Современные способы использования солнечной энергии для организации систем автономного производства и потребления электроэнергии предусматривают не только установку соответствующего оборудования, но и правильную его эксплуатацию. Под эксплуатацией понимается не только защищенность всего энергетического оборудования от климатических факторов и аварийных ситуаций в электрических цепях, но и правильный подход к экономному расходу производимой электроэнергии.

Рассмотрение замкнутых систем электроснабжения на основе солнечных батарей начнем с основного элемента – самих солнечных батарей. При организации бытовой солнечной электростанции можно пойти по двум путям: купить готовую солнечную панель или сделать ее самостоятельно. В финансовом выражении эти два способа практически не будут иметь преимуществ, т.к. самостоятельное изготовление солнечной панели потребует дополнительных расходов при отсутствии начальных навыков, а также значительно больше времени. Однако при самостоятельном изготовлении солнечных батарей можно рассчитать необходимую мощность установки и, соответственно, оптимизировать количество применяемых батарей.

Изготовление солнечной панели

Любая солнечная панель строится из нескольких соединенных между собой солнечных батарей. В нашем случае для солнечной панели будут использоваться солнечные элементы класса Grade B, заказанные из Китая. Там же заранее необходимо заказать соответствующие распаечные коробки, разъемы MC4 для подключения батарей и шины для соединения ячеек, а также контроллер PWM и автомобильный инвертер мощностью 100Вт (по китайским характеристикам). На месте необходимо приобрести закаленное просветленное стекло (толщина в нашем случае 4мм), которое позволит одновременно защитить солнечные панели от града и других неблагоприятных условий, а также уменьшить потери мощности. Основа солнечной батареи будет закреплена с помощью алюминиевого уголка 30х30. Подключение солнечных панелей к системе электроснабжения будет осуществляться медным кабелем с сечением жилы 6 кв. мм.

В соответствии с заявленными параметрами китайских солнечных панелей мощность каждой из них составляла 2Вт (4А при 0,5В). Заряд аккумулятора осуществляется при напряжении 14,4В, поэтому было решено использовать 72 панели для одной батареи. Соединяться панели будут следующим образом: две цепи с 36 элементами, соединенными последовательно, будут включаться параллельно. На бумаге такая цепь должна выдавать 144Вт мощности при напряжении 18В и токе в 8А.

Сборка солнечной батареи

К каждой солнечной панели припаиваются специальные шины для подключения. Подготавливаем рамку с основанием.



Рисунок 1



Рисунок 2

Солнечные панели укладываем на основание стекла, соединяем все необходимые проводники пайкой и заливаем пластины компаундом для герметизации. Так как в системе будут установлены две батареи, то в систему включаем диод, исключающий падение мощности при затемнении одной из батарей.



Рисунок 3



Рисунок 4

При самостоятельном изготовлении солнечных батарей следует учитывать следующие условия:
- нагрев солнечной панели снижает ее КПД;
- КПД солнечной панели снижается при наличии микротрещин и нарушении пайки.
С учетом этих допущений при измерениях мощность каждой панели даже в солнечный день не превышала 40Вт, при расчетных 144Вт. На материалы для изготовления такой солнечной панели понадобилось около $100, а уже готовая панель такой же мощности обошлась бы на 15-20% дороже.

Солнечные светильники

Подключение солнечной батареи

Для начала необходимо определиться с рабочим напряжением в цепи постоянного тока, на котором будет построена вся система. Самой простой и надежный вариант системы можно создать на базе 12В. Во-первых, 12В – это выходное напряжение автомобильного аккумулятора. Во-вторых, 12В – стандартное напряжение, с которым работают многие электроприборы. В третьих, при наращивании дополнительной емкости системы аккумуляторов потребуется только подключить параллельно еще один или два аккумулятора, а не 4,6 или 8 при напряжениях 24В или 36В.

Для управления системой зарядки аккумулятора будет использоваться PWM или ШИМ-контроллер. При достижении максимального уровня заряда аккумулятора, контроллер пульсацией подает ток на аккумулятор, не давая тому возможность перезарядиться. Для более сложных систем можно использовать MPPT контроллеры, в системах с которыми можно последовательно соединять солнечные батареи. Это дает возможность увеличивать напряжение в цепи и, соответственно, уменьшать ток при сохранении мощности. В нашем случае для управления будет использоваться PWM-контроллер, который обеспечит ток заряда при напряжении 12В в 30А.



Рисунок 5

Помимо контроллера для управления зарядом аккумулятора в цепь также необходимо включить инвертор для преобразования постоянного напряжения в переменное. Простейшие недорогие инверторы выдают модифицированную, а не чистую синусоиду (рисунок 6). Большинство бытовой техники работает с модифицированной синусоидой, за исключением компрессоров холодильников, которые греются при работе с таким напряжением, и стиральных машин. Мощность инвертора определяется исходя из мощности подключаемой нагрузки и типа нагрузки, который определяет максимальные токи при пусках. Например, при пуске холодильника номинальный ток может вырасти в 10 раз. Аналогичные показатели будут и у стиральной машины. Поэтому мощность инвертора стоит выбирать с определенным запасом. В нашем случае в цепях будут установлены два инвертора мощностью 600Вт и 1000Вт.

Как сделать солнечные батареи своими руками



Рисунок 6

Для аккумулирования полученной от солнечных батарей энергии будем использовать аккумулятор емкостью 190 А-ч. В итоге вся система автономного питания с использованием самодельных солнечных батарей будет включать в себя следующие элементы:
1 Две самодельные солнечные батареи (мощность каждой батареи 40Вт).
2 PWM контроллер заряда аккумулятора с максимальным током до 30А.
3 Автомобильный свинцово-кислотный аккумулятор емкостью 190 А-ч.
4 Два инвертора на 600 Вт и 1000 Вт с модифицированной синусоидой.



Рисунок 7

В схеме подключения стоит внимательно следить за питающим напряжением для контроллера, т.к. при его отсутствии и работающих солнечных батареях контроллер выйдет из строя. Помимо этого, инвертор необходимо подключать к аккумулятору напрямую, даже если им потребляется вся мощность солнечных батарей. Вся же система позволит использовать солнечную энергию для зарядки мобильных устройств и освещения по вечерам. В солнечные дни при максимальной выработке электроэнергии к такой системе электроснабжения можно подключать электроинструмент.




Всего комментариев: 0



Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]


Новости сайта ukrelektrik.com


Последние статьи ukrelektrik.com


Последние ответы на форуме ukrelektrik.com

Электрическое отопление

Электроотопление
A_l_ik Multiki / 45

Влагозащищенные розетки

Электрозащитные средства
marketing4796 costyadziu2017 / 10