Вуличне освітлення на сонячних батареях: як зібрати систему

1. Як можна організувати вуличне освітлення на сонячних батареях
2. розрахунок системи
3. Знаходимо потужність і кількість сонячних батарей
4. Акумулятори
5. вибір контролера
6. Приклад розрахунку системи
7. Ціна питання
8. Вуличне освітлення на світильниках / ліхтарях з сонячними батареями
9. Пристрій світильників / ліхтарів на сонячних елементах
10. Зовнішній вигляд і матеріал
11. Як вибрати за технічними параметрами
12. Умови експлуатації

Наши партнеры ArtmMisto

Ставлення до альтернативних джерел енергії в нашій країні поступово починає змінюватися. Ще кілька років тому це сприймалося як примха, тепер, все більша кількість людей починають збирати інформацію про те, як можна заощадити на рахунках за комунальні послуги. Одне з цікавих напрямків - вуличне освітлення на сонячних батареях. Чи можна на цій справі заощадити, сказати складно - залежить від багатьох факторів. Але зробити освітлення від сонячної енергії можна. Навіть двома способами.

Зміст статті

Як можна організувати вуличне освітлення на сонячних батареях

Освітлення на вулиці - складна система і ділиться вона на кілька складових:

• Охоронне освітлення, яке повинно працювати завжди, так як від нього залежить безпека. Як правило, це огорожа, хвіртка / ворота, іноді - ділянку перед будинком.
• Чергове освітлення - включається періодично, при необхідності. Наприклад, під'їзна доріжка повинна висвітлюватися, коли по ній їде машина або йде людина; баня - якщо в ній хтось париться; сарай, до якого треба підійти в темний час доби.

  Вуличне освітлення на сонячних батареях: відмінне місце для розміщення сонячних батарей

• Декоративне. Підсвічування декоративних елементів, кущів, дерев, фрагментів будівлі. Працює зазвичай ввечері, на ніч відключається.
• Функціональне. Найчастіше - це підсвічування основних доріжок (від каліткі- до будинку, від будинку - до гаражу і т.п.). Режим роботи може бути - з вечора до ранку, а може - тільки ввечері і в міру необхідності (при пізньому поверненні додому).

Не обов'язково всі частини є в будь-якому вуличне освітлення приватного будинку , Але всі вони можуть бути. Велика частина цієї системи, або навіть вся вона, може бути переведена на харчування від сонячних батарей. Причому вуличне освітлення на сонячних батареях можна зробити двома способами:

• Перший - встановлювати світильники і ліхтарі з власними вмонтованими батареями. Цей спосіб не вимагає великих витрат, але надійність його невелика. Кожен такий світильник забезпечений власною невеликою сонячною панеллю і акумулятором, який запасає енергію протягом світлового дня. Потужність батареї і ємність акумулятора малі. При нормальному заряді запасу енергії вистачає на 10-14 годин роботи, а в негоду - як пощастить. Може вистачить на годину роботи. Тому така система освітлення від сонця може бути використана на не дуже важливих ділянках. Наприклад, їх можна ставити для декоративного підсвічування ділянки, саду, городу.

  Автономні світильники на сонячних батареях

• Другий спосіб організації вуличного освітлення на сонячних батареях - це ціла система. Будуть потрібні сонячні батареї певної ємності, до них - акумулятор, який запасе електроенергію на період похмурої погоди. Щоб акумулятори не виходили з ладу при перевищенні кількості енергії в сонячні дні, потрібен контролер заряду акумулятора. Все це - недешеві пристрої. Зате, при правильному розрахунку, освітлення ділянки від сонячних батарей буде гарантованим.

  Так виглядає система сонячного освітлення ділянки

Чи вигідно використовувати сонячні батареї для освітлення ділянки? Відповідь можна дати тільки в кожному конкретному випадку. Ефективність геліосистем дуже сильно залежить від регіону і кількості сонячних днів. А економічна вигода (окупність) - від тарифів на електроенергію.

розрахунок системи

Якщо вуличне освітлення на сонячних батареях вирішено зробити надійним - з акумуляторами, перш за все, треба замінити всі лампи і ліхтарі на світлодіодні, які працюють від 12 В. Чому саме так? Тому що акумулятори видають постійна напруга, і деяка їх частина, як раз 12 В. Можна від цієї системи живити і лампи на 220 В, але знадобиться ще інвертор, що перетворює 12 В в 220 В. А це - додаткові витрати. Тому доцільно підібрати саме такі світильники, ліхтарі і лампи.

