• Ваш список
    Список порівняння пустий

Пн–Сб: 09:00–20:00

Неділя: вихідний

  • Головна /
  • Статті /
Устаткування для сонячної електростанції. Як вибрати інвертор, акумулятор, контролер і сонячні панелі
01 Березня 2019

Устаткування для сонячної електростанції. Як вибрати інвертор, акумулятор, контролер і сонячні панелі

Сьогодні на ринку сонячних електростанцій представлена величезна кількість готових рішень для домашнього або комерційного використання. Але іноді готові комплекти можуть не задовольняти побажанням покупця. І ми візьмемо на себе сміливість дати деякі поради про те, як самостійно підібрати комплектуючі для домашньої сонячної електростанції.

Якщо ви вирішите для свого будинку самостійно зібрати автономну систему енергопостачання на основі сонячних батарей, вам будуть потрібні наступне обладнання:

  • Фотоелектричні модулі (панелі);
  • Контролер заряду, який потрібен для нормування вихідної напруги акумулятора, його зарядки та подачі слабкого струму.
  • Акумулятори, які забезпечують накопичення, збереження і подачу енергії в тих випадках, коли енергоспоживання різко зростає або погодні умови, залишають бажати кращого.
  • Інвертор, який перетворює постійний низьковольтний струм, роблячи його відповідним вибраному стандарту.

В процесі вибору обладнання необхідно враховувати два показники. Один з них - максимальна потужність навантаження, другий - номінальна потужність панелі. При цьому треба не забувати про той факт, що дані параметри практично не взаємопов'язані між собою. Припустимо, протягом доби акумулятори здатні заряджатися від батареї в 200 Вт, яка буде змінювати кут нахилу в залежності від руху сонця. Таким чином вдасться накопичити близько 2,5 кВт*год енергії. Цього вистачить для того, щоб витрачати їх в процесі зварювальних робіт за 30 хвилин, користуючись потужним інвертором. Також хотілося б сказати про те, що перед вибором тих чи інших пристроїв, необхідно встановити, яке саме низьковольтна напруга ляже в основу роботи системи.

Як визначити напругу?

Вибір вихідної напруги не викличе ні у кого питань, адже в даному випадку існує єдиний стандарт. Це 220 В змінного струму, що має частоту в 50 Гц. З низьковольтним показником ситуація складніша. Пояснюється це тим, що вхідна напруга інвертора рівне номінальній напрузі акумуляторів і сонячних батарей і не має постійного значення. Модулі бувають наступними:

  • 12-вольтовими;
  • 6-вольтовими;
  • 2-вольтовими.

Що стосується номінального вихідної напруги панелей, потужність яких становить понад 50 Вт, то воно або перевищує 12 В, або дорівнює 24 В. Також треба зауважити, що цього показник можна збільшити самостійно. Для цього з'єднання батарей повинно бути послідовним.

Асортимент сонячних інверторів просто величезний. На сучасному ринку зустрічаються 12-, 24-, 48- і 96-вольтові моделі. Показник напруги визначається на основі того, якою є потужність. Якщо перша величина дорівнює 12 В, а друга - 1 кВт, то сила струму повинна буде становити більше ніж 83 А. Це занадто багато. З урахуванням того, що в ході роботи інвертор втрачає частину енергії, значення сили струму може бути рівно сотні ампер. Подібний показник зустрічається тільки в стартерах автомобілів, але має короткочасний характер.

Ми ж говоримо про постійний струм для побутового використання. Якщо його значення буде надзвичайно високим, тоді доведеться застосовувати товстий провід невеликої довжини. Наприклад, мідний з перетином близько в 25 мм2. Якщо знехтувати цією умовою, то втрати енергії значно зростуть. Це призведе до перегріву, який здатний негативно позначитися на працездатності всієї системи. Щоб ви краще розуміли, наскільки це небезпечно, просто помножте наведені показники та уявіть собі результат.

