• Ваш список
    “Список сравнения” пуст

Пн–Сб 09:00–20:00

Воскресенье: выходной

  • Главная /
  • Статьи /
Оборудование для солнечной электростанции. Как выбрать инвертор, аккумулятор, контроллер и солнечные панели
01 Марта 2019

Оборудование для солнечной электростанции. Как выбрать инвертор, аккумулятор, контроллер и солнечные панели

Сегодня на рынке солнечных электростанций представлено огромное количество готовых решений для домашнего или коммерческого использования. Но иногда готовые комплекты могут не удовлетворять пожеланиям покупателя. И мы возьмём на себя смелость дать некоторые советы о том, как самому подобрать комплектующие для домашней солнечной электростанции.

Если вы решите для своего дома самостоятельно собрать автономную систему энергоснабжения на основе солнечных батарей, вам потребуются следующее оборудование:

  • Фотоэлектрические модули (панели);
  • Контроллер заряда, который нужен для нормирования выходного напряжения аккумулятора, его зарядки и подачи слабого тока.
  • Аккумуляторы, которые обеспечивают накопление, сохранение и подачу энергии в тех случаях, когда энергопотребление резко возрастает или погодные условия, оставляют желать лучшего.
  • Инвертор, который преобразует постоянный низковольтный ток, делая его соответствующим выбранному стандарту.

В процессе выбора оборудования необходимо учитывать два показателя. Один из них – максимальная мощность нагрузки, второй – номинальная мощность панели. При этом надо не забывать про тот факт, что данные параметры практически не взаимосвязаны между собой. Допустим, в течение суток аккумуляторы способны заряжаться от батареи в 200 Вт, которая будет менять угол наклона в зависимости от движения солнца. Таким образом удастся накопить около 2,5 кВт*ч энергии. Этого хватит для того, чтобы расходовать их в процессе сварочных работ за 30 минут, пользуясь мощным инвертором. Также хотелось бы сказать о том, что перед выбором тех или иных устройств, необходимо установить, какое именно низковольтное напряжение ляжет в основу работы системы.

Как определить напряжение?

Выбор выходного напряжения не вызовет ни у кого вопросов, ведь в данном случае существует единый стандарт. Это 220В переменного тока, имеющего частоту в 50 Гц. С низковольтным показателем ситуация более сложная. Объясняется это тем, что входное напряжение инвертора равное номинальному напряжению аккумуляторов и солнечной батареи и не имеет постоянного значения. Модули бывают следующими:

  • 12-вольтовыми;
  • 6-вольтовыми;
  • 2-вольтовыми.

Что касается номинального выходного напряжения панелей, мощность которых составляет более 50 Вт, то оно или превышает 12 В, или равно 24 В. Также надо заметить, что этого показатель можно увеличить самостоятельно. Для этого соединение батарей должно быть последовательным.

Ассортимент солнечных инверторов просто огромен. На современном рынке встречаются 12-, 24-, 48- и 96-вольтовые модели. Показатель напряжения определяется на основе того, какой является мощность. Если первая величина равна 12 В, а вторая – 1 кВт, то сила тока должна будет составлять более 83 А. Это слишком много. С учетом того, что в ходе работы инвертор теряет часть энергии, значение силы тока может быть равно сотне ампер. Подобный показатель встречается только в стартерах автомобилей, но носит кратковременный характер.

Мы же говорим о постоянном токе для бытового использования. Если его значение будет чрезвычайно высоким, тогда придется применять толстый провод небольшой длины. К примеру, медный с сечением около в 25 мм². Если пренебречь данным условием, то потери энергии значительно возрастут. Это приведет к перегреву, который способен отрицательно сказаться на работоспособности всей системы. Чтобы вы лучше понимали, насколько это опасно, просто умножьте приведенные показатели и представьте себе результат.

