Параллельное и последовательное соединение солнечных панелей

Содержание

Как подключить солнечные батареи: схемы и пояснения

Параллельное и последовательное соединение солнечных панелей

Подключение солнечных батарей нередко вызывает определенные вопросы, особенно когда требуется соединить несколько модулей. Кажется, что это очень сложный процесс, требующий специфических знаний. А на самом деле схема подключения очень проста, ее легко реализовать и собрать фотобатарею нужной мощности.

Существует три варианта включения батарей в общую цепь. Это последовательное, параллельное и смешанное (последовательно-параллельное) соединения.

Параллельное соединение

В этом случае одноименные клеммы двух модулей соединяются между собой («плюс» с «плюсом», «минус» — с «минусом»). Далее от клемм одного из фотомодулей выводятся провода, которые и подключаются или к контроллеру заряда, или непосредственно к аккумулятору. Таким образом, можно объединять любое количество солнечных батарей, главное – соединять друг с другом только одноименные клеммы.

Последовательное соединение

Эта схема подразумевает соединение «плюса» первого модуля с «минусом» второго, и вывод внешних проводов от «минуса» первого фотомодуля и «плюса» второго. Здесь также не имеет значения, сколько солнечных панелей будет объединено в одну батарею. Главное – не нарушить принцип. «Плюс» первого на «минус» второго, «плюс» второго на «минус» третьего, «плюс» третьего на «минус» четвертого и т.д. Провода от незадействованных клемм («минус» первого модуля и «плюс» последнего) выводятся на контроллер или аккумулятор.

Последовательно-параллельное соединение

Нередко используется и смешанная схема подключения. В этом случае для начала нужно собрать две группы параллельно соединенных модулей (объединив одноименные клеммы), а затем соединить их между собой последовательно так, как будто это единичные модули, а не группы. Количество групп (равно как и число батарей в них) может быть любым.

Зачем нужны разные соединения

Разные способы коммутации необходимы для получения нужных выходных параметров. К примеру, если требуется обеспечить мощность в 160 Вт и напряжение 12 В, а мощность одной солнечной батареи только 80 Вт при требуемых 12 В, то это означает, что нужно параллельно соединить 2 батареи.

В итоге напряжение системы не изменится (12 В), а суммарная выходная мощность станет 160 Вт. Если же необходимо получить выходное напряжение не 12 В, а, скажем, 24 В, то в этом случае применяется последовательное соединение двух модулей. Смешанная схема позволяет регулировать оба параметра одновременно.

Таким образом, используя разные типы коммутации можно собрать солнечную электростанцию с оптимально подходящими для работы характеристиками.

Подключение к энергосистеме дома

Что же касается интеграции собранного гелибатареи в энергосистему частного дома, то здесь есть несколько вариантов. Так, самой востребованной является схема с использованием контроллера заряда, батарейного инвертора и аккумуляторных батарей. Напряжение от гелиополя сначала направляется на заряд АКБ и лишь после этого передается на нагрузку.

Нагрузку, как правило, подразделяют на 2 категории: резервируемую (холодильники, газовые котлы, аварийное освещение и т.д.) и не резервируемую (обычное освещение, компьютер и пр.). Потребляемая мощность резервируемых приборов может быть любой, но длительность их автономной работы определяется емкостью АКБ.

Благодаря наличию особого батарейного инвертора становится возможной передача электричества на нагрузки в том случае, если напряжение на АКБ превышает заданное значение. При этом потребители могут запитываться от гелиоэнергии даже при наличии напряжения в центральной электросети. Таким образом, существенно уменьшается внешнее энергопотребление дома.

При отключении центральной сети инвертор запитает резервируемую нагрузку от АКБ. Если гелиополе в это время производит энергию, то инвертор использует и ее. Излишки солнечной энергии, не расходуемые на нагрузку, пойдут на зарядку АКБ. Данная схема отлично подходит для обеспечения автономного энергоснабжения, она работает и при отсутствии центрального напряжения питания. Но при этом не резервируемая нагрузка будет запитываться только от солнца (по остаточной технологии), приоритетными являются резервируемые потребители.

Если же планируется использовать гелиополе лишь для снижения энергопотребления из внешней сети, то можно воспользоваться более простой и дешевой схемой. Она гораздо выгоднее при редких и кратковременных отключениях электричества. Днем гелиополе снабжает энергией потребителей, если этого недостаточно, то электричество забирается из внешней сети. Но при отключении централизованного питания инвертор выключится и солнечная энергия не будет использоваться. Резервируемая нагрузка будет питаться от АКБ.

Источник: http://solarb.ru/kak-podklyuchit-solnechnye-batarei-skhemy-i-poyasneniya

Порядок подключения контроллера солнечных панелей – 42unita.ru

Параллельное и последовательное соединение солнечных панелей

28 Мая 2014

В последнее время мы замечаем, что у владельцев большой и малой загородной недвижимости все большим интересом начинает пользоваться альтернативная энергетика и особенно получение электроэнергии с помощью солнечных панелей (солнечных батарей, фотоэлектрических модулей, ФСМ).