Якщо взяти силу струму в тисячу ампер, то потужність складе 10 кВт. Це змусить нас використовувати в якості провідника товстий прут з міді, що має діаметр близько 50 мм2. Очевидно, що з'єднання вийде занадто масивним і недовговічним, тому ймовірність того, що воно витримає високі навантаження протягом тривалого часу, мінімальна. Звідси з легкістю можна зробити висновок, що обмеження вхідного струму, яке споживає інвертор, працюючи на номінальній потужності, є необхідністю. У моделях, розрахованих на 100-200 А, зростання потужності призводить до збільшення вхідної напруги.

Послідовне з'єднання контролерів і інверторів неможливо, адже це не панелі або акумулятори. Виходячи з цього при виборі комплекту для домашньої сонячної електростанції слід в обов'язковому порядку враховувати напругу постійного струму при тій потужності на виході, що вам потрібно.

Оскільки мова йде про автономну систему енергопостачання для побутових потреб, то підійде інвертор, здатний витримувати напругу в 24 В. Якщо ж живитись електроенергією, одержуваної завдяки Сонцю, будуть досить потужні прилади, то можна збільшити кількість цих складових частин до двох або більше. При цьому необхідно стежити за тим, щоб вхідна напруга залишалась в межах допустимої норми, а номінальна потужність кожного пристрою становила менше ніж 1 кВт. Це гарантує те, що при зламу одного інвертора система продовжить функціонувати, зажадавши зниження загального навантаження. Що стосується встановлення більш потужного інвертора та переходу на підвищену напругу, то це може знадобитися тільки в тому випадку, коли один зі споживачів перевищив поріг вихідної потужності, що вже використовує пристрій.

Вибираємо інвертор для сонячних батарей

Устаткування для сонячної електростанції. Як вибрати інвертор, акумулятор, контролер і сонячні панелі

Головна вимога, що виставляється до даного типу пристроїв - забезпечення необхідної потужності на виході. Цей показник дуже тісно пов'язаний з низьковольтною напругою на вході. Тим часом, інвертори мають масу характеристик, про які ми розповімо нижче.

Перед покупкою описуваної частини автономної системи необхідно звернути увагу на форму імпульсів струму, який буде вироблятися. Недорогі моделі влаштовані таким чином, що дозволяють отримати змінний струм, який має форму трикутника або прямокутника (меандру). Він підійде для живлення нагрівальних приладів, в будові яких відсутні електронні блоки та лампи розжарювання. Якщо ж спробувати живити таким струмом трансформатор або мотор, то це призведе до нестабільної роботи пристрою або його ламанню, навіть попри те, що напруга буде стандартною.

Існує ток, імпульси якого нагадують трапеції. Він вважається більш якісним, але інвертори, які могли б його зробити, сьогодні практично не випускаються. Більшість популярних моделей призначені для отримання струму в вигляді «модифікованого синуса», який за зовнішнім виглядом нагадує синусоїду. Дана форма сумісна з більшістю видів сучасної техніки та електричними інструментами. Примітно лише те, що споживання подібного струму здатне стати причиною появи різних звуків в момент роботи приладів, наприклад, дзвону.

Це вказує на те, що при виробленні струму з'являються деякі нерівності. Щоб позбутися від них, слід провести монтаж спеціальної фільтраційної системи. Найбільш якісними вважаються інвертори, які перетворять струм у форму «чистого синуса». Він настільки гарний, що електрику з легкістю можна назвати ідеальною. В даному випадку будь-які претензії до приладу відсутні, але основна проблема полягає в самих інверторах: вони мають досить великі розміри та дорого коштують.

Важлива роль відводиться коефіцієнту корисної дії. Якщо у вибраній моделі ця характеристика є досить привабливою, то обсяг втрат буде мінімальним. ККД переважної частини сучасних інверторів перевищує 90%.

Ще одна характеристика - це функціонування в тому режимі, коли акумулятори заряджаються. Подібні моделі викликають непідробний інтерес за рахунок того, що навіть за відсутності підключення до сонячних панелей залишаються джерелами безперебійного живлення. Це означає, що, використовуючи їх, можна отримати струм, який підійде, наприклад, для живлення стаціонарного комп'ютера. Основний недолік таких інверторів в тому, що без сонячних батарей їх потужність і енергетична місткість мінімальні.