Склад системи вуличного освітлення зі світильниками на 220 В: потрібен ще інвертор

Знаходимо потужність і кількість сонячних батарей

Щоб система була надійною, необхідно розрахувати потужність сонячних батарей і ємність акумуляторів, які її будуть забезпечувати. Порядок розрахунку такий:

1. Знайти потужність всієї навантаження (порахувати потужність всіх ламп).
2. Вирахувати найтриваліший період роботи освітлення.
3. На підставі цих даних розрахувати, скільки енергії на добу необхідно на роботу обладнання (перемножити знайдені цифри).
4. Знайти найнижчий рівень інсоляції в році (середньомісячний) в вашому регіоні. У Росії зазвичай це грудень місяць.

   Чим більше сонячних днів в році в регіоні, тим вигідніше перехід на сонячну енергію

5. Дізнатися, продуктивність сонячних батарей в вашому регіоні. Для цього треба помножити знайдений рівень інсоляції на середню ефективність сонячних батарей (беруть ефективність 17%, тобто треба помножити на 0,17). В результаті ви дізнаєтеся, яку мінімальну кількість енергії буде видавати квадратний метр батареї в вашому регіоні.
6. На підставі знайденої цифри вирахувати якої площі сонячні батареї будуть потрібні для виробництва потрібної кількості енергії. Для цього цифру, яку знайшли в 3 пункті, розділити на мінімальну продуктивність квадратного метра сонячних батарей (результат розрахунків 5 пункту).

Далі - справа за вибором сонячних батарей. Вибираєте, пізнаєте їх площа, вважаєте кількість штук. Їх загальна площа повинна бути не меншою за ту, що ви наші. Бажано навіть мати запас, так як завжди бувають періоди з гіршими характеристиками ніж середні.

Акумулятори

Треба ще розрахувати ємність акумуляторів, які повинні забезпечити енергією світильники на випадок тривалої негоди. Тут теж потрібні дані синоптиків. Але вже потрібен буде найтриваліший період поганої погоди. Також для розрахунку потрібен денний витрата енергії на підтримку працездатності (3 пункт в попередньому розділі).

Розрахунок нескладний. Денний витрата множимо на кількість днів негоди. Отримуємо той запас, який повинні забезпечувати акумулятори. Далі треба шукати акумулятори з відповідними характеристиками. Тільки брати треба з 30-40% запасом по ємності, так як повний розряд скорочує термін експлуатації акумуляторів. Тому небажано їх сильно розряджати.

Акумулятори для сонячних батарей - є різного розміру і параметрів

Іноді виробники вказують тільки можливий запас енергії, який виражається в А / ч (ампер часах). Цю величину можна перевести в Вт / годинник, якщо помножити на напругу роботи акумулятора (вказується в характеристиках). Наприклад, акумулятор Ventura GP 12-26 - напруга 12 В, ємність 26 А * год. Перевести в ват-години можна так 12 В * 26 А * ч = 312 Вт * ч.

вибір контролера

Почнемо з того, щоб розібратися, для чого потрібен контролер в цій системі. Якщо підключити сонячну батарею безпосередньо до акумулятора, при надходженні електроенергії він почне заряджатися. При досягненні граничного напруження заряду (залежить від типу акумулятора і його температури), його треба відключити. Якщо контролера немає, це треба робити вручну. Якщо відключити невчасно, це призведе до закипання електроліту, скорочення терміну служби акумулятора. Так що контролер потрібен.

Контролери для сонячних батарей бувають трьох типів:

• ONN / OFF. Відстежує величину заряду. При досягненні граничного напруження (для 12 вольтової батареї це 17 В), він просто відключить джерело заряду. Цей варіант контролера найдешевший, але він має суттєвий недолік. Насправді, при досягненні граничного напруження, батарея заряджена далеко не повністю, а тільки на 90%. Постійний недозаряд призводить до скорочення її терміну служби.
• PWM контролер. Після досягнення граничного напруження він не відключає батарею. За допомогою перетворення він знижує напругу до необхідного значення і ще пару годин дозаряджати акумулятор.
• MPPT контролер. Як і PWM він повністю заряджає акумулятор, але робить це швидше (при рівних умовах) за рахунок використання всієї потужності сонячної батареї.

