Установка солнечных батарей: выбор места, правила монтажа и размещения

Коллекторная система отопления

Наибольшей эффективности и отдачи можно добиться, установив вместо солнечных модулей коллекторы – наружные установки, в которых под действием солнечного излучения происходит нагрев воды. Такая система является более логичной и естественной, так как не потребует нагревания теплоносителя другими устройствами.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия приборов двух основных видов: плоских и трубчатых.

Плоский вариант для самостоятельного изготовления

Конструкция плоских установок настолько проста, что опытные мастера-умельцы собирают кустарные аналоги своими руками, часть деталей купив в специализированном магазине, часть соорудив из подручного материала.

Внутри стального или алюминиевого утепленного короба закреплена пластина, адсорбирующая солнечное тепло. Чаще всего она покрыта слоем черного хрома. Сверху теплопоглотитель защищен герметичной прозрачной крышкой.

Нагревание воды происходит в трубках, уложенных змейкой и соединенных с пластиной. Вода или антифриз поступает внутрь короба через впускной патрубок, нагревается в трубках и перемещается на выход – к выпускному патрубку.

Светопропускная способность крышки объясняется использованием прозрачного материала – прочного закаленного стекла или пластика (например, поликарбоната). Чтобы солнечные лучи не отражались, стеклянную или пластиковую поверхность матируют (+)

Существует два вида подключения, однотрубное и двухтрубное, принципиальной разницы в выборе нет. Но существует большая разница в том, каким способом теплоноситель будет подаваться к коллекторам – самотечным или с помощью насоса. Первый вариант признан неэффективным из-за слабой скорости передвижения воды, по принципу нагрева он напоминает емкость для летнего душа.

Функционирование второго варианта происходит благодаря подключению циркуляционного насоса, который подает теплоноситель в принудительном порядке. Источником энергии для работы насосного оборудования может стать энергосистема на солнечных батареях.

Температура теплоносителя при нагреве солнечным коллектором достигает 45-60 ºС, на выходе максимальный показатель – 35-40 ºС. Для повышения эффективности работы отопительной системы наряду с радиаторами используют «теплые полы» (+)

Трубчатые коллекторы – решение для северных регионов

Общий принцип работы напоминает функционирование плоских аналогов, но с одной разницей – теплообменные трубки с теплоносителем находятся внутри стеклянных колб. Сами трубки бывают перьевыми, запаянными с одной стороны и внешним видом напоминающие перья, и коаксиальными (вакуумными), вставленными друг в друга и запаянными с обеих сторон.

Теплообменники также бывают разными:

• система преобразования солнечной энергии в тепловую Heat-pipe;
• обычная трубка для перемещения теплоносителя U-type.

Второй вид теплообменников признан более эффективным, но недостаточно популярным из-за стоимости ремонта: при выходе из строя одной трубки придется производить замену всей секции.

Трубка Heat-pipe не является частью целого сегмента, поэтому поменять ее можно за 2-3 минуты. Вышедшие из строя коаксиальные элементы ремонтируют, просто сняв заглушку и заменив поврежденный канал.

Схема, объясняющая цикличность нагревательного процесса внутри вакуумных трубок: холодная жидкость под воздействием солнечного тепла нагревается и испаряется, уступая место следующей порции холодного теплоносителя (+)

Проанализировав технические характеристики коллекторов разного типа и обобщив опыт их использования, решили, что для южных областей больше подходят плоские коллекторы, а для северных – трубчатые. Особенно хорошо зарекомендовали себя в условиях сурового климата установки с системой Heat-pipe. Они обладают нагревательной способностью даже в пасмурные дни и ночью, «питаясь» минимальным количеством солнечного света.

Образец стандартной схемы подключения солнечных коллекторов к бойлерному оборудованию: насосная станция обеспечивает циркуляцию воды, контроллер регулирует процесс нагревания

Стоимость комплекта и основные технические характеристики, срок окупаемости

Цены на готовые комплекты в основном варьируются от 30 000 до 2 000 000 руб. Они зависят от составляющих их устройств (от вида батарей, количества приборов, производителя и характеристик). Можно встретить бюджетные варианты стоимостью от 10 500 руб. В эконом-набор входит панель, контроллер заряда, коннектор.

В стандартные комплекты включают:

• энергетический модуль;
• контроллер заряда;
• аккумулятор;
• инвертор;
• стеллаж *;
• кабель *;
• клеммы*.

* Предусмотрены в расширенной комплектации.