Это происходит из-за снижения цен на солнечные панели и ростом информированности людей о появляющихся возможностях. Но не смотря на снижающиеся цены, срок окупаемости систем солнечного (ветряного и т.п.) энергообеспечения при наличии подведенной электросети остается очень большим (10 и более лет с учетом амортизации аккумуляторов).

Если же электросеть отсутствует, то в летний период солнечное электричество может стать отличным способом обеспечения базовых потребностей — освещение, небольшой холодильник, насос и телевизор/радиоприемник. И все это по умеренной цене, сравнимой с ценой бензогенератора даже без учета расхода горючего и ресурса последнего.

Основными компонентами бюджетной системы солнечного электроснабжения являются:

Контроллером в бюджетной системе обычно является недорогое устройство производства КНР с тремя парами клемм, рассчитанное на батарею солнечных панелей мощностью 100–500 Ватт, с функцией MPPT или без и имеющее минимум настроек, в основном связанный с ночным освещением и MPPT. В данной статье мы приведем необходимое знание — порядок подключения компонентов системы*.

Порядок подключения контроллера солнечных панелей:

  1. В первую очередь к контроллеру подключается заряженный аккумулятор (батарея АКБ).

    Это необходимо, чтобы контроллер правильно определил номинальное напряжение системы (обычно 12В или 24В). Толщину всех проводов необходимо выбирать исходя из номинального тока контроллера***;

    Внимание! Неправильная полярность (+/-) может привести к выходу контроллера из строя;

  2. Подключите к контроллеру солнечную панель, предварительно проверив полярность соединения.

    Внимание! Неправильная полярность (+/-) может привести к выходу из строя компонентов системы & как панелей, так и самого контроллера;

  3. Третья пара клемм предназначена только для низковольтного ночного освещения по расписанию! Подключение большой нагрузки к этим клеммам может вывести контроллер из строя, так как они рассчитаны на небольшой ток.

    Ночное освещение (если установлено) включается контроллером автоматически после захода солнца и работает на напряжении АКБ. Многие контроллеры позволяют настроить время работы данного освещения после заката, а некоторые позволяют включать освещение на время перед восходом солнца;

  4. Инвертор напряжения 12В220В (24В → 220В) или источник бесперебойного питания (ИБП) должен подключатся напрямую к АКБ.

    При пиковых (пусковых) нагрузках аккумулятор является буфером, защищающим контроллер от повреждения, так как обычная свинцово-кислотная батарея она способна отдавать ток, десятикратно превышающий номинальную емкость;

    Внимание! Неправильная полярность подключения (+/-) может привести к выходу инвертора из строя;

  5. К инвертору напряжения (ИБП) подключается необходимая нагрузка, работающая от 220 Вольт. Пиковое потребление тока нагрузкой не должно превосходить возможности инвертора!

    Выбор инверторов и ИБП напряжения достаточно велик, а цены невысоки. Необходимо лишь правильно подобрать инвертор под вашу нагрузку по значению пиковой мощности (перегрузочной способности) и форме сигнала напряжения («модифицированный» или «чистый» синус).

Если Вас заинтересовали системы солнечного электроснабжения, не стесняйтесь обратиться к нам за консультацией к руководителю направления систем электропитанияЕльнякову Роману, +7(343)27-000-24, roman@eaek.ru, 644572428;

* Приведенная схема подключения соответствует большинству контроллеров производства КНР с тремя парами клемм. В любом случае перед подключением рекомендуется прочесть или просто изучить инструкцию к контроллеру. Соблюдайте правила безопасной работы с электричеством!

** Для оптимального накопления и сохранения солнечной электроэнергии в АКБ рекомендуется использовать инверторы со «спящим режимом» или линейно-интерактивные ИБП.

*** Обычно используется правило 1мм2 на 10 Ампер тока, но более толстые провода сделают систему более надежной и энергоэффективной.

Источник: https://www.42unita.ru/articles/solar_controller_montage/

Увеличение мощности солнечной батареи

Параллельное и последовательное соединение солнечных панелей

Солнечная батарея состоит из нескольких солнечных панелей. Можно ли в одной солнечной батарее использовать разные солнечные панели? можно ли коммутировать разные солнечные модули вместе в последовательные или параллельные цепочки? Можно ли сочетать солнечные модули разных типов или все модули в солнечной батарее должны быть одинаковыми?

Если у вас уже есть солнечные батареи, то вы уже наверняка уменьшили ваши счета за электричество, или вообще не провели электрические сети до своего дома.

Наступает момент, когда вы хотите добавить еще мощности в вашу солнечную энергосистему — может быть для того, чтобы экономить еще больше, а может быть у вас появился электромобиль и теперь нужно больше солнечных батарей, чтобы заряжать его бесплатной электроэнергией.

Читайте также  Какое соединение называется последовательным параллельным и смешанным?

А может быть вы просто изначально хотели попробовать, как работают солнечные батареи и есть ли от них польза в России, и теперь, увидев их эффективность, хотите закрепить успех и увеличить мощность солнечных батарей.

Наращивание мощности солнечных батарей на крыше

Теоретически, при выполнении определенных условий, разные панели можно соединять в одну солнечную батарею. Про особенности такого соединения мы уже писали в разделе «Вопросы и ответы — Солнечные батареи«. На практике, мы не рекомендуем так делать.

