Монтаж солнечных батарей

Строительство и ремонт      Постоянная ссылка | Все категории

Солнечные батареи, один из самых перспективных природных источников энергии, постепенно входят в нашу жизнь. Пока их распространение сдерживается относительно высокой стоимостью, но в обозримом будущем эта проблема наверняка будет решена.

Оборудование жилья автономной системой электроснабжения избавляет не только от платы за потребляемое электричество, но и от нежелательных сюрпризов, таких как периодическое падение напряжения в сети или полное отсутствие тока. Традиционным на сегодняшний день можно назвать вариант установки генератора с двигателем внутреннего сгорания. Однако дизельная или бензиновая электростанция шумит и выделяет вредные продукты сгорания, а стоимость ремонта приближается к стоимости нового агрегата.

Решить проблему можно с помощью ветрогенератора. Однако устанавливать его имеет смысл далеко не везде – многое зависит от расположения земельного участка. Гораздо более универсальное решение – автономная электростанция на солнечных батареях.

Ученые подсчитали, что каждый час солнце посылает на Землю энергию, равную 1 кВт на квадратный метр. И хотя КПД современных солнечных батарей пока не очень высок, их мощности вполне достаточно для полного удовлетворения бытовых потребностей жильцов дома.

Установка для преобразования энергии солнечного света в электрическую состоит из четырех основных элементов:

• солнечной батареи;

• инвертора;

• аккумулятора;

• контроллера.

Конструкция

Солнечная батарея (панель) – это фотоэлектрический генератор, принцип действия которого основан на физических свойствах полупроводников: фотоны света выбивают электроны из внешней оболочки атомов. Когда солнечный свет падает на поверхность батареи, составленную из полупроводниковых элементов, в них возникает электрический ток, направленный от освещенной стороны батареи к затемненной. В электрический ток преобразуется порядка 10% солнечной энергии. Чтобы получить необходимые параметры по току и напряжению, солнечные батареи соединяют в цени последовательно или параллельно.

Наибольшее распространение получили солнечные батареи из кремниевых элементов. Пластинки кремния (фотоэлектрические преобразователи) соединяются последовательно плоскими проводниками. Для защиты от внешних воздействий элементы закрываются специальным закаленным стеклом – просветленным и с антибликовой поверхностью. Элементы герметизируются для защиты от влаги. Стекло обрамляется рамкой из анодированного алюминиевого профиля.

Количество энергии, выработанное солнечной батареей, зависит от ее мощности, КПД, интенсивности солнечного излучения (инсоляции), угла падения солнечных лучей на плоскость батареи, температуры, высоты солнца над горизонтом, чистоты воздуха, облачности и т. д. Для расчетов берутся средние цифры по инсоляции за К) лет наблюдений.

Инвертор (преобразователь).

Солнечные батареи вырабатывают постоянный ток, в то время как в стандартной электросети используется переменный. Поэтому прежде чем подать в сеть ток, полученный от солнечных батарей, его необходимо преобразовать. Для этих целей служит инвертор – сложное электронное устройство, преобразующее постоянный ток, вырабатываемый солнечными батареями (накопленный в аккумуляторах), в однофазный переменный ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц (либо в трехфазный напряжением 380 В и частотой 50 Гц). Инверторы отличаются по таким параметрам, как мощность, напряжение входящего постоянного тока и характеристики переменного тока на выходе. Есть модели, которые работают в автономных системах либо передают энергию прямо в сеть (без аккумулирования), выполняют одно или два преобразования, а также с аналоговой или импульсной схемой.

Для эксплуатации большей по размеру станции может понадобиться установка нескольких инверторов.

Аккумуляторы применяются в автономных системах электроснабжения для накопления и хранения произведенной энергии.