Стандартный комплект оборудованияИсточник proumnyjdom.ru

 Технические характеристики указывают в руководстве к применению:

• Мощность и размеры панелей. Чем больше нужна мощность, тем выгоднее покупать батареи больших размеров.
• Энергоэффективность системы.
• Температурный коэффициент показывает насколько температура влияет на мощность, напряжение и ток.

Так, например, комплект, мощностью 5 кВт С3 сетевой солнечной электростанции от компании «Хевел» – на базе гетероструктурных солнечных модулей – подойдёт для покрытия нужд энергоснабжения частного дома или небольших объектов в сфере бизнеса: павильоны, кафе, магазины, гостевые дома и т.д.

Сетевая солнечная электростанция Хевел позволяет экономить на счетах за электроэнергию, увеличивая при этом подведённую мощность на объекте. Автономные и гибридные солнечные электростанции Хевел оснащены аккумуляторными батареями, поэтому исключают перебои с электроснабжением, а также выручают в случае отсутствия на объекте подключения к основной сети.

Квалифицированные менеджеры компании «Хевел» помогут сделать расчёты энергопотребления и подобрать наиболее подходящий комплект для Вашего дома, а также выполнить монтаж и пуско-наладочные работы СЭС.

Длительная официальная гарантия на модули, официальная гарантия на все комплектующие, сертификаты соответствия качества – вот что отличает надёжного поставщика.

Все разработки, солнечные модули и ячейки проходят многостадийный контроль качества, а также испытания на прочность и износостойкость, что позволяет с уверенностью говорить о надёжности и долговечности модулей и конструкций, а также предоставлять гарантию на продукцию Хевел – до 25 лет.

Сетевая солнечная электростанция «Хевел» C3Источник hevelsolar.com

Как установить солнечные батареи правильно?

Чтобы установить солнечные батареи правильно нужно знать схему их работы, а именно то, что они наиболее производительны в том месте, где они получают наибольшее количество света. Для того, чтобы установить эту конструкцию, не повредив ее работе, используют азимут, которые позволяет определить оптимальный угол батареи к горизонту, а также рационально расположить это сооружение в пространстве.

Угол наклона

Во время установки стоит учесть также угол наклона крыши, если батареи устанавливаются на крыше дома, и разместить их таким образом, чтобы солнечные лучи попадали на поверхность фотоэлементов под прямым углом. Угол попадания лучей будет меняться от времени года, географического положения, и даже от времени суток, а это значит, что иногда вы будете вынуждены переставлять свои солнечные батареи, перемещать их по крыше дома, для того, чтобы они работали на пределе своих возможностей, а не упускали драгоценную энергию почем зря.

Таким образом, на протяжении года, угол, под которым ваша батарея должна быть наклонена к горизонту, для получения максимального эффекта при выработке электрической энергии, будет меняться на 35-45 градусов. То есть батарея стоит в разных положениях, в зависимости от множества факторов, основным из которых является, сколько света попадает на фотопластину. Для подсчета таких изменений есть специальная схема., которая поможет вам определить сколько света батарее не хватает для ее оптимальной работы и покажет как нужно ее передвигать по крыше.

Факторы, влияющие на размер

Чтобы определить, сколько света должна вырабатывать ваша батарея, какого размера ей стоит быть, и какой угол будет оптимальным для ее наиболее продуктивной работы необходимо учесть такие факторы, как схема расположения других объектов на территории, наличие высотных зданий и крупных деревьев неподалеку, а также непосредственная близость к линиям электропередач. Это не сложно сделать своими силами, изучив прилегающую к даче местность или же территорию поблизости своего дома.

Чтобы усовершенствовать батарею, вы можете смастерить своими руками конструкцию, схема которой будет вращать батарею в течении дня по крыше, для того, чтобы угол под которым на нее попадают лучи солнца был равен 90 градусов.

Как еще можно использовать солнечные батареи?

Энергия, которую производят фотоэлементы, не обязательно должна использоваться для поддержания работы бытовых приборов и устройств. С таким же успехом можно установить инвертор между батареей и любой пользовательской сетью, который позволит обеспечивать постоянное питание этой сети переменным током, напряжение которого будет варьироваться в зависимости от ее потребностей.

Такие установки сооружают с разными целями, но зачастую для того, чтобы контролировать или попросту говоря, своими собственными руками устранить поломку на линиях электропередач. Так, например, установки с автономным подключением зачастую используют в тех районах, где нет пункта центрального энергоснабжения. Дома или дачи, которые в любой момент могут остаться без света – это наиболее актуальная область применения мощных аккумуляторных батарей. Ведь, зачастую, владельцы такого имущества вынуждены обеспечивать ремонт неполадок своими силами, не надеясь на помощь из вне.