Есть несколько причин, по которым разные солнечные панелей не нужно смешивать в одной солнечной батарее:

  • Выходная мощность солнечных панелей изменяется с течением времени. Если у вас в солнечной батарее есть панели, которые уже проработали несколько лет, то их выходная мощность уже наверняка немного деградировала и они не выдают те параметры, которые заявлены в их спецификациях. Поэтому на практике невозможно подобрать одинаковые панели по информации на их шильдике или спецификациям, даже если по документам основные параметры (токи и напряжения в точке максимальной мощности, напряжения холостого хода и токи короткого замыкания) практически совпадают. Новые панели не будут точно совпадать со старыми, уже частично деградировавшими, панелями;
  • Напряжение солнечных панелей складывается при последовательном соединении. Чтобы общее напряжение цепочки не изменилось, к каждой цепочке из «старых» солнечных панелей нужно последовательно добавить одинаковое количество «новых» солнечных панелей. Недостатком такого варианта является то, что разные панели в цепочке будут производить разный ток, и общий ток будет равен току панели с наименьшим током. Поэтому, если вы добавите в цепочку панели, которые могут производить ток больше, чем уже имеющиеся в цепочке модули, то вы потеряете разницу в мощности между новыми и худшим из старых модулей. 
  • Ток солнечный панелей складывается при параллельном соединении. Допустим, вы добавляете к существующим цепочкам солнечных панелей еще одну, полностью состоящую из новых солнечных панелей. В то время как каждая из цепочек будет производить максимально возможный ток, разница в напряжениях разных цепочек становится проблемой. Если цепочка с новыми солнечными панелями имеет в точке максимальной мощности напряжение больше, чем цепочка из старых панелей, то 2 параллельных цепочки будут работать при каком-то одном, неоптимальном для обеих цепочек, напряжении. Рабочая точка может сместиться как в сторону большего, так и меньшего напряжения от точки максимальной мощности цепочки. Вы и в этом случае переплатите за мощность солнечных панелей, которую вы никогда не получите. 
  • Если вы используете MPPT контроллер, использование различных солнечных панелей будет иметь отрицательные последствия на всю систему. Разные модули не позволяют контроллеру точно определить положение точки максимальной мощности, т.к. она разная для разных цепочек солнечных панелей.

Так что же делать, когда нужно добавить новые солнечные панели к существующей солнечной батарее?

Разные солнечные панели заряжают одну аккумуляторную батарею через отдельные контроллеры

Ответ на самом деле очень простой. В любой солнечной энергосистеме с аккумуляторами одна из известных констант — это напряжение на аккумуляторной батарее. Лучшим методом скомбинировать старые и новые солнечные панели — это соединить их на стороне аккумуляторной батареи. Единственный способ этого добиться — соединить новые солнечные панели с аккумулятором через отдельный солнечный контроллер.

С отдельным солнечным контроллером цепочка из новых солнечных панелей становиться отдельной частью общей солнечной батареи, на которую старые панели не могут повлиять.

  Каждый солнечный контроллер будет обеспечивать работу своей части солнечной батареи («старой» и «новой») в оптимальной точке с максимальной мощностью.

При таком подходе вы можете комбинировать 2 или больше источников энергии с разными параметрами — главное, чтобы контроллеры все были рассчитаны на одинаковое напряжение на аккумуляторе. Ток заряда при этом будет складываться. 

При этом необходимо следить за тем, чтобы суммарный максимальный ток заряда от нескольких контроллеров не превысил допустимого зарядного тока для аккумуляторной батареи.

Поэтому обычно увеличение мощности солнечной батареи производится одновременно с увеличением емкости аккумуляторной батареи. Но в этому случае возникает еще бОльшая проблема — соединять параллельно или последовательно аккумуляторы разной емкости, напряжения и с разным износом нельзя.

Тем более нельзя соединять в одну аккумуляторную батарею аккумуляторы разных типов.  См. «Вопросы и ответы» по аккумуляторам. 

Такой метод подходит, если у вас есть в системе аккумуляторная батарея. А что делать, если у вас сетевой фотоэлектрический инвертор и нет аккумуляторов?

Добавление солнечных панелей в сетевую фотоэлектрическую систему

Принцип для добавления мощности солнечной батареи аналогичен.  Единственное отличие — соединение будет на стороне переменного напряжения основной сети, а не постоянного на аккумуляторной батарее. 

При выполнении определенных условий, можно добавить солнечные панели к существующему сетевому солнечному инвертору. Если он незагружен полностью (а часто люди покупают инверторы «с запасом» с учетом последующего увеличения мощности солнечной батареи), то можно добавить еще одну цепочку солнечных панелей к существующей.

Обычно, сетевые солнечные инверторы допускают подключать солнечные батареи мощностью больше, чем номинальная мощность инвертора — типичное превышение 20-25%, некоторые модели (например, инверторы Samil Power) допускают превышение до 43%. Идеальным вариантом будет инвертор с несколькими MPPT трекерами — в этом случае можно сначала установить солнечные панели на 1 трекер, а потом добавить панели на второй трекер.

