо оформлять разрешительные документы у местных поставщиков электроэнергии. Ведь в случаях, когда выработка электричества, продуцируемого солнечной электростанцией, будет превышать потребности домохозяйства, установленный в нем счетчик начнет вращаться в обратную сторону. Поэтому, во избежание проблем с оформлением упомянутых выше документов, гораздо проще направлять лишнюю энергию от установленных солнечных панелей на емкие аккумуляторы, количество которых можно без проблем увеличивать даже со временем – с учетом индивидуальных потребностей.

Установка солнечных панелей в Киеве

Заказать монтаж солнечных батарей в Киеве и Киевской области, в любое время и даже под ключ, можно в компании «Современные инженерные системы». Работы с теплоэнергетическим оборудование – наш профиль, поэтому мы рады предложить клиентам очень выгодные расценки и оперативность их выполнения. Для наших специалистов не составит труда выполнить расчет гелиосистемы для отопления частного дома или установку солнечных батарей в квартире – прямо на балконе. Большой опыт наших мастеров в сочетании с большим разнообразием модификаций таких изделий позволяют воплощать в жизнь любые проекты в этой сфере. Установка солнечных батарей, цена которой зависит от их количества, специфики размещения и общей сложности такой системы – это путь к получению экологически чистой, а главное, бесплатной энергии, источник которой