Какая мощность оптимальна

Такие батареи должны быть достаточно мощными для того, чтобы стоя на крыше, накапливать не только необходимое для дневного использования, количество энергии, но также активно работать, аккумулируя в себе избыточную энергию, которая поможет вам пользоваться электричеством ночью или в пасмурную погоду, когда батареи будет проблематично зарядить даже на самой высокой крыше. Раньше такие устройства были очень дорогими, но теперь они доступны для использования, как дома, так и на даче, да и сделать их можно своими руками. Кстати чтобы смастерить такую батарею своими руками нужно всего лишь посетить специализированный магазин, приобрести фотоэлементы и уметь пользоваться паяльником.

Такие батареи довольно громоздкие, так как они нуждаются в наличии большой площади для выработки не только потребляемой за день, но и резервной энергии. Их довольно сложно передвигать руками, поэтому используют специальные конструкции для их вращения для постановки под нужным углом.

Резервные солнечные панели

Существуют резервные солнечные батареи, которые также можно установить  на крыше своего жилого дома или на даче.

Нам всем известно, что такое обесточенные дома. Или, например, аварии в сети энергоснабжения на даче. Это неприятность, с которой каждый житель постсоветского пространства знаком не понаслышке.

Установка солнечных батарей на крышу: этапы монтажа

Не каждый хозяин частного дома решится устанавливать солнечную электростанцию своими руками. Источник сомнений — возможные ошибки при монтаже и затраты времени. Чтобы все элементы работали слаженно и эффективно, потребуется большая внимательность и знание основ работы с электроэнергией.

Безусловно, специалисты установят систему гораздо быстрее, а в случае неполадок гарантируют ремонт, однако их работа стоит недешево, что все чаще заставляет хозяев устанавливать конструкцию самостоятельно. 

Прежде всего с учетом ранее оговоренных нюансов следует выбрать место для размещения солнечных панелей системы. В настоящее время рабочими считаются несколько вариантов.

Виды креплений 

• На крыше частного дома (угол ската не более 40 градусов). Если угол выше, создается конструкция из профилей, поддерживающих систему панелей под нужным наклоном;
• на плоской крыше потребуется также установить каркасную конструкцию, чтобы солнечные панели находились под углом от крыши;
• на стене солнечные батареи устанавливаются не часто, но при совпадении необходимых характеристик это возможно сделать с помощью надежного профиля из рам;
• на опоре, расположенной на земле. Как правило, такое крепление для солнечных панелей своими руками ставят в снежных регионах, где классическое расположение на крыше не подходит;
• на балконах многоквартирного дома также можно установить панели для мини-электростанции. Обычно они крепятся на козырьке. 

Все профили и панели должны быть закреплены максимально прочно и не двигаться!

Особенности электрики

Система работает следующим образом: от солнечных панелей через контроллер и аккумуляторы энергия переводится в инвертор, откуда поступает к электрическим приборам.

Запрещено подключать инвертор напрямую к контроллеру.

Правильно соединить между собой элементы системы очень важно. В зависимости от выходного напряжения солнечных панелей и мощностей контроллера и аккумуляторов используются несколько видов подключений: параллельная схема (плюс к минусу), последовательная (плюс к плюсу, минус к минусу) и смешанная. . Рекомендуется между всеми элементами системы (контроллером, аккумуляторами и инвертором) установить предохранители

При возможном коротком замыкании именно они защитят всю систему. 

Рекомендуется между всеми элементами системы (контроллером, аккумуляторами и инвертором) установить предохранители. При возможном коротком замыкании именно они защитят всю систему. 

Создайте систему вентиляции для аккумуляторного отсека.

Соблюдайте полярность и подключайте штекеры в нужные разъемы. 

Ошибки при подключении солнечной электростанции вручную

Чувствительные полупроводниковые элементы, из которых созданы фотоэлектрические модули, требуют бережного к себе отношения. Собственноручно собрать работающую и эффективную частную электростанцию на солнечном источнике энергии может только очень внимательный мастер. 

Один неправильно присоединенный кабель приведет к поломке или возгоранию, гарантия в таком случае не предусмотрена.

Ни в коем случае не используйте материалы для каркаса низкого качества. Каркас должен выдержать ветер и первые последствия снегопадов, быть прочным и устойчивым. Не используйте черные металлы, чтобы не возникало потеков на кровле.