Якщо ж увімкнути одну або кілька панелей, то ви отримаєте суцільні плюси. Головний з них - скорочення запасу потужності батарей і місткості акумуляторів. Накопичена внаслідок цього енергія стане свого роду резервом, який можна буде використовувати при несприятливих погодних умовах. Крім того, з'явиться можливість як джерело підзарядки акумуляторів застосовувати зовнішні електромережі та аварійні генератори.

Вибираючи інвертор, зверніть увагу на його індикацію. Вона повинна бути максимально докладною. Бажано наявність системи, що захищає від короткого замикання і перевантаження, а також контролерів напруги на вході в акумуляторах і на виході в мережі.

Відмінним вибором стане модель, яка зможе витримати короткострокове перевищення номінального навантаження приблизно в 1,5-2 рази. Це подарує вам можливість користуватися нагрівальними приладами та блоками живлення з силою, яка збігається з номінальною потужністю інвертора. Це відбувається через те, що в момент підключення подібних пристроїв спостерігається різкий стрибок електричного струму, який помітно вище встановленої норми. Якщо настройки захисної системи інвертора орієнтовані виключно на номінальний показник потужності, то запобіжник активується, що призведе до відмикання обраного приладу, попри те, що в дійсності він має допустимий параметр.

Дуже корисною вважається функція, завдяки якій після повної зарядки акумулятора здійснюється підключення додаткового навантаження до нової лінії. Це дозволяє найбільш ефективно використовувати надлишок сонячної енергії, тобто в гарну погоду її використання буде великим і піде на виконання другорядних цілей, припустимо, живлення водонагрівачів, а в похмурі дні ці витрати самі собою скоротяться.

Наостанок хотілося б сказати про те, що, якщо показник потужності споживання не досягає 10 кВт, то більш раціональним стане використання 1-фазної напруги, а не 3-фазної. Це зробить розводку простішою і виключить появу проблем, що виникають внаслідок необхідності розподілу фаз між споживачами. До того ж ви зможете заощадити в момент покупки, адже вартість 3-фазних інверторів традиційно залишається високою.

Особливості вибору акумуляторів для сонячної електростанції в будинку

Найбільш широкого поширення набули 12-вольтові моделі. Запорукою їх популярності стала можливість складання акумуляторних батарей в єдину систему, що працює при будь-якій напрузі, яке кратне стандартному показнику. Це означає, що воно може становити 24, 48 або 96 В. Говорячи про акумуляторний блок автономної системи, слід підкреслити, що його робота безпосередньо залежить від трьох основних параметрів: місткості, струму розряду і заряду.

Устаткування для сонячної електростанції. Як вибрати інвертор, акумулятор, контролер і сонячні панелі

Розглянемо наступну ситуацію. Робоча напруга перевищує 12 В. Це зажадає від вас послідовного з'єднання акумуляторів, але при цьому сумарне значення їх напруги за номіналом має відповідати нормальній робочій потужності блоку. У разі, коли енергетичні запаси та сила струму малі, підключати акумулятори треба паралельно, але й тут не забудьте про відповідність згаданих вище напружень.

Що стосується типу пристрою, то краще за все віддати перевагу свинцево-кислотних акумуляторів високої потужності. Саме вони в даний час вважаються найбільш надійними, ефективними та, що дуже важливо, доступними.

Говорячи про місткість та енергетичний запас, слід визначити те, що на початковому етапі від вас буде потрібно розрахунок загальної енергомісткості акумулятора. Як правило, дане значення визначається на основі інформації про мінімальний середньодобовому енергоспоживанні. Тут все залежить від обраного режиму енергопостачання. Показники такі:

  • Аварійний - 2 кВт*год;
  • Базовий - 4 кВт*год;
  • Помірний - 5 кВт*год.

