Сонячні електростанції для будинку

Наши партнеры ArtmMisto

Як працюють сонячні електростанції для будинку. Поради щодо вибору схеми і комплектуючих елементів

Альтернативні джерела електроенергії все більше цікавлять власників будинків. Їх приваблює дешевизна використання сонячної енергії. Але масове впровадження пристроїв, що працюють від світлових потоків Сонця, стримується дорожнечею устаткування і складністю його підбору і монтажу.

Насправді зібрати своїми руками і експлуатувати сонячну електростанцію під силу домашньому майстру, навіть учневі старших класів. Для цього треба:

• ознайомитися з принципами роботи схеми,

• визначитися з завданнями обладнання,

• підібрати найбільш відповідну комплектацію станції,

• провести механічний монтаж всіх елементів,

• зібрати електричну схему,

• перевірити працездатність і грамотно експлуатувати.

Численні практичні експерименти дозволяють рекомендувати універсальну схему вирішення завдань сонячної електростанції для будинку.

Типова схема домашньої електростанції з сонячною батареєю (для збільшення натисніть на малюнок):

До її складу входять:

• модуль сонячних батарей на основі окремих фотоячеек,

• контролер,

• накопичувальні акумулятори електричної енергії,

• інвертор.

Слід добре уявляти, що в сонячної електростанції роль сонячних батарей полягає не в прямому харчуванні електричних споживачів (хоча в певних ситуаціях це цілком виправдано: годинник, калькулятори та подібні прилади), а в забезпеченні заряду робочих акумуляторів схеми, які:

• отримують електроенергію від сонячних модулів,

• накопичують її і передають споживачам.

Питання створення домашньої станції слід починати з визначення її навантаження. Для цього треба проаналізувати всі споживачі, які будуть працювати від енергії Сонця. Їх поділяють на два основні класи:

• пристрої, що працюють від мережі змінного струму 220 В,

• радіоелектронна і комп'ютерна техніка, яка функціонує від постійного струму напругою 12 / 24В.

Електродвигуни холодильників, пральних машин, пилососів та інших пристроїв працюють тільки від мережі ~ 220В / 50Гц. Їх доведеться підключати через пристрій, який з постійною електроенергії акумуляторів формує синусоїдальні гармоніки з необхідними характеристиками. Цей прилад називають інвертором.

Як він працює і способи його підбору під певні навантаження - тема окремої статті. А зараз важливо зрозуміти, що вихідна потужність підбирається інвертора повинна забезпечувати надійну роботу всіх підключених до нього споживачів і навіть мати невеликий запас.

З метою економії можна припустити варіант почергової експлуатації споживачів змінного струму. Погодьтеся, що іноді необов'язково включати миючий пилосос на нагрів води при працюючій пральній машині. Цілком розумно дочекатися закінчення прання, а потім зайнятися пилососом. Це значно знизить навантаження на інвертор.

Перехід на використання сонячної електростанції в будинку слід поєднати з заміною приладів освітлювальної мережі. Немає сенсу витрачати енергію інвертора на нагрів ниток ламп розжарювання. Від них слід відразу відмовитися, або в крайньому випадку перейти на енергозберігаючі лампи, що працюють від напруги = 24 / 12В.

Це позбавить від зайвих витрат енергії тому, що їх, як і решта радіоелектронне і комп'ютерне обладнання можна живити безпосередньо від постійної напруги накопичувальних акумуляторів.

Дивіться, що відбувається: електронна схема, наприклад, ноутбука працює від електроенергії батареї = 12В.

Для її підзарядки використовується блок живлення, який перетворює змінну напругу ~ 220 В / 50Гц в величину = 19В.

12 вольт цілком достатньо для роботи цього ноутбука. Причому з нього взагалі можна вилучити акумулятор і живити безпосередньо від накопичувальних акумуляторних батарей (АКБ). При такому способі створюється близько 40% економії енергії в порівнянні зі способом її подвійного перетворення інвертором, а потім блоком живлення.