У нас в ассортименте есть модели сетевых фотоэлектрических инверторов с 2 и большее MPPT трекерами (см. наш интернет-магазин) 

Что, если у вашего сетевого инвертора только 1 MPPT трекер? К сожалению, лучшим выходом в этой ситуации будет покупка дополнительного сетевого солнечного инвертора, который нужно будет соединить параллельно старому на стороне переменного тока. В этом случае вы снова получаете систему с 2 или более источниками, которые соединены параллельно на стороне с одинаковым напряжением.

Можно, конечно, просто заменить ваш солнечный сетевой инвертор на другой, более мощный. Старый — продать как б/у знакомым или через доски объявлений или форумы.

Многие сейчас интересуются солнечной энергетикой и ищут как с наименьшими затратами приобрести солнечную электростанцию. Покупка б/у солнечных панелей и б/у инвертора — хороший способ влиться в ряды «солнечных энергетиков».

Конечно, покупать дешевый китайский б/у инвертор не нужно, а вот инвертор Samil Power, Sofar Solar или SMA вполне можно брать и бывшие в употреблении.   

Потребности в энергии

Есть свободное место на крыше под солнечные батареи? Время увеличить мощность!

Сколько дополнительных солнечных панелей вам нужно? Это один из первых вопросов, на который нужно получить ответ при принятии решения о расширении вашей солнечной электростанции. Посмотрите на ваши счета за электроэнергию, а также информацию по выработке энергии вашей существующей солнечной батареей (логи в сетевом инверторе, или солнечном контроллере дадут вам цифры о выработке энергии солнечными батареями за день, месяц, год). 

Определив требуемое количество энергии, вы можете посчитать, сколько солнечный панелей вам нужно добавить. Если вы испытываете затруднения при таких расчетах — просто позвоните нам, или напишите через форму обратной связи — и наши инженеры помогут вам подобрать необходимое оборудование, совершенно бесплатно!

Доступное место для новых панелей

Если у вас есть еще место на крыше, которое можно использовать для установки солнечных панелей — это будет самым оптимальным и недорогим вариантом. Если же на вашей крыше нет достаточного места, или она ориентирована так, что нельзя установить солнечные батареи — не опускайте руки. Можно установить дополнительные солнечные панели на отдельно стоящей конструкции, на навесе, беседке, веранде и т.п. Любое хорошо освещенное и незатеняемое место подходит для установки солнечных батарей.

Совместимость солнечных панелей

Ваши существующие солнечные панели наверняка еще не выработали свой ресурс — типичные солнечные батареи работают по 25 и более лет. Поэтому обычно их не заменяют, а добавляют новые солнечные панели к существующим.

Как правильно добавить солнечные панели к существующей солнечной электростанции — написано выше.

Но попросите установщика дополнительно посчитать, что нужно докупить из монтажных конструкций, проводов и креплений — это мелочи, но для неискушенных потребителей они обычно представляют трудность. Мы поможем вам подобрать это дополнительное оборудование.

Найдите хорошего установщика

Установка солнечных батарей на крыше

Вполне возможно, вы имели не очень хороший опыт с вашим первым установщиком, поэтому не хотите к нему обращаться при расширении вашей системы. Может быть фирма, которая вам делала установку, уже не существует.

Нет проблем — ситуация на рынке сейчас такая, что найти нового установщика не составляет труда. Однако будьте внимательны — подавляющее большинство из них не имеет достаточных знаний и опыта.

Поэтому мы, конечно же, рекомендуем обратиться к нам — пы поможем вам правильно и за минимальные деньги расширить вашу систему солнечного электроснабжения.

Если потребуется решать вопросы с действующей гарантией на ваше «старое» оборудование — мы тоже поможем вам разобраться в этих вопросах так, что вы не потеряете гарантию на уже установленное у вас оборудование. Хотя бывают случаи, когда имеющееся оборудование установлено настолько плохо или неправильно, что даже мы не сможем взять его на обслуживание. В этом случае всегда есть вариант установить отдельную систему, которая не будет конфликтовать с вашим существующим оборудованием.

Читайте также  Соединение светильников в линию

Как это сделать — вам объяснит наш инженер-консультант после обследования (очного или заочного) вашего объекта. Просто позвоните нам, или закажите обратный звонок, или напишите нам в онлайн-чате, или напишите через форму заявки.

Эта статья прочитана 5141 раз(а)!

Продолжить чтение

  • Солнечные батареи для дома
  • Выгодны ли инвестиции в солнечные батареи?
  • Выбор солнечных панелей: Моно или поли?
  • 12 преимуществ Double-Glass солнечных модулей

Источник: https://www.solarhome.ru/basics/pv/uvelichenie-moschnosti-solnechnoj-batarei.htm

Как соединить солнечные батареи максимально используя возможности всех элементов

Параллельное и последовательное соединение солнечных панелей

  • Значение школьного курса физики
  • Отличия в работе модулей соединенных разными схемами
  • Стоит ли вспоминать законы электричества

Взвесив все положительные и отрицательные моменты использования альтернативных источников энергии, и выбрав использование последних в качестве основного поставщика электрического тока к потребляющим электроприборам, можно приступать к установке модулей на их будущее место работы: то есть балкон или крышу своего дома. Казалось бы, что может быть проще, но возникает вполне логичный вопрос – как соединить солнечные батареи так, чтобы максимально и, по возможности, без потерь использовать  возможности солнечных модулей.