У багатьох виникають складності, пов'язані з місткістю кожного з акумуляторів. Припустимо, блок на 2 кВт*год працює з напругою в 24 В. Його складовими частинами можуть стати 8 акумуляторів на 12 В по 50 А*год, 4 по 100 А*год або 2 по 200 А*год. В даному випадку краще всього віддати перевагу другому варіанту, купивши моделі, здатні витримувати 100 А. Зазвичай такий акумулятор важить близько 40 кг, тому з його установкою будь-якої фізично міцний чоловік впорається самотужки. Також плюсом такого АКБ є порівняно невисока вартість. 50-амперні аналоги занадто малі, тому їх підключення буде досить трудомістким, а сам блок вийде ненадійним. 200-амперні акумулятори володіють великими габаритами та вагою, тому їх використання не дуже раціонально.

Зверніть увагу, що мова йшла виключно про вибір місткості акумулятора на попередньому етапі. У зв'язку з цим перевірка обов'язкова! В її ході треба буде з'ясувати те, наскільки заявлена місткість відповідає струмів розряду і заряду.

Вибір місткості АКБ в залежності від струмів заряду і розряду

Загальний струм зарядки - це максимальний показник сили струму панелі. Він повинен бути менше максимально допустимого струму заряду акумулятора, помноженого на кількість паралельних з'єднань. Деякі люди нехтують цим правилом в тому випадку, коли потужність батареї залишається високою, а акумуляторний блок слабкий. Це служить причиною ламання складових частин останнього. Іноді вони навіть можуть спалахнути та вибухнути.

Якщо сила струму заряду буде низькою, то виникнуть проблеми з зарядкою акумуляторів. Як правило, в подібних ситуаціях фотоелектричний модуль володіє невеликою потужністю, а акумулятор є занадто енергомістким. Спочатку це виливається у втрату енергетичних запасів. Якщо оперативно не вирішити проблему, то в кінцевому підсумку вона призведе до того, що АКБ перестануть заряджатися до максимуму, що негативно позначиться на тривалості їх служби.

Працюючи на максимально допустимої потужності, інвертор споживає струм. Значення сили останнього повинно бути менше струму розряду акумуляторів, помноженого на число їх збірок, які з'єднані паралельно. Якщо ви хочете, щоб акумуляторний блок функціонував без збоїв, а віддача була високою, тоді під час його тривалої роботи зробіть струм розряду рівними 20-50% від дозволеного значення.

Разом з акумулятором ви отримаєте інструкцію до нього, в якій будуть наведені значення сили струму. Якщо ви бажаєте зробити попередні розрахунки, а необхідне обладнання ще не куплено, тоді скористайтеся наступною інформацією:

  • Максимальна сила струму розряду чисельно дорівнює місткості. Робота можлива тільки дуже невеликий термін. Він не повинен перевищувати одну хвилину;
  • Оптимальна сила струму розряду - не більше 20% місткості, але якщо навантаження є тривалою і виключає перерви, то краще скоротити її до 5-10%;
  • Оптимальна сила струму заряду - 5-10% місткості;
  • Максимальна сила струму заряду - 20% місткості (можливе збільшення до 30%).

Вибираючи акумулятор, бажано придбати модель, яка була б надійною та безпечною. У подібній ситуації найважливішу роль відіграє струм заряду. Скориставшись переліченими вище даними, ви без труда підрахуєте, що в сумі місткість акумуляторної батареї повинна бути в 5-10 разів більше в порівнянні з максимальною сумою струму збірок батарей. При цьому в момент розрахунків слід пам'ятати про те, що треба брати показники не кожній зі складових частин системи окремо, а їх збірок, які працюють на номінальному низьковольтній напрузі. Отримані цифри дозволять встановити те, який енергетичний запас вам потрібно. Також хотілося б сказати, що сьогодні на ринку зустрічаються моделі, пристрій яких допускає розширення кордонів встановленого за замовчуванням діапазону в 3-20 разів. Але при цьому існує залежність від максимального значення струму, який виробляють батареї.