Если взять силу тока в тысячу ампер, то мощность составит 10 кВт. Это вынудит нас использовать в качестве провода толстый прут из меди, имеющий диаметр около 50 мм. Очевидно, что соединение получится слишком массивным и недолговечным, поэтому вероятность того, что оно выдержит высокие нагрузки на протяжении длительного времени, минимальна. Отсюда с легкостью можно сделать вывод, что ограничение входного тока, которое потребляет инвертор, работая на номинальной мощности, является необходимостью. В моделях, рассчитанных на 100-200 А, рост мощности приводит к увеличению входного напряжения.

Последовательное соединение контроллеров и инверторов невозможно, ведь это не панели или аккумуляторы. Исходя из этого при выборе комплекта для домашней солнечной электростанции следует в обязательном порядке учитывать напряжение постоянного тока при той мощности на выходе, что вам требуется.

Поскольку речь идет об автономной системе энергоснабжения для бытовых нужд, то подойдет инвертор, способный выдерживать напряжение в 24 В. Если же питаться электроэнергией, получаемой благодаря солнцу, будут довольно мощные приборы, то можно увеличить количество этих составных частей до двух и более. При этом необходимо следить за тем, чтобы входное напряжение оставалось в пределах допустимой нормы, а номинальная мощность каждого устройства составляла менее 1 кВт. Это гарантирует то, что при поломке одного инвертора система продолжит функционировать, потребовав снижения общей нагрузки. Что касается установки более мощного инвертора и перехода на повышенное напряжение, то это может потребоваться только в том случае, когда один из потребителей превысил порог выходной мощности уже использующегося устройства.

Выбираем инвертор для солнечных батарей

Оборудование для солнечной электростанции. Как выбрать инвертор, аккумулятор, контроллер и солнечные панели

Главное требование, выставляемое к данному типу устройств – обеспечение необходимой мощности на выходе. Этот показатель очень тесно связан с низковольтным напряжением на входе. Между тем, инверторы обладают массой характеристик, о которых мы расскажем ниже.

Перед покупкой описываемой части автономной системы необходимо обратить внимание на форму импульсов тока, который будет вырабатываться. Недорогие модели устроены таким образом, что позволяют получить переменный ток, имеющий форму треугольника или прямоугольника (меандра). Он подойдет для питания нагревательных приборов, в строении которых отсутствуют электронные блоки и лампы накаливания. Если же попробовать запитать таким током трансформатор или мотор, то это приведет к нестабильной работе устройства или его поломке, даже несмотря на то, что напряжение будет стандартным.

Существует ток, импульсы которого напоминают трапеции. Он считается более качественным, но инверторы, которые могли бы его произвести, сегодня практически не выпускаются. Большинство популярных моделей предназначены для получения тока в виде «модифицированного синуса», который по внешнему виду напоминает синусоиду. Данная форма совместима с большинством видов современной техники и электрическими инструментами. Примечательно лишь то, что потребление подобного тока способно стать причиной появления различных звуков в момент работы приборов, например, звона.

Это указывает на то, что при выработке тока появляются некоторые неровности. Чтобы избавиться от них, следует произвести монтаж специальной фильтрационной системы. Самыми качественными считаются инверторы, которые преобразуют ток в форму «чистого синуса». Он настолько хорош, что электричество с легкостью можно назвать идеальным. В данном случае какие-либо претензии к прибору отсутствуют, но основная проблема заключается в самих инверторах: они имеют довольно большие размеры и дорого стоят.

Важная роль отводится коэффициенту полезного действия. Если у выбранной модели эта характеристика является довольно привлекательной, то объем потерь будет минимальным. КПД подавляющей части современных инверторов превышает 90%.

Еще одна характеристика – это функционирование в том режиме, когда аккумуляторы заряжаются. Подобные модели вызывают неподдельный интерес за счет того, что даже при отсутствии подключения к солнечным панелям остаются источниками бесперебойного питания. Это значит, что, используя их, можно получить ток, который подойдет, к примеру, для питания стационарного компьютера. Основной недостаток таких инверторов в том, что без солнечных батарей их мощность и энергетическая емкость минимальны.