Любая схема подключения солнечных батарей не должна вызвать никакого труда, даже у человека, который никогда не занимался электрикой в своем доме. Где-то в том, что любая из возможных схем, обеспечивающая соединение солнечных модулей, знакома каждому бывшему школьнику. Заинтересовали инвекторы? смотрите по ссылке http://huawei.energy/products/network_inverters/

Вспоминая обязательную школьную программу по физике, можно отметить, что возможны три варианта соединения:

  • параллельное,
  • последовательное,
  • смешанное, или как его еще называют последовательно-параллельное.

Название каждого соединения возвращает в прошлое на уроки физики. Даже если не получается вспомнить точное определение каждому из указанных терминов, почти все смогут нарисовать или хотя бы своими словами объяснить основные отличия той или иной схемы подключения.

Схема соединения солнечных источников энергии подчиняется все тем же законам школьной физики. Казалось бы, солнечные батареи – высокотехнологичный агрегат, еще недавно бывший основой для написания фантастических произведений, должен подключаться также непонятно, как и сам процесс фотосинтеза, происходящий в панелях, но это далеко не так.

Параллельное соединение солнечных панелей обеспечивает такое подключение моделей, при котором все элементы имеют два общих узла схождения или разветвления проводников. То есть, в каком бы месте и последовательности не происходило соединение выводов солнечных батарей, все минусовые и плюсовые клеммы сойдутся в двух основных точках: соответственно плюс и минус.

Последовательное соединение солнечных модулей дает возможность соединить элементы таким образом, чтобы для протекания электрического тока остался единственно возможный путь, по которому и будет происходить передача энергоносителя от источника к потребителю. Схема выглядит как цепочка нескольких солнечных батарей, соединенных через один проводник таким образом, чтобы выходной конец одной батареи соединялся с входной клеммой другой, и так от первой до последней панели.

Смешанная схема соединения позволяет соединять солнечные батареи одновременно двумя способами. При таком совмещении вариантов некоторые панели формируются в отдельные блоки, имеющие параллельное соединение, а затем эти блоки соединяются между собой последовательно или наоборот.

Отличия в работе модулей соединенных разными схемами

Каждая схема подключения солнечных батарей обеспечивает их бесперебойную работу. Но есть интересные особенности, которые помогут более разумно распорядиться не только самой солнечной электроэнергией, но и сэкономить на отдельных составных элементах всей цепочки автономного электропитания.

На практике это выглядит следующим образом. К примеру, необходимая мощность солнечных батарей – 360 Вт. Для набора этой мощности, помимо самих солнечных панелей, можно приобрести пару инверторов напряжением 12 В и мощностью 180 Вт. Соединив эти приборы с помощью параллельного соединения можно выйти на заданную мощность.

Конечно, 360 Вт крайне не достаточно для обеспечения жилой площади достаточным количеством электричества. Поэтому применяются несколько инверторов необходимой мощности.

Но следует помнить, что повышение мощности приведет к увеличению нагрузки на проводящие элементы.

Все это пагубно сказывается на пожарной безопасности, так как неверно рассчитанное сечение провода может привести к плачевным последствиям. Именно поэтому необходимо перед установкой нужны теоретические расчеты о количестве инверторов и их мощности.

Что касается последовательно соединенных солнечных батарей, то тут экономическая составляющая заключается в том, что один инвертор на 24 В, стоит дороже чем два по 12 В. Но установив последние инверторы параллельно, невозможно добиться схемы с напряжением 24 В или 36 В. Зато при последовательной конфигурации можно использовать несколько относительно дешёвых модулей по 12 В.

По такому же принципу выполняется соединение всех элементов солнечных батарей, начиная от самих панелей и заканчивая накопителями, то есть аккумуляторами.

В настоящее время существует множество поставщиков составляющих электросетей для сборки солнечных модулей. Достаточно широкий спектр поможет найти необходимые элементы, которые могут работать по любой из описанных схем.

Стоит ли вспоминать законы электричества

Из вышесказанного можно сделать вывод, что нет ничего сложного в процессе соединения нескольких солнечных моделей и всех их составных элементов в единую рабочую сеть. Все довольно понятно и давно изучено в школьной программе. Но это только в теории. На практике при подключении батарей и при выборе тех или иных компонентов обязательно возникнут множество проблем и сомнений.

Для человека, который не собирает каждый день электрические схемы, весь процесс будет затруднительным. Поэтому перед тем как определиться с выбором схемы подключения и списком составных частей, самым полезным будет обратиться к специалисту, владеющему электрическими навыками, а лучше проконсультироваться в компании по установке солнечных модулей.

Наилучшим вариантом, при отсутствии навыков монтажа и опыта в расчетах, будет воспользоваться не только помощью в теоретических расчетах, но и полным спектром услуг по монтажу панелей в необходимое место и полным подключением электропакета. Это поможет избежать банальных ошибок в теории и на практике.