Що врахувати при виборі сонячних панелей?

Щоб зробити правильний вибір сонячних батарей потрібно взяти до уваги наступні параметри:

  • Номінальну напругу;
  • Геометрію;
  • Різновид фотоелементів.

Номінальна напруга - з цим пунктом визначитися досить просто й тут рідко виникають складності. Найчастіше перевага віддається панелям на 24 В. Це пояснюється тим, що в порівнянні з 12-вольтовими аналогами сили струму у них приблизно в 2 рази менше. Компанії, що займаються виробництвом сонячних батарей, випускають моделі, які працюють на одній й тій же потужності, але вимагають різної напруги. Пристрої відрізняються один від одного в залежності від внутрішньої комутації фотоелементів. Складовими частинами панелей, розрахованих на номінальну напругу понад 24 В, є низьковольтні деталі, але їх асортимент невеликий. Купівля панелей на 12 В буде раціональної тільки в парі випадків. По-перше, вони підійдуть для систем, які працюють на невеликій потужності. По-друге, такі панелі здатні стати частиною архітектури будівлі.

Устаткування для сонячної електростанції. Як вибрати інвертор, акумулятор, контролер і сонячні панелі

Маючи всі необхідні фотоелементи, можна самостійно зібрати панель. Зробити це не так вже й складно. Найголовніше - включити в електричний ланцюг захисні діоди, які допоможуть запобігти появі зворотного струму, якщо засвічення буде нерівномірним. Якщо упустити цей момент з уваги, то потужність, яка з'явиться завдяки роботі освітлених секцій, почне своє виділення на тих ділянках панелі, що не потрапляють під сонячні промені. Це спровокує виникнення перегріву й стане причиною ламання обладнання. Що стосується сили струму діодів, то її показник повинен перевищувати значення струму короткого замикання, яке здатне виникнути на захищаємому ланцюгу фотоелементів в умовах оптимальної освітленості.

Такий параметр, як геометрія, залежить від заданих умов монтажу, тому порадити щось путнє важко. Скажімо, якщо ви не можете визначитися, що краще - кілька компактних панелей або одна велика, то варто зробити вибір на користь останнього варіанту. Так ви гарантуєте собі те, що використання площі буде максимально ефективним, а відсутність додаткових з'єднань збільшить рівень надійності системи. Якщо говорити про конкретні розміри, то найбільш популярні сонячні модулі мають потужність в 200-250 Вт і мають площу в межах 1,5-2 м2. У ситуації, коли потрібне отримання певних номінальних значень напруги та потужності, можна послідовно з'єднати кілька панелей, а потім комутувати їх паралельно. Це дуже схоже на те, як створюється акумуляторна батарея.

Останній із критеріїв вибору стосується структурного різновиду фотоелементів. Останнім часом вони виготовляються з полікристалічного і монокристалічного кремнію. Другий варіант вважається більш прийнятним, хоча він трохи дорожче. Коефіцієнт корисної дії у фотоелементів з кремнієвих монокристалів становить приблизно 16-18%. У полікристалів він нижчий і дорівнює 12-14%. У випадку з автономною системою енергопостачання важливу роль відіграє собівартість Вата. З огляду на незначні відмінності в ціні панелей з тими чи іншими фотоелементами, можна порахувати, що часто дешевшим виходить Ват електроенергії, отриманої за рахунок роботи монокристалів. До того ж, при похмурій погоді фотоелементи, вироблені з монокристалічного кремнію, зберігають номінальну напругу більш тривалий час. Що стосується переваг полікристалів кремнію, то головне з них - це знижена напруга холостого ходу. Однак якщо при з'єднанні панелі з інвертором використовувався контролер, то підвищена напруга не зможе завдати якоїсь шкоди системі.

На завершення хотілося б додати, що потужність панелей необов'язково повинна перевищувати потужність інвертора. Цей момент слід враховувати тільки в тих випадках, коли система постійно буде піддаватися підвищеному навантаженні, або число похмурих днів в році велике.

Для чого потрібен контролер?