На сегодняшний день наибольшее распространение получили кислотные необслуживаемые аккумуляторы с длительным сроком службы. Кроме того, используются гелевые аккумуляторы, но они дороже. У аккумуляторов автомобильного типа свои минусы: короткий срок службы, сульфатация при недостаточном заряде и расслоение электролита при хроническом недозаряде, – из-за чего их применение неоправданно. Использование таких аккумуляторов возможно только в условиях очень низких температур и при избытке солнечных батарей (чтобы обеспечить максимум заряда). При этом следует обратить внимание на конструкцию аккумуляторов: сплав свинца, олова и кальция должен быть как на положительном, так и на отрицательном электроде. Кроме того, аккумулятор должен быть необслуживаемым и, желательно, герметичным.

Контроллер – электронное устройство, предназначенное для управления работой аккумулятора. Контроллер заряда служит для управления процессом заряда аккумуляторов, контроллер разряда – процессом разрядки.

Контроллер заряда обеспечивает оптимальный режим зарядки аккумуляторов, не допускает перезаряда, в конце процесса зарядки обеспечивает импульсный режим, позволяющий довести заряд кислотного аккумулятора почти до 100%; потом отключает подачу энергии на аккумуляторы. После того как напряжение на клеммах вследствие разряда понизилось, подача энергии от солнечных батарей возобновляется. Контроллер заряда может быть встроен в инвертор.

Контроллер разряда предохраняет аккумуляторы от вредного глубокого разряда — при понижении напряжения ниже допустимого отключает нагрузку. После подзаряда аккумуляторов – вновь подключает нагрузку. Контроллеры заряда являются обязательной составной частью любого инвертора.

Выбор солнечной батареи

Главный критерий выбора – необходимая производительность. В идеальном варианте солнечные батареи должны генерировать такое количество энергии, которое расходуется потребителем за тот же период. Однако следует предусмотреть некоторый запас как по поступлению энергии (солнечные батареи), так и по хранению запасов (аккумуляторы). Кроме того, нужно учитывать и сезонные колебания в выработке солнечной энергии – инсоляцию. В Украине поступление энергии в летние месяцы в 2-2,5 раз больше, чем в зимние. Необходимо также учесть, что некоторые бытовые приборы в момент пуска потребляют энергии в 3-12 раз больше, чем во время работы.

При расчете солнечной электростанции нужно учитывать и зарядный ток, который для кислотных аккумуляторов не должен превышать 10% от емкости аккумулятора (например, для аккумулятора емкостью 200 А-ч зарядный ток должен быть не более 20 А).

В простейшем случае для получения и использования солнечной энергии необходим минимальный комплект: одна солнечная панель, один инвертор и один аккумулятор. Однако для точного расчета параметров системы лучше обратиться за помощью к специалистам.

Монтаж солнечных батарей

Основные требования, предъявляемые при монтаже: расположение по отношению к солнцу (а именно – направленность на юг) и угол наклона к горизонту (оптимальный наклон крыши должен составлять 45°). Однако допустимый разброс этих показателей достаточно широк. Установка солнечных модулей может быть произведена на крышах с наклоном от 10 до 50°, направленных на юго-восток или юго-запад. При этом очень желательно, чтобы высокие деревья или соседние строения не препятствовали доступу прямых солнечных лучей.

Вес фотогальванической (солнечной) энергетической установки не должен превышать 15% допустимой нагрузки на стропильную ферму. Крепление модулей само по себе нельзя назвать особой проблемой. Их можно крепить к стропилам различной ширины и к разным материалам перекрытий. Необходимо также учесть и особенности материала внешнего покрытия крыши.

Модули фотогальванических энергетических установок в большинстве случаев устанавливаются непосредственно на поверхности крыши, особенно в ветреных регионах. Между модулями и поверхностью крыши должен оставаться зазор для свободного прохождения потоков воздуха. Причем основание для крепления конструкции должно быть особенно стабильным. Прикинуть требуемую площадь крыши можно следующим образом: для каждого элемента мощностью в один киловатт необходимо приблизительно К) см – поверхности.

Конструкция устанавливается как минимум на 25 лет, поэтому крепление должно быть надежным. Обычно используется следующая схема крепления. К стропилам крыши посредством угловых соединительных элементов, так называемых стропильных анкеров, прикручиваются профили для крепления модулей. Сами модули крепятся к профилям с помощью специальных зажимов. При этом кровля не повреждается, все элементы кровельного покрытия остаются на своих местах. Такая установка не зависит от расстояния между стропилами кровли. Провода, идущие от установки, проводятся через отверстие, оборудованное специальным модулем, обеспечивающим герметичность, и подключаются к системе электрообеспечения дома.