Если же подключить одну или несколько панелей, то вы получите сплошные плюсы. Главный из них – сокращение запаса мощности батарей и емкости аккумуляторов. Накопленная вследствие этого энергия станет своего рода резервом, который можно будет использовать при неблагоприятных погодных условиях. Кроме того, появится возможность в качестве источника подзарядки аккумуляторов применять внешние электросети и аварийные генераторы.

Выбирая инвертор, обратите внимание на его индикацию. Она должна быть максимально подробной. Желательно наличие системы, защищающей от короткого замыкания и перегрузки, а также контроллеров напряжения на входе в аккумуляторах и на выходе в сети.

Отличным выбором станет модель, которая сможет выдержать краткосрочное превышение номинальной нагрузки примерно в 1,5-2 раза. Это подарит вам возможность пользоваться нагревательными приборами и блоками питания с силой, которая совпадает с номинальной мощностью инвертора. Это происходит из-за того, что в момент подключения подобных устройств наблюдается резкий скачок электрического тока, который заметно выше установленной нормы. Если настройки защитной системы инвертора ориентированы исключительно на номинальный показатель мощности, то предохранитель активируется, что приведет к отключению выбранного прибора, несмотря на то, что в действительности он обладает допустимым параметром.

Весьма полезной считается функция, благодаря которой после полной зарядки аккумулятора осуществляется подключение дополнительной нагрузки к новой линии. Это позволяет наиболее эффективно использовать переизбыток солнечной энергии, т.е. в хорошую погоду ее расход будет большим и пойдет на выполнение второстепенных целей, допустим, питание водонагревателей, а в пасмурные дни эти затраты сами собой сократятся.

Напоследок хотелось бы сказать о том, что, если показатель мощности потребления не достигает 10 кВт, то более рациональным станет использование 1-фазного напряжения, а не 3-фазного. Это сделает разводку более простой и исключит появление проблем, возникающих вследствие необходимости распределения фаз между потребителями. Вдобавок вы сможете сэкономить в момент покупки, ведь стоимость 3-фазных инверторов традиционно остается высокой.

Особенности выбора аккумуляторов для солнечной электростанции в доме

Наиболее широкое распространение получили 12-вольтовые модели. Залогом их популярности стала возможность сборки аккумуляторных батарей в единую систему, работающую при любом напряжении, которое кратно стандартному показателю. Это значит, что оно может составлять 24, 48 и 96 В. Говоря об аккумуляторном блоке автономной системы, следует подчеркнуть, что его работа напрямую зависит от трех основных параметров: емкости, тока разряда и заряда.

Оборудование для солнечной электростанции. Как выбрать инвертор, аккумулятор, контроллер и солнечные панели

Рассмотрим следующую ситуацию. Рабочее напряжение превышает 12 В. Это потребует от вас последовательного соединения аккумуляторов, но при этом суммарное значение их напряжений по номиналу должно соответствовать нормальной рабочей мощности блока. В случае, когда энергетические запасы и сила тока малы, подключать аккумуляторы надо параллельно, но и здесь не забудьте о соответствии упомянутых выше напряжений.

Что касается типа устройства, то лучше всего отдать предпочтение свинцово-кислотным аккумуляторам высокой мощности. Именно они в настоящее время считаются наиболее надежными, эффективными и, что очень важно, доступными.

Говоря о емкости и энергетическом запасе, следует отметь то, что на начальном этапе от вас потребуется расчет общей энергоемкости аккумуляторного блока. Как правило, данное значение определяется на основе информации о минимальном среднесуточном энергопотреблении. Здесь все зависит от выбранного режима энергоснабжения. Показатели таковы:

  • Аварийный – 2 кВт*ч;
  • Базовый – 4 кВт*ч;
  • Умеренный – 5 кВт*ч.