Автономні системи енергопостачання будуються за такою схемою, при якій контролер заряду зазвичай займає місце між акумуляторами та сонячними панелями. Це електронний пристрій забезпечує нормування напруги, яке виробляється фотоелементами, стосовно напруги, потрібного для накопичення енергії акумуляторним блоком з урахуванням його стану. У випадках, коли, наприклад, акумулятор повністю зарядився, контролер знизить напругу, щоб уникнути перезарядки. Їх асортимент дуже широкий: зустрічаються як недорогі моделі, призначені для автоматичного підключення і відмикання панелі, так і досить складні пристрої, які можуть навіть збільшувати напругу в умовах поганої інсоляції.

Якими бувають контролери заряду?

Якщо сонячні панелі підібрані правильно, то підвищувати напругу в системі необов'язково. Не вважаючи на це, зберігається необхідність у зниженні так званого «оптимальної» напруги батареї. Дана величина відповідає максимальному показнику одержуваної потужності. Якщо її знизити, то надлишок напруги буде перетворений в додаткову силу струму. Це дозволить батареї працювати на повній номінальної потужності.

Устаткування для сонячної електростанції. Як вибрати інвертор, акумулятор, контролер і сонячні панелі

Ми вже згадували про те, що пряма комутація виходу фотоелектричної панелі на акумулятори в разі підвищеного навантаження є причиною скорочення напруги приблизно на 15-40%, при цьому потужність може зменшиться на 25%. Щоб цього не сталося, потрібен контролер з технологією МРРТ, яка дозволяє відстежити пікове значення. Суть в тому, що виробляється регулярне вимірювання струму і напруги, а також забезпечується їх оптимальне співвідношення. Це гарантує те, що показник потужності теж наблизиться до ідеального значення. Втрати в такому випадку складуть менш як 3%. Основна проблема в тому, що контролери МРРТ коштують величезних грошей. Звідси з легкістю можна зробити висновок, що для малопотужної системи краще купити більш просту модель.

Зустрічаються контролери заряду, установка яких дозволяє забезпечити відімкнення низьковольтного навантаження при виряджених акумуляторах. Ця функція хоч і здається корисною, але вже виконується інверторами. У зв'язку з цим її наявність у контролерів необов'язково.

Якою має бути потужність контролера?

Найбільшого поширення набули пристрої, які здатні витримувати струм в 10-20 А. Можна знайти моделі на 30 А, але більш потужні екземпляри - це справжня рідкість. Подібна ситуація пояснюється тим, що контролер високої потужності можна зібрати своїми руками, зробивши його складовими частинами більш слабкі компоненти. Найголовніше - не помилитися з вибором. Річ у тому, що деякі контролери влаштовані таким чином, що не призначені для підключення один до одного. Зокрема, це стосується моделей МРРТ і їх аналогів з безліччю функцій.

Приєднуючи сонячну панель до контролера, ви повинні в обов'язковому порядку стежити за тим, щоб загальний струм батарей був не більше 75-85% від струму контролера за номіналом. Це означає, що якщо ви використовуєте пристрій на 20 А, то сума струмів панелей повинна становити близько 15-17 А. Наявність невеликого запасу служить свого роду підстрахуванням, яка стане в нагоді в тій ситуації, коли ККД батарей несподівано зросте. Звідси робимо висновок, що контролер на 20 А можна зробити частиною системи з 24-вольтовими панелями та загальною потужністю Потужність 600 Вт.

Тепер ви знаєте, які саме компоненти потрібні для створення автономної системи енергопостачання будинку на сонячних батареях. Зібрати її самостійно, якщо є бажання - цілком можливо, адже на ринку в достатку представлено все необхідне: будь то інвертори, контролери, панелі або акумулятори.

Будь ласка, увійдіть для коментування
Ваш коментар буде опубліковано після погодження адміністратором
Новини / Дивитись все
Статті / Дивитись все

Фільтр
Знайдено 5 
Підтвердження
Для того, щоб добавити товар до списку бажань, Вам потрібно