Источник: https://ekobatarei.ru/sdelaj_sam/sposoby-soedineniya-solnechnyx-modulej

Принцип работы и подключение солнечной батареи

Параллельное и последовательное соединение солнечных панелей

Солнце — бесплатный источник энергии, способный обеспечить электричеством целые города. Это один из самых доступных ресурсов, которые можно применять практически везде. О солнечных батареях заговорили еще в прошлом веке, а впервые фотоэффект отрыл А.Г. Столетов 26 февраля 1888 г. Энергию нашей звезды используют промышленно и стационарно: снабжают электричеством целые кварталы, загородные дома, освещают беседки, тем более, что устройство бытовых солнечных батарей довольно простое.

Что представляет собой бытовая солнечная батарея?

Чтобы понять, подходит ли гелиостанция для ваших нужд, надо понимать, что такое бытовая солнечная батарея. Само устройство состоит из:

  • солнечных панелей
  • контроллера
  • аккумулятора
  • инвертора

Если устройство предназначено для отопления дома, в комплект будут также включены:

  • бак
  • насос
  • комплект автоматики

Солнечные панели — прямоугольники 1х2 м либо 1,8х1,9 м. Для обеспечения электричеством частного дома с 4-мя жильцами надо 8 панелей (1х2 м) либо 5 панелей (1,8х1,9 м). Устанавливают модули на крышу с солнечной стороны. Угол наклона крыши 45° с горизонтом. Существуют вращающиеся солнечные модули. Принцип работы солнечной батареи с поворотным механизмом аналогичен стационарной, но панели поворачиваются вслед за солнцем благодаря фоточувствительным датчикам. Стоимость их выше, но КПД достигает 40%.

Конструкция стандартных солнечных батарей следующая. Фотоэлектропреобразователь состоит из 2 слоев n и p типа. n-слой изготавливают на основе кремния и фосфора, что приводит к избытку электронов. p-слой делают из кремния и бора, в результате чего образуется избыток положительных зарядов («дыр»). Слои помещают между электродов в таком порядке:

  • покрытие против бликов
  • катод (электрод с отрицательным зарядом)
  • n-слой
  • тонкий разделительный слой, препятствующий свободному переходу заряженных частиц между слоями
  • p-слой
  • анод (электрод с положительным зарядом)

Фотоэлектрические модули производят с поликристаллической и монокристаллической структурами. Первые отличаются большим КПД и высокой стоимостью. Вторые – дешевле, но менее эффективны. Мощности поликристаллических достаточно для освещения/отопления дома. Монокристаллические используются для генерации малых порций электричества (в качестве резервного источника энергии). Существуют гибкие солнечные батареи на основе аморфного кремния. Технология находится в процессе модернизации, т.к. КПД аморфной батареи не превышает 5%.

Принцип работы солнечных батарей

Принцип работы солнечных батарей следующий. Поток света падают на слой полупроводника, выбивая из него электроны. Снабженные дополнительной энергией электроны, проскакивают через разделительный слой, попадая в p-слой; дырки перескакивают в n-слой. Это приводит к образованию разности потенциалов т.е. постоянному напряжению. Если к такому модулю подключить нагрузку, по цепи пойдет постоянный электрический ток напряжением 12 В или 24 В.

Важно! Постоянный ток годится лишь для питания светодиодов. Если нагрузка — электрические приборы перед ней включают инвертер — устройство для преобразования постоянного тока в 12 В или 24 В в переменный напряжением 220В.

Напряжение, образующееся на фотоэлектрическом элементе, подается на контроллер. Его назначение – распределение энергии, полученной от солнечных панелей. В зависимости от потребления, контроллер направляет поток заряженных частиц на нагрузку либо в аккумуляторы. Различают контроллеры:

  • On\Off – блокирует поступление тока в аккумулятор при достижении 100% заряда, устаревшая модель
  • ШИМ – заряжает аккумуляторы на 100%, автоматически переключая режимы заряда, потери энергии до 40%
  • MPPT – смарт устройство, распределяющее напряжение между потребителем и аккумулятором путем сравнения напряжений в каждый из моментов времени до полной зарядки АКБ; имеет максимальное КПД

Принцип работы подключения: с контроллера часть энергии поступает в аккумулятор. Другая часть напряжения идет напрямую на инвертер, далее потребителю. С аккумулятора ток проходит через инвертер, далее подается потребителю. Аккумулятор и инвертер заземляют. Кратко, соединение солнечных батарей таково:

  • солнечная панель
  • контроллер
  • аккумулятор
  • инвертер
  • резервируемая нагрузка (холодильник, водяной насос, отопительная система, камеры видеонаблюдения, аварийные осветительные приборы)
  • не резервируемая нагрузка (прочие электроприборы и освещение, не влияющие на жизнеобеспечение)
Читайте также  Как сделать проводное соединение интернета?

Возможна схема подключения солнечных батарей без аккумулятора. В этом случае, ток от фотоэлектрических панелей добавляется в сеть переменного тока от магистрального подключения. В первую очередь расходуется электричество от солнечной батареи, но при отключении магистрального тока, использование солнечной установки не возможно.

Схема подключения солнечных батарей

Существует 2 способа, как можно подключить солнечную панель: параллельный и последовательный. При параллельном соединении, положительную клемму одного модуля соединяют с положительной клеммой другого, отрицательную – с отрицательной. Так соединяют необходимое количество элементов. Последний проводами соединяют с контроллером. Параллельное соединение дает напряжение в 220 В, но увеличивает выходную мощность.