Помимо традиционного монтажа (на внешней поверхности крыши) возможно, установить солнечные модули на строении по-иному. При капитальном ремонте крыши либо в новостройках можно вмонтировать модули непосредственно в поверхность покрытия крыши. В этом случае фотогальванические модули заменяют классическое покрытие. Вмонтированные в поверхность крыши модули не только выглядят красиво, но и экономят затраты непосредственно на кровельный материал.

В принципе, солнечные модули можно установить и на фасаде здания, однако это более приемлемо для производственных помещений. Для частных домов чаще всего используются именно «накровельные» конструкции. Можно упомянуть и о новинке, появившейся в продаже на Западе, но пока еще не поставляемой в Украину. – прозрачных фтогальванических модулях, которые особенно рекомендованы для зимних садов. Правда, их максимальная мощность несколько ниже, чем у таких же по размеру непрозрачных аналогов.

Помимо солнечных модулей, внутри здания необходимо установить инвертор и аккумуляторы. Для этого вполне подойдет любое помещение в доме, но лучше всего задействовать чердак или подвал.

Достоинства и недостатки

Достоинства автономной электростанции на солнечных батареях:

• портативность;

• практически неограниченный срок службы и хранения;

• отсутствие движущихся частей;

• простота обслуживания;

• отсутствие вредных для окружающей среды выделений.

К недостаткам можно отнести только относительно высокую стоимость. Однако окупается солнечная батарея довольно быстро – всего за несколько лет.

Использован материал журнала “Красивая усадьба


Наши архивы!

Строительство и ремонт
Готовые конструкции · Двери · Лестницы · Окна · Отопление · Ремонт  ·  Инструменты: Дрели · Пилы
Материалы · Кирпич, бетон и битум, пеноблоки · Кирпич, бетон, пеноблоки · Кровельные и гидроизоляционные материалы · Лакокрасочные материалы · Металлический прокат, арматура, опалубка ·  Облицовочные и отделочные материалы · Ламинат · Обои · Паркет · Полы · Потолки · Стены · Фасады · Пиломатериалы  ·  Сауны и бани  ·  Теплоизоляционные и шумоизоляционные материалы  ·  Элементы крепежа
Сантехника ·  Ванны  ·  Душевые кабины  ·  Смесители  ·  Трубы и водопровод  ·  Унитазы
Строительные словари и глоссарии  ·  Мойки высокого давления, терминология  ·  Словарь терминов пиломатериалов  ·  Словарь-справочник по пластиковым окнам
Строительные документы ·  Строительные документы в архивах

Родственные разделы
Все для дома и дачи | Безопасность дома | Дача, сад, огород | Интерьер | Мебель | Освещение

Строительство и ремонт      Постоянная ссылка | Все категории
Мы в соцсетях:




Архивы pandia.ru
Алфавит: АБВГДЕЗИКЛМНОПРСТУФЦЧШЭ Я

Новости и разделы


Авто
История · Термины
Бытовая техника
Климатическая · Кухонная
Бизнес и финансы
Инвестиции · Недвижимость
Все для дома и дачи
Дача, сад, огород · Интерьер · Кулинария
Дети
Беременность · Прочие материалы
Животные и растения
Компьютеры
Интернет · IP-телефония · Webmasters
Красота и здоровье
Народные рецепты
Новости и события
Общество · Политика · Финансы
Образование и науки
Право · Математика · Экономика
Техника и технологии
Авиация · Военное дело · Металлургия
Производство и промышленность
Cвязь · Машиностроение · Транспорт
Страны мира
Азия · Америка · Африка · Европа
Религия и духовные практики
Секты · Сонники
Словари и справочники
Бизнес · БСЕ · Этимологические · Языковые
Строительство и ремонт
Материалы · Ремонт · Сантехника