  Вибір контролера - по його можливостям

Насправді вибір контролера сонячних батарей простий: кращий варіант - MPPT, непоганий - PWM. На крайній випадок підійде і ONN / OFF, але його краще не використовувати.

При виборі контролера треба також звернути увагу щоб він міг підлаштовувати параметри системи в залежності від температури акумулятора. Для цього в ньому повинен бути тепловий датчик. Він може бути вбудований або виносний. Виносні показують більш коректні дані, тому віддавайте перевагу таким моделям.

Приклад розрахунку системи

Щоб розрахунок системи сонячного освітлення на вулиці був зрозуміліше, наведемо приклад. Треба забезпечити енергією світильники загальною потужністю 10 Вт, напругою 12 В. Найтриваліший робочий період - 14 годин, найнижчий рівень інсоляції в році 1.21 kWh / m2 / day. Розрахунок такий:

• Знаходимо необхідну кількість енергії в день: 10 Вт * 14 годин = 140 Вт * год на добу.
• Продуктивність сонячних батарей в найгірший місяць в році - 1.21 kWh / m2 / day * 0,17 = 0,2057 кВт на добу. Тобто, в добу квадратний метр батареї з такими параметрами буде видавати близько 200 Ватт електроенергії. Так що батареї можна брати саме з метрової площею - як раз буде деякий запас для гірших умов.

  Вибір параметрів і складових частин залежить від умов роботи і необхідної продуктивності

• Визначаємо необхідну ємність акумулятора. Нехай найтриваліший період поганої погоди - 8 днів. Тоді енергії треба запасати: 140 Вт * год на добу * 8 днів = 1 120 Вт * ч. Якщо брати по мінімуму, то акумуляторна батарея повинна мати ємність 100 Ач, але цього буде не завжди достатньо. А конкретно - в осінній тривалий негода або взимку в холодну і похмуру погоду. Тому краще брати акумулятор на 150 А * год або навіть на 200 А * год.

При підборі обладнання можна навіть дивитися на великі номінали акумуляторних батарей і велику продуктивність або площа СБ України. Іноді, як не парадоксально, більш продуктивне обладнання коштує менше. А ще, не факт, що через деякий час вам не захочеться додати навантаження до системи. Так що запас стане в нагоді.

Ціна питання

Вуличне освітлення на сонячних батареях в такому виконанні - затія недешева. Наприклад, для наведеного прикладу розрахунку можна вибрати наступне обладнання:

• Полікристалічна сонячна батарея 250 Вт, виробництва Chinaland Solar Energy. Вартість 15160 рублів.
• Контролер заряду Tracer MPPT (100 В), 20 А, 12/24 В, виробництва Beijing Epsolar Technology. 8640 рублів.
• Гелева акумуляторна батарея GX12-150, 150 Ач, GEL, виробництва Delta - 21230 рублів або GX12-200, 200 Ач GEL варто 26160 рублів.

Разом обладнання обходиться в суму трохи більше 45 тис. Рублів. Але ще потрібні будуть кронштейни для установки сонячної батареї (2-3 тис. Рублів), герметичні роз'єми і спеціальні дроти для СБ (це ще 1-2 тис рублів). Витівка дійсно недешева.

Для повного перекладу вуличного освітлення на сонячну енергію потрібна велика кількість батарей ...

Як можна зменшити витрати? Придбати обладнання вітчизняного виробництва безпосередньо у виробників. Наприклад, батареї можна купити у Зеленоградского Телеком СТВ, інвертори та контролери - у МАП «ТОВ Мікро Арт». Ще замість спеціальних акумуляторів купують автомобільні на 12 В, вони мають не такі характеристики, їх треба частіше міняти, але коштують значно дешевше. Навіть з урахуванням того, що їх треба міняти раз в 2-3 року. При таких умовах витрати вуличне освітлення на сонячних батареях може коштувати в два рази менше.

Вуличне освітлення на світильниках / ліхтарях з сонячними батареями

Якщо використовувати ліхтарі або світильники на сонячних батареях з вбудованими акумуляторами, ніяке інше обладнання не потрібно. Але система виходить недостатньо надійної, щоб робити, наприклад охоронне освітлення. Зате такі світильники дуже просто встановлювати, не потрібно їх підключати до джерел живлення. Вони повністю автономні. Тобто, не потрібно прокладка кабелів, що з'єднують джерела світла в одну систему, а це - пристойна стаття витрат і великий обсяг робіт.