У многих возникают сложности, связанные с емкостью каждого из аккумуляторов. Допустим, блок на 2 кВт*ч работает с напряжением в 24 В. Его составными частями могут стать 8 аккумуляторов на 12 В по 50 А*ч, 4 по 100 А*ч или 2 по 200 А*ч. В данном случае лучше всего предпочесть второй вариант, купив модели, способные выдерживать 100 А. Обычно такой аккумулятор весит порядка 40 кг, поэтому с его установкой любой физически крепкий мужчина справится в одиночку. Также плюсом такого АКБ является сравнительно невысокая стоимость. 50-амперные аналоги слишком малы, поэтому их подключение будет довольно трудоемким, а сам блок получится ненадежным. 200-амперные аккумуляторы обладают большими габаритами и весом, поэтому их использование не очень рационально.

Обратите внимание, что речь шла исключительно о выборе емкости аккумулятора на предварительном этапе. В связи с этим проверка обязательна! В ее ходе надо будет выяснить то, насколько заявленная емкость соответствует токам разряда и заряда.

Выбор емкости АКБ в зависимости от токов заряда и разряда

Общий ток зарядки – это максимальный показатель силы тока панели. Он должен быть менее максимально допустимого тока заряда аккумулятора, умноженного на количество параллельных соединений. Некоторые люди пренебрегают этим правилом в том случае, когда мощность батареи остается высокой, а аккумуляторный блок слаб. Это служит причиной поломки составных частей последнего. Иногда они даже могут загореться и взорваться.

Если сила тока заряда будет низкой, то возникнут проблемы с зарядкой аккумуляторов. Как правило, в подобных ситуациях фотоэлектрический модуль обладает небольшой мощностью, а аккумуляторный блок является слишком энергоемким. Изначально это выливается в потерю энергетических запасов. Если оперативно не решить проблему, то в конечном итоге она приведет к тому, что АКБ перестанут заряжаться до максимума, что отрицательно скажется на продолжительности их службы.

Работая на максимально допустимой мощности, инвертор потребляет ток. Значение силы последнего должно быть меньше тока разряда аккумуляторов, умноженного на число их сборок, которые соединены параллельно. Если вы хотите, чтобы аккумуляторный блок функционировал без сбоев, а отдача была высокой, тогда во время его продолжительной работы сделайте ток разряда равными 20-50% от разрешенного значения.

Вместе с аккумулятором вы получите инструкцию к нему, в которой будут приведены значения силы тока. Если вы желаете произвести предварительные расчеты, а необходимое оборудование еще не куплено, тогда воспользуйтесь следующей информацией:

  • Максимальная сила тока разряда численно равна емкости. Работа возможна только очень небольшой срок. Он не должен превышать одну минуту;
  • Оптимальная сила тока разряда – не более 20% емкости, но если нагрузка является длительной и исключает перерывы, то лучше сократить ее до 5-10%;
  • Оптимальная сила тока заряда – 5-10% емкости;
  • Максимальная сила тока заряда – 20% емкости (возможно увеличение до 30%).

Выбирая аккумулятор, желательно приобрести модель, которая была бы надежной и безопасной. В подобной ситуации важнейшую роль играет ток заряда. Воспользовавшись перечисленными выше данными, вы без труда подсчитаете, что в сумме емкость аккумуляторного блока должна быть в 5-10 раз больше в сравнении с максимальной суммой тока сборок батарей. При этом в момент расчетов следует помнить о том, что надо брать показатели не каждой из составных частей системы по отдельности, а их сборок, которые работают на номинальном низковольтном напряжении. Полученные цифры позволят установить то, какой энергетический запас вам требуется. Также хотелось бы сказать, что сегодня на рынке встречаются модели, устройство которых допускает расширение границ установленного по умолчанию диапазона в 3-20 раз. Но при этом существует зависимость от максимального значения тока, который производят батареи.