Рассмотрим, как подключить солнечную батарею, если необходимо снять большее напряжение (например, 24 В). Для этого используется последовательное соединение солнечных модулей. В этом случае панели между собой соединяют так: положительную клемму первого модуля подключают к отрицательной клемме второго модуля. Такое подключение допускает любое количество элементов. Оставшиеся свободные провода выводят на контроллер. Как и при параллельном способе, последовательно подключать элементы не сложно.

Существует иной способ, подключения солнечной батареи. Последовательно-параллельный метод — комбинация из последовательно соединенных параллельным соединением групп элементов. Принцип работы данной схемы подключения аналогичен прочим, но позволяет одновременно регулировать выходную мощность и выходное напряжение.

Подключая солнечные батареи, необходимо купить подходящий аккумулятор. Если их несколько, устройства объединяют в цепи:

  • параллельно, что сохраняет величину напряжения и увеличит емкость
  • последовательно, что не дает увеличение емкости, но напряжение системы будет складываться из напряжения всех аккумуляторов
  • последовательно-параллельно — параллельное включение аккумуляторов внутри групп с дальнейшим последовательным подключением этих групп; данная схема увеличивает емкость (она равна суммарной емкости параллельно подключенных аккумуляторов) и напряжение (суммарное напряжение складывается из напряжений всех подключенных последовательно групп)

Аккумуляторы для гелиостанций должны отвечать ряду требований:

  1. простота эксплуатации
  2. широкий диапазон рабочих температур
  3. способность переносить большое количество разрядов/зарядов
  4. должны быть адаптированы для заряда током большой мощности
  5. низкий уровень саморазряда
  6. большая емкость (минимальная емкость должна быть равна количеству заряда, достаточному для поддержания резервируемых нагрузок в течение 4 часов+35% от этой емкости)

В зависимости от устройства аккумуляторы подразделяются на:

  • АСБ (автомобильные) применяются в основном для маломощного уличного освещения, выделяют вредные вещества (устанавливаются только в обособленных от жилья, хорошо вентилируемых помещениях) и быстро выходят из строя
  • литий-железо-фосфатные – энергоемкие, но дорогие; плохо переносят перегрев; в гелиосистемах применяются редко
  • свинцово-кислотные с жидким электролитом – долговечны, надежны, дорогие; подходят для мощных систем
  • свинцово-кислотные AGM (вместо жидкого электролита, стекловолокно пропитанное электролитом) – долговечнее обычных кислотных, заряжаются малыми токами, чувствительны к избыточному заряду, требует наличие смарт-контроллера
  • свинцово-кислотные GEL (серная кислота находится в связном состоянии благодаря оксиду кремния) – аналогичны AGM
  • щелочные – выдерживают глубокий заряд большими токами, но систематически теряют емкость.

Гелиосистемы не имеют повсеместного распространения, из-за высокой цены. Но ученые ведут разработки, направленные на удешевление конструкций и широкое внедрение станций, принцип работы которых основан на использовании энергии солнца. Принцип действия солнечных батарей позволяет применять их в качестве основного или дополнительного источника энергии практически в любой точке планеты.

Источник: https://svetuvas.ru/solnechnye-batarei/podklyuchenie-solnechnoj-batarei.html

Схема подключения солнечных батарей загородного дома

Параллельное и последовательное соединение солнечных панелей

Если решено организовать освещение на солнечных батареях, нужна схема подключения солнечных батарей загородного дома и подходящая электростанция.

Типы фотоэлементов

Состоят солнечные батареи из нескольких панелей, оснащенных фотоэлементами, которые встречаются различных типов и размеров:

  • Компактные монокристаллические, состоящие из множества ячеек, отличаются малым весом, но в пасмурную погоду энергии для загородного дома вырабатывают немного.
  • С предыдущими похожи по составу поликристаллические панели, менее зависящие от направления солнечных лучей, поскольку, направлены кристаллы в разные стороны, благодаря чему лучей улавливают больше.
  • При одинаковых характеристиках, следующий вид панелей – тонкопленочный, потребует для установки в доме большей площади. Они напоминают пленку, натягивать которую можно в любом месте, меньше стоят, менее зависимы от облачности (потери составляют всего до 20%), но эффективность их снижается при запыленности.

Используют солнечные батареи и тогда, когда возможность подключиться к обычной сети отсутствует. Устанавливать непривередливые источники можно на балконе, на крыше или прямо на загородном участке.

Главное, помнить о двух правилах, без которых будет невозможным потребление энергии. Имеется в виду ориентация конструкции и угол наклона.

Другими словами, поверхность элементов направлена должна быть на юг, чтобы на нее попадало максимальное количество лучей. Угол наклона составлять должен 90 градусов.
Чтобы работала система солнечных батарей для дома на максимальную мощность, ее расположение рекомендуется менять летом и зимой.

Еще необходимо помнить о том, что с низкими температурами фотоэлементы контактировать не должны. Поэтому, конструкции не устанавливают прямо на землю, а закрепляют в четырех точках на высоте 50 см.