Навіщо додатково навантажувати створювану конструкцію непотрібними пристроями, безглуздо гріючи навколишнє повітря складними електронними приладами? Схему харчування кожного побутового помічника треба добре продумати і подібним чином спростити його електроживлення. Для цього потрібно зовсім небагато витрат:

• відрізки дроту,

• стандартні перехідники.

На закінчення такої роботи буде не складно розрахувати необхідну вихідну потужність інвертора, а по ній вже підібрати підходящу модель для покупки.

Тепер прийшов час визначитися з накопичувальними акумуляторними батареями для домашньої сонячної електростанції. Правила їх вибору і основні характеристики тут не розглядаємо - це об'ємна окрема тема, яка буде детально розглянута в іншій статті.

А зараз загострити свою увагу на тому, що ці акумуляторні батареї повинні надійно живити обидві групи споживачів, які ми коротко розглянули. Тут теж слід дотримуватися черговість роботи приладів і мати якийсь запас.

Визначившись із завданням акумуляторів (їх ємністю і сумарним вихідним напругою) можна підбирати модулі сонячних батарей. Їх сучасне виробництво випускає великим асортиментом з різними способами виготовлення. Вони володіють відмінними один від одного характеристиками і можливостями.

Зверніть увагу на те, що модулі сонячних батарей:

• по вихідній напрузі повинні відповідати накопітельниаккумумляторним батареям,

• мати потужність, здатної при середніх умовах освітлення видавати номінальний зарядний струм на робочі акумулятори.

Є ще один пристрій в цій схемі: контролер . Він працює посередником між сонячними батареями і накопичувальними акумуляторним батареям, регулюючи процес заряду.

Розглянемо спрощену електросхему для сонячної електростанції, що працює без контролерів. Це зроблено для того, щоб у вас було чітке розуміння його призначення.

Спрощена схема домашньої електростанції з сонячною батареєю (для збільшення натисніть на малюнок):

У цій схемі контролер прибраний, а замість нього працює звичайний діод. Чому так вчинили?

Єдине завдання контролера: підзаряд накопичувальних акумуляторних батарей до 14 ÷ 14,5 В. Робить це він різними способами і працює періодично:

• при підвищеної сонячної активності,

• відсутності споживання електроенергії (акумулятори нічого не мають - не потрібна зарядка),

• заниженою ємності акумуляторних батарей, коли вони не справляються з навантаженням і частина енергії споживачам йде від модулів сонячних батарей.

Повний заряд батареї виконує МРРТ контролер, що займається скануванням точки з максимальною потужністю віддачі у сонячної батареї (див. Як влаштовані і працюють сонячні батареї ). Це найнадійніша, але дорога конструкція. Решта моделей, особливо розробки On / Off цілком можна замінити силовим діодом.

Він не дасть в темний час доби перетікати току від акумуляторних батарей до сонячній батареї, запобіжить їх розряд. При цьому способі не рекомендується залишати на тривалий час сонячну електростанцію без навантаження: акумулятори будуть заряджатися без будь-якого обмеження, а нам необхідно забезпечити баланс між зарядом і витратою енергії. В цьому випадку можна виключити частину сонячної батареї з роботи або скоммутіровать додатково постійне навантаження: вентиляцію, обігрів, світильники ...

Використання діода з відмовою від контролера здешевлює схему, але вимагає більш ретельного спостереження за нею і внесення ручних коригувань в роботу.

На закінчення зверніть увагу на найголовніше при створенні конструкції: всі елементи схеми домашньої сонячної електростанції працюють в комплексі, а тому повинні бути добре підібрані і збалансовані між собою і споживачами.

У наступних статтях будуть розглянуті пристрій і принцип дії контролерів, інверторів і акумуляторних батарей для домашніх сонячних електростанцій.

Дивіться також: Сонячні батареї: як підібрати, експлуатувати і відновити пластини (десульфатіровать)