Что учесть при выборе солнечных панелей?

Чтобы сделать правильный выбор солнечных батарей нужно принять во внимание следующие параметры:

  • Номинальное напряжение;
  • Геометрию;
  • Разновидность фотоэлементов.

Номинальное напряжение – с этим пунктом определиться довольно просто и здесь редко возникают сложности. Чаще всего предпочтение отдается панелям на 24 В. Это объясняется тем, что в сравнении с 12-вольтовыми аналогами силы тока у них примерно в 2 раза меньше. Компании, занимающиеся производством солнечных батарей, выпускают модели, которые работают на одной и той же мощности, но требуют разного напряжения. Устройства отличаются друг от друга в зависимости от внутренней коммутации фотоэлементов. Составными частями панелей, рассчитанных на номинальное напряжение более 24 В, являются низковольтные детали, но их ассортимент невелик. Покупка панелей на 12 В будет рациональной только в паре случаев. Во-первых, они подойдут для систем, которые работают на небольшой мощности. Во-вторых, такие панели способны стать частью архитектуры здания.

Оборудование для солнечной электростанции. Как выбрать инвертор, аккумулятор, контроллер и солнечные панели

Имея все необходимые фотоэлементы, можно самостоятельно собрать панель. Сделать это не так уж сложно. Самое главное – включить в электрическую цепь защитные диоды, которые предотвратят появление обратного тока, если засветка будет неравномерной. Если упустить этот момент из виду, то мощность, которая появится благодаря работе освещенных секций, начнет свое выделение на тех участках панели, что не попадают под солнечные лучи. Это спровоцирует возникновение перегрева и станет причиной поломки оборудования. Что касается силы тока диодов, то ее показатель должен превышать значение тока короткого замыкания, которое способно возникнуть на защищаемой цепи фотоэлементов в условиях оптимальной освещенности.

Такой параметр, как геометрия, зависит от заданных условий монтажа, поэтому посоветовать что-то дельное трудно. Скажем, если вы не можете определиться, что лучше несколько компактных панелей или одна большая, то стоит сделать выбор в пользу последнего варианта. Так вы гарантируете себе то, что использование площади будет максимально эффективным, а отсутствие дополнительных соединений увеличит уровень надежности системы. Если говорить о конкретных размерах, то наиболее популярные солнечные модули обладают мощностью в 200-250 Вт и имеют площадь в пределах 1,5-2 м². В ситуации, когда требуется получение определенных номинальных значений напряжения и мощности, можно последовательно соединить несколько панелей, а потом коммутировать их параллельно. Это очень похоже на то, как создается аккумуляторный блок.

Последний из критериев выбора касается структурной разновидности фотоэлементов. В последнее время они изготавливаются из поликристаллического и монокристаллического кремния. Второй вариант считается более приемлемым, хотя он и дороже. Коэффициент полезного действия у фотоэлементов из кремниевых монокристаллов составляет примерно 16-18%. У поликристаллов он ниже и равен 12-14%. В случае с автономной системой энергоснабжения важную роль играет себестоимость ватта. Учитывая незначительные различия в цене панелей с теми или иными фотоэлементами, можно посчитать, что зачастую более дешевым выходит ватт электроэнергии, полученной за счет работы монокристаллов. Вдобавок при пасмурной погоде фотоэлементы, произведенные из монокристаллического кремния, сохраняют номинальное напряжение более длительное время. Что касается преимуществ поликристаллов кремния, то главное из них – это пониженное напряжение холостого хода. Однако если при соединении панели с инвертором использовался контроллер, то повышенное напряжение не сможет нанести какой-либо ущерб системе.

В завершении хотелось бы добавить, что мощность панелей необязательно должна превышать мощность инвертора. Этот момент следует учитывать только в тех случаях, когда система постоянно будет подвергаться повышенной нагрузке, или число пасмурных дней в году велико.

Для чего нужен контроллер?