Крепить фотоэлементы во избежание повреждения рекомендуется на длинной стороне, индивидуально выбрав способ: болты (крепятся через отверстия рамки), фиксаторы и пр.

: Как подключить солнечную батарею к аккумулятору

На картинке ниже представлен комплект электростанции, состоящий из таких устройств:


  1. Поглощающих естественный свет элементов, которые преобразуют его в электрическую энергию, т.е. солнечные батареи. 
  2. Панели подсоединяются к прибору, контролирующему уровень запасенного электричества, называемому контроллером, соединенным с АКБ. Он следит за напряжением аккумулятора: при перезарядке аккумулятора в дневное время (14 Вольтах на клеммах), он автоматически отключает зарядку, а ночью, в случае разряда, т.е. предельно низкого напряжения в 11 Вольт, прекращает работу электростанции. 
  3. Накопитель сгенерированной энергии – аккумулятор. 
  4. Инвертор предназначен для изменения типа тока с постоянного на переменный, нужный для работы электрооборудования в загородном доме, бытовой техники, освещения. Для всех приборов придется выделить место. 

Для защиты от короткого замыкания рекомендуется в схему подключения добавить между всеми перечисленными устройствами предохранители.

Схема выглядит в простейшем случае следующим образом: 

Никаких сложностей, как видно, с такой схемой подключения нет. Основное – соблюдение полярности и правильное соединение штекеров (в соответствующий разъем). Если же желают использовать солнечную энергию в загородном доме одновременно со стационарной сетью, схема подключения будет выглядеть по-иному: 

Нагрузка, резервируемая в этом случае, это холодильник, котел или аварийное освещение. Под нерезервируемой понимается свет в помещении, бытовая техника и пр. Электроприборы в автономном режиме работают тем дольше, чем большую емкость имеет аккумулятор.
Разобравшись с тем, как работает схема подключения, нужно понять, как соединить панели между собой.

Варианты подключения

Не возникает вопросов при подключении одной панели: к соответствующим разъемам контроллера подсоединяют минус и плюс. Если же панелей много, их можно подсоединить:

  • параллельно, т.е. соединим между собой одноименные клеммы и, получив на выходе напряжение 12В;
  • последовательно, т.е. плюс первой соединить с минусом второй, а оставшиеся минус первой и плюс второй – к контроллеру. На выходе будет 24 В.
  • последовательно-параллельно, т.е. использовать смешанное подключение. Подразумевает такая схема, что несколько групп батарей соединены между собой. Внутри каждой из них панели соединены параллельно, а группы – последовательно. Эта схема на выходе дает самые оптимальные характеристики.

Разобраться детальнее с подключением альтернативных источников в доме поможет видео:

: Как подключить солнечную батарею к аккумулятору

Такие электростанции с помощью аккумуляторных батарей накапливают для дома заряд Солнца и сохраняют его, резервируя в аккумуляторных банках. В Америке, Японии, европейских странах применяется нередко гибридное электроснабжение.

То есть, работают две схемы, одна из которых обслуживает оборудование низковольтное, питающееся от 12 В, другая схема – отвечает за бесперебойное снабжение энергией высоковольтного оборудования, работающего от 230 В.

Достоинства конструкций

  • Бесперебойно обеспечивают загородные дома качественной электроэнергией, поскольку энергия Солнца мощная и неиссякаемая.
  • Дают возможность пользования привычным электрооборудованием благодаря инвертору, который преобразует в переменный постоянный ток, давая на выходе 230 В.
  • Электроснабжение загородного дома находится под автоматической 100% защитой.

    Надежно защищает автоматику энергосистемы контроллер, присутствующий в схеме подключения, не допускающий в темное время суток перегрузки системы.

  • Оснащение дома солнечными батареями не требует согласования проекта, поэтому сэкономить можно на оформлении его и на оплате за классическую электроэнергию, стоимость которой с каждым годом растет.
  • Продолжительный срок службы — до 30 лет.

    Поэтому их выбирают в прогрессивных странах для генерации энергии. У нас это процесс новый пока и дорогостоящий, поэтому люди стараются собирать их своими руками, что получается у них достаточно успешно.

К недостаткам относится, прежде всего, высокая цена и недостаточное число профессиональных мастеров, способных грамотно сделать расчет и выполнить монтаж.

Окупаемость установок происходит в течение 4-5 лет.

Как стало понятно, подключить загородный дом к такому источнику несложно. Главное – определить, какой должна быть на выходе нагрузка. Важно не забывать, что напрямую к контроллеру нельзя подключать инвертор, чтобы не погубить электростанцию загородного дома.

Особенности установки

К установке предъявляются определенные требования. Устройства могут монтироваться только в регионах, где достаточно солнечного света, т.е. продолжительность светового дня длится с 10 до 17 часов. В противном случае функционировать они будут не надлежащим образом.
К месту установки также есть требования. Монтаж их может быть на стене постройки, на крыше, которая должна быть крепкой, на специальных стойках. Для эффективной работы, места установки не должны затеняться.

: Установка солнечных батарей

Источник: https://motocarrello.ru/jelektrotehnologii/1453-shema-podkljuchenija-solnechnyh-batarej.html