Расчеты расположения элементов системы вручную, «на глаз», также снижают ее мощность. Доверьте рассчитать показатели инсоляции и идеальный угол наклона панели экспертам. Это увеличит выработку электроэнергии и усилит окупаемость.

Еще пять распространенных ошибок:

• модули на крыше крепятся не к несущим балкам, а к продольным, в итоге солнечная батарея может оторваться;
• отсутствие вентиляционных зазоров приводит к уменьшению выработки электроэнергии;
• резьбовые контакты для соединения элементов наружной части системы неэффективны, как и скрутки медь-алюминий. Они окисляются и контакт пропадает, вследствие чего вырабатывается меньше энергии;
• использование стандартной изоляции;
• отказ в использовании графитной смазки силовых контактов.

Не забывайте о должном программировании аппаратуры и правильном введении в эксплуатацию аккумуляторной банки. Все показатели системы должны выполнять свои функции полностью.

Как собрать солнечную батарею своими руками

Сборка корпуса солнечной батареи

Сборка солнечных батарей, а именно, корпуса может выполняться в разных вариантах. В первом случае ее можно сделать из фанерных листов и деревянных реек, поэтому такой монтаж не представляет особой сложности. Конструкции выпиливаются по размерам, а затем соединяются между собой саморезами. Все стыки и швы предварительно промазываются герметиком. Все деревянные части покрываются краской или специальными защитными составами. Дальнейшие работы проводятся только после полного высыхания конструкции.

Немного сложнее изготовить солнечную батарею из алюминиевого уголка. В этом случае сборка каркаса происходит в следующем порядке:

• Сборка из уголка прямоугольного каркаса.
• В каждом углу конструкции сверлятся отверстия под крепления.
• Внутренняя часть профиля по всему периметру покрывается силиконовым герметиком.
• Внутрь каркаса на обработанные места укладывается текстолит или оргстекло, вырезанные по размеру. Их нужно как можно плотнее прижать к уголкам.
• Внутри корпуса лист прозрачного материала фиксируется крепежными уголками, установленными по углам.
• Дальнейшие работы проводятся после полного высыхания герметика. Предварительно, все внутренние поверхности протираются от пыли и загрязнений.

Пайка проводов и соединение фотоэлементов

Все элементы для солнечных батарей отличаются повышенной хрупкостью и требуют аккуратного обращения. Перед началом пайки они протираются, чтобы поверхность была идеально чистой. Элементы с припаянными проводниками все равно следует проверить и устранить обнаруженные недостатки.

На каждой фотопластинке имеются контакты с различной полярностью. Вначале проводники припаиваются к ним, а уже потом соединяются между собой.

При использовании шин вместо проводов, необходимо учитывать следующие особенности:

• Шины размечаются и разрезаются на требуемое количество полосок.
• Контакты пластин протираются спиртом, после чего на них наносится тонкий слой флюса, с одной стороны.
• Шина прикладывается по всей длине контакта, после чего по ней нужно провести разогретым паяльником.
• Пластина переворачивается, и такая же операция повторяется на другой стороне.

Паяльник во время монтажа нельзя сильно прижимать к пластине, иначе она может лопнуть. На лицевой стороне после пайки не должно оставаться неровностей. Если они остались, нужно еще раз пройти паяльником по шву.

Чтобы не ошибиться с размещением пластин, перед тем как их собирать, на поверхность листа рекомендуется нанести разметку с учетом всех размеров и зазоров. После этого фотоэлементы укладываются на свои места. Затем контакты панелей соединяются между собой с обязательным соблюдением полярности.

Нанесение герметизирующего слоя

Перед тем как самому герметизировать конструкцию, нужно выполнить тестирование и проверить солнечные батареи на работоспособность. Она выносится на солнце, после чего на выводах шин замеряется напряжение. Если оно в пределах нормы, можно приступать к нанесению герметика.

Один из наиболее подходящих вариантов предполагает следующие действия:

• Силиконовый герметик наносится на самодельные солнечные батареи капельками по краям корпуса и между пластинами. После этого края фотоэлементов аккуратно прижимаются к прозрачному основанию и должны прилегать к нему как можно плотнее.
• На каждый край пластинок укладывается небольшой груз, после чего герметик полностью высыхает, а фотоэлементы надежно фиксируются.
• В самом конце аккуратно промазываются края рамки и все стыки между пластинами. На данном этапе герметиком покрывается все, кроме самих пластинок, он не должен попасть на их оборотную сторону.

Окончательная сборка солнечной панели

После всех операций остается лишь полностью собрать солнечную батарею в домашних условиях.