Автономные системы энергоснабжения строятся по такой схеме, при которой контроллер заряда обычно занимает место между аккумуляторами и солнечными панелями. Это электронное устройство обеспечивает нормирование напряжения, которое вырабатывается фотоэлементами, по отношению к напряжению, требующемуся для накопления энергии аккумуляторным блоком с учетом его состояния. В случаях, когда, например, аккумулятор полностью зарядился, контроллер снизит напряжение во избежание перезарядки. Их ассортимент очень широк: встречаются как недорогие модели, предназначенные для автоматического подключения и отключения панели, так и довольно сложные устройства, которые могут даже увеличивать напряжение в условиях плохой инсоляции.

Какими бывают контроллеры заряда?

Если солнечные панели подобраны правильно, то повышать напряжение в системе необязательно. Несмотря на это, сохраняется необходимость в снижении так называемого «оптимального» напряжения батареи. Данная величина соответствует максимальному показателю получаемой мощности. Если ее понизить, то переизбыток напряжения будет преобразован в дополнительную силу тока. Это позволит батарее работать на полной номинальной мощности.

Оборудование для солнечной электростанции. Как выбрать инвертор, аккумулятор, контроллер и солнечные панели

Мы уже упоминали о том, что прямая коммутация выхода фотоэлектрической панели на аккумуляторы в случае повышенной нагрузки является причиной сокращения напряжения примерно на 15-40%, при этом мощность может уменьшится на 25%. Чтобы этого не случилось, нужен контроллер с технологией МРРТ, которая позволяет отследить пиковое значение. Суть в том, что производится регулярное измерение тока и напряжения, а также обеспечивается их оптимальное соотношение. Это гарантирует то, что показатель мощности тоже приблизится к идеальному значению. Потери в таком случае составят менее 3%. Основная проблема в том, что контроллеры МРРТ стоят огромных денег. Отсюда с легкостью можно сделать вывод, что для маломощной системы лучше купить более простую модель.

Встречаются контроллеры заряда, установка которых позволяет обеспечить отключение низковольтной нагрузки при разряженных аккумуляторах. Данная функция хоть и кажется полезной, но уже выполняется инверторами. В связи с этим ее наличие у контроллера необязательно.

Какой должна быть мощность контроллера?

Наибольшее распространение получили устройства, которые способны выдерживать ток в 10-20 А. Можно найти модели на 30 А, но более мощные экземпляры – это настоящая редкость. Подобная ситуация объясняется тем, что контроллер высокой мощности можно собрать своими руками, сделав его составными частями более слабые комплектующие. Самое главное – не ошибиться с выбором. Дело в том, что некоторые контроллеры устроены таким образом, что не предназначены для подключения друг к другу. В частности, это касается моделей МРРТ и их аналогов с множеством функций.

Присоединяя солнечную панель к контроллеру, вы должны в обязательном порядке следить за тем, чтобы общий ток батарей был не более 75-85% от тока контроллера по номиналу. Это значит, что если вы используете устройство на 20 А, то сумма токов панелей должна составлять порядка 15-17 А. Наличие небольшого запаса служит своего рода подстраховкой, которая пригодится в той ситуации, когда КПД батарей неожиданно возрастет. Отсюда делаем заключение, что контроллер на 20 А можно сделать частью системы с 24-вольтовыми панелями и общей мощностью 600 Вт.

Теперь вы знаете, какие именно комплектующие нужны для создания автономной системы энергоснабжения дома на солнечных батареях. Собрать ее самостоятельно, при желании – вполне возможно, ведь на рынке в достатке представлено все необходимое: будь то инверторы, контроллеры, панели или аккумуляторы.

Пожалуйста, войдите для комментирования
Ваш комментарий будет опубликован после модерации администратором
Новости / Смотреть все
Статьи / Смотреть все

Фильтр
Найдено 5 
Подтвердите
Для того, что бы добавить товар в список желаний, Вам нужно