Вуличне освітлення на сонячних батареях - на різні смаки, різного призначення

Пристрій світильників / ліхтарів на сонячних елементах

Світильник на сонячних батареях має практичний такий же пристрій, як описана в попередньому пункті система: є панель з геліопреобразователямі, невелика акумуляторна батарея та міні-контролер. Все це - компактно укомплектовано в корпус.

Батарея, в залежності від конструкції і потужності лампи, може бути змонтована на верхній частині плафона (як на невеликих садових сонячних світильниках) або винесена трохи в сторону (так зазвичай роблять на ліхтарях з потужними лампами, так як потрібна значна потужність заряду).

Пристрій ліхтарів на сонячних елементах

Поруч з корпусом або всередині нього розташовується акумуляторна батарея. Є вони двох типів: більш дешеві моделі оснащуються нікель-кадмієвих елементами (позначаються NI-CD), в більш дорогих ставлять зазвичай нікель-метал-гидридні (позначення NI-MN). Щоб лампи світили довше, краще купувати світильники з акумуляторами другого типу. Але коштують вони дорожче. Так як зазвичай зроблені з більш дорогих матеріалів, зібрані більш якісно.

Зовнішній вигляд і матеріал

Перше, на що доведеться звернути увагу - на зовнішнє оформлення. Є дуже багато різних форм і стилів, так що можна знайти сонячний ліхтар на будь-який смак. Але, з досвіду, чим простіше форма, тим надійніше він працює. Справа в тому, що для нормальної роботи корпус світильника повинен бути герметичний, чого при складній формі домогтися складно. Тому вуличне освітлення на сонячних батареях краще робити з використанням ліхтарів лаконічної форми.

Корпус і ніжка світильника виготовляються з металу або пластику. Пластикові моделі - найдешевші, в здебільшого їх виготовляють в Китаї, причому найчастіше вони висвітлюють лише самі себе, швидко виходять з ладу. Розраховувати на більш-менш тривалий термін експлуатації не варто.

Ліхтарі на сонячних батареях для освітлення двору приватного будинку, дачі, саду

Ліхтарі на сонячних елементах, зроблені з металу стоять, значно дорожче. Але таке зовнішнє освітлення на сонячних батареях довговічніше. Метал може бути - пофарбована сталь, алюмінієвий сплав, нержавіюча сталь (блискуча або матова, чорніння). Тут використовуються більш дорогі матеріали, більш якісні світлодіоди і сонячні елементи. Ціни, щоправда, теж значно вище.

Як вибрати за технічними параметрами

Після того, як визначилися з зовнішніми параметрами, треба заглиблюватися в технічні тонкощі. Перш за все зверніть увагу на потужність світильника, тип і ємність акумуляторної батареї. Нормальні виробники вказують кількість світлодіодів і їх загальну яскравість. Чим більше потужність світильника, тим більшу площу він буде висвітлювати. Але при цьому повинна бути більш потужний акумулятор - щоб забезпечити необхідний час роботи.

В описі товару або на коробці вироби нормальний виробник вказує всю потрібну інформацію

Нормальні світильники можуть працювати по 8-10 годин (при повному заряді). Але така тривалість світіння потрібна не завжди - коли ночі короткі, працювати вуличне освітлення може 5-6 годин, а то й менше. Для того щоб освітлення на працювало «вхолосту», в ліхтарі вбудовуються датчики освітленості. Досить корисна опція, так що на неї теж звертаємо увагу.

Умови експлуатації

Багато ліхтарі та світильники для вуличного освітлення на сонячних батареях мають серйозний недолік: вони погано переносять морози. Як правило, це ліхтарі дешевого і середнього цінового діапазону. Якщо їх експлуатувати при температурі нижче + 25 ° C, їх термін служби значно знижується. Ще швидше вони виходять з ладу, якщо працюють при мінусових температурах. Так що такі світильники придатні тільки для дачі - на час дачного сезону. Врахуйте, що не всі виробники про це попереджають. Інформацію часто доводиться запитувати додатково.

Висота ліхтарів на сонячних батареях може бути різною. Це вже більш солідні «морозостійкі» моделі

Якщо вуличне освітлення на сонячних батареях має працювати цілий рік, шукайте «морозостійкі» моделі. Вони є, але в більш високому ціновому діапазоні. У них використовуються морозостійкі сонячні елементи і акумулятори, виконані вони зі сталі. Відповідно - коштують дорожче.