В этом случае порядок действий будет следующий:

• В боковой части корпуса устанавливается соединительный разъем, к которому подключаются диоды Шоттки.
• С лицевой стороны вся сборка пластинок солнечной батареи закрывается прозрачным защитным экраном и герметизируется, чтобы исключить попадание влаги внутрь конструкции.
• Для обработки лицевой стороны рекомендуется использовать специальный лак, например, PLASTIK-71.
• После сборки выполняется окончательная проверка, после чего солнечная батарея из подручных средств сделанная своими руками может устанавливаться на свое место.

Как сделать солнечную батарею своими руками

Повер банк с солнечной батареей

Обзор солнечных батарей для туристов

Установка солнечных батарей

Солнечные батареи: альтернативная энергия

Производство солнечных батарей

Способ изготовления солнечных батарей

Сначала определимся что нужно:

• Фотоэлементы.
• Основание для крепления самого ценного.
• Площадка где будет стоять будущая электростанция.

Теперь разберемся детальнее с каждым пунктом.

Сборка солнечных модулей из кремниевых фотоэлементов

Фотоэлементы с одного бока покрыты тонким слоем фосфора. Иногда там может быть бор.

Данный слой концентрирует в одном месте большое количество электронов. Они не разбегаются так как удерживаются фосфорной пленкой.

На пластине прикреплены металлические дорожки, по которым в дальнейшем протекает электрический ток. Данные кремневые элементы достаточно хрупкие поэтому будьте аккуратными при работе с ними.

Уровень напряжения зависит от количества таких полноценных пластинок.

Основные составляющие части:

1. Кремневые пластины.
2. Рейки.
3. ДСП, несколько листов.
4. Уголки из алюминия.
5. Поролон толщиной 1,5-2,5 см.
6. Что-то прозрачное для основания кремниевых пластин. Обычно это оргстекло.
7. Шурупы или саморезы.
8. Герметик.
9. Провода.
10. Клейма.
11. Диоды.

Так же потребуются такие инструменты как:

• Ножовка.
• Шуруповерт.
• Паяльник.
• Мультиметр.

Для самостоятельной сборки солнечного модуля используют моно или поликристаллические фотоэлементы с параметрами 3 на 6 дюйма. Их можно отыскать в любом китайском магазине. Чтобы с экономить можно приобрести «специальные группы-пачки». Правда в них часто встречается брак.

Масса торговых точек продает фото пластины пачками по 36 или 72 штуки.

Чтобы соединить разделенные пластины-модули нужны специальные шины. А что бы сборку включить потребуются клеймы.

Теперь, когда с кремневыми фотоэлементами стал все ясно, идем собирать основание.

Остов для солнечной батареи

Это самое простое что можно изготовить в домашних условиях! Обычно его выполняют из реечек или алюминиевого профиля. Его без проблем можно приобрести в хозяйственном магазине. Целесообразно работать с алюминием по следующим причинам:

• Он легкий и не очень давит на опорную установку.
• Не ржавеет.
• Не поглощает влагу.
• Не подвержен гниению в отличие от древесины.

Прозрачный элемент

При покупке обратите внимание на:

• Процент преломления солнечного света. Чем он ниже, тем лучше! КПД пластин будет больше.
• На сколько он поглощает инфракрасные лучи.

На его роль подойдут:

• Плексиглас.
• Поликарбонат. Чуть хуже.
• Оргстекло.

От уровня поглощения зависит будет ли повышаться температура на кремниевых пластинах. Лучше всего пользоваться антибликовым прозрачным стеклом.

Определяемся с местом

Размер солнечного модуля зависит от количества, фотоэлементов, которые будут в него установлены. Лучше всего ставить батареи в место куда свет солнца падает со всех сторон. Так же можно оснастить подобную электростанцию автоматическим поворотом. То есть она будет всегда повернута к солнцу за счет этой штуки. Поворотное устройство для солнечной батареи можно изготовить своими руками.

Проследите за тем чтобы тени домов и деревьев не падали на нашу самодельную солнечную батарею.

Угол наклона зависит от:

• Климата.
• Того где находится дом.
• Времени года.

Солнечные элементы питания выдают максимальный КПД в тот момент, когда лучи падают перпендикулярно.

По некоторым расчетам было выяснено что 1кв метр выдает 120 Вт. В результате этого можно предположить, что на обычный дом в месяц будет уходить 300 кВт. Поэтому нужно задействовать площадь в 20 квадратных метров.

В результате всего выше сказанного солнечная батарея, выполненная своими руками, поможет сэкономить часть средств на электричество.