1. Кому підійде домашня сонячна електростанція
2. Як влаштована сонячна батарея
3. Як підключити, якщо на ділянці немає електрики
4. Як підключити, якщо на ділянці є електрика
5. Реальна вироблення сонячної електростанції для будинку
6. Приклад з практики
7. Кут нахилу сонячної батареї
8. Як розрахувати потужність електростанції на сонячних батареях
9. висновок

У 2017 році я встановив на ділянці одну сонячну батарею потужністю 260Вт для вироблення електроенергії. У червні вироблення панелі склала 34кВт електроенергії, що в 4.5 рази перевищило її нормативну потужність.

Далі я розповім про те, як працює сонячна електростанція, з яких елементів складається, кому підійде і як її підключити. Крім того, поділюся реальною статистикою вироблення однієї панелі.

Кому підійде домашня сонячна електростанція

1. Тим, у кого на ділянці немає електрики. Сонячні батареї зможуть автономно забезпечувати об'єкт електроенергією. В якості альтернативи також можна розглядати вітряк (для якого повинна бути відповідна троянда вітрів) або дизельний генератор (який не дуже зручний в експлуатації і неекономічний).
2. Також сонячну станцію можна розглядати як інвестицію, щоб на тлі постійно зростаючих тарифів в майбутньому менше платити за електроенергію. До того ж термін служби батарей дуже великий, а сонце світить завжди.
3. І останній варіант - всім, хто хоче заробити. В Україні існує закон про зелений тариф, згідно з яким держава викуповує вироблену електроенергію за допомогою альтернативних джерел енергії по особливій ціні.

Як влаштована сонячна батарея

Сонячна батарея (або ФЕМ - фотоелектричний модуль) працює за рахунок кремнієвих елементів, які перетворюють світлову енергію в електричну (на відміну від сонячних колекторів , Які працюють за рахунок сонячного тепла).

Ззаду у панелі є вихід двох кабелів, які підключаться на інвертор або акумулятор, в залежності від схеми використання (про це далі докладніше).

Як підключити, якщо на ділянці немає електрики

Якщо ділянка не підключений до мережі, то головна задача - накопичувати електроенергію, щоб використовувати її в майбутньому в міру необхідності.

Яке обладнання знадобиться:

• Сонячні батареї.
• Акумулятор для накопичення заряду.
• Контролер заряду (щоб контролювати струм заряду акумулятора).
• Перетворювач в 220В. За замовчуванням сонячна панель видає 12В, 24В, тоді як більшість електроприладів підключаються до 220В. Якщо ви використовуєте прилади, що працюють від 12В, то перетворювач не знадобиться.
• Устаткування для фіксації та кріплення самої батареї.

Найпростіший варіант, «своїми руками»

Найпримітивніший, але робочий варіант «для дачі»: сонячна батарея + акумулятор, які з'єднуються між собою клемами. У такому вигляді станція вже готова до експлуатації і її можна навіть не ставити на дах, а просто встановити на землю. Електроенергія буде накопичуватися на акумуляторі, від якого можна зарядити телефон, підключити освітлення і т.д.

Таку станцію дуже легко зібрати своїми руками. Досить просто купити акумулятор (підійде навіть звичайний автомобільний), сонячна батарея, проводи й клеми. Якщо ви приїжджаєте на дачу лише у вихідні, то станція може бути перенесений, так як легко розбирається і ховається (або відвозиться з собою).

Складніша реалізація

Схема для повсякденної експлуатації і розводкою по розеток. Сонячні батареї встановлюють на дах (або окрему металеву конструкцію), а кабель від них прокладають до акумулятора, від якого електрику через перетворювач надходить на розетки.

У міру необхідності станцію легко масштабувати, підключаючи додаткові батареї та акумулятори.

Як підключити, якщо на ділянці є електрика

Якщо ділянку підключений до мережі, то установка сонячної електростанції зробить будинок більш енергонезалежною, дозволить скоротити витрати на електроенергію і навіть заробити на цьому завдяки зеленим тарифом.

У цій схемі підключення відсутня акумулятор, так як не потрібно накопичувати електроенергію (але якщо ви хочете мати резервне джерело живлення на випадок вимкнення світла, то акумулятор необхідний).

Для підключення такої станції потрібна тільки сонячна батарея (або декілька), яка через мережевий інвертор підключається в розетку. У такому вигляді станція вже готова до роботи. Батарея виробляє електрику і ви відразу ж його споживаєте для внутрішніх потреб: роботи холодильника, освітлення, чайника і т.п.

Наприклад, вироблення станції на добу - 1 кВт електроенергії, а будівля сумарно споживає 5кВт. За фактом з мережі ви берете лише 4 кВт. Але якщо станція виробляє на добу 5 кВт, а ви реально споживаєте тільки 2кВт, то залишок (3кВт) згоряє. В цьому випадку можна підключити зелений тариф і продавати різницю державі за вищою ціною, або ж поставити акумулятор і накопичувати надлишок на нього.

Зараз існують компанії які підключають зелений тариф «під ключ». Починаючи від підбору і установки станції, до укладення договору з ОБЛЕНЕРГО.

Реальна вироблення сонячної електростанції для будинку

Вироблення залежить від потужності і кута нахилу панелей, інтенсивності сонця і тривалості світлового дня.

Між собою батареї відрізняються площею, що відбивається на їх потужності. Це може бути 10Вт, 100Вт, 150Вт, 260Вт і так далі. Однак реальна вироблення панелі зазвичай вище її номінальної потужності, так як необхідно враховувати коефіцієнт інтенсивності сонця. У південних регіонах сонце світить сильніше і довше, а в північних слабше і менше, тому одна і та ж панель виробляє різну кількість електроенергії.

Приклад з практики

Це графік вироблення електроенергії однією панеллю потужністю 260Вт за червень 2018 року. Сумарна вироблення станції за місяць - 34,89 кВт. З розрахунку, що номінальна місячна потужність батареї - 7,8кВт (260Вт Х 30 днів), її фактична потужність виявилася в 4.5 рази вище (поправочний коефіцієнт). Влітку він більше, взимку - менше або взагалі відсутня.

З графіка видно, що вироблення непостійне і присутні різкі спади - це похмурі дні, коли світловий день коротший, а сонячна активність дуже слабка. Найгірша продуктивність була зафіксована 17.06 - близько 0.4кВт, а максимальна 25.06 - близько 1.4кВт.

А ось так виглядає вироблення сонячної батареї по годинах протягом дня:

Вироблення починається ближче до 9 ранку, досягає піку до 13.00, потім поступово знижується і припиняється близько 19:00. Протягом дня є невеликі провали - коли сонце було закрите хмарами.
Приблизно з 13:00 до 15:00 вироблення електроенергії була нестабільна через хмарність. Але і це не сильно позначилося на підсумковій продуктивності станції - 1.32кВт.
Протягом дня було безліч провалів, що і відбилося на підсумковій виробленні станції - 0.98кВт.
А це похмурий дощовий день, коли сонячна активність дуже слабка і вироблення протягом дня склала 0.45кВт.

З цього можна зробити висновок, що цілком покладатися на сонячну електроенергію складно. Продуктивність станції сильно залежить від інтенсивності сонця і навіть влітку вона може бути непостійна через похмурої погоди.

Кут нахилу сонячної батареї

Панель виробляє максимум електроенергії тоді, коли сонячні промені падають на неї під прямим кутом. В цьому випадку промені практично не відображаються і втрати енергії мінімальні. Але так як сонце в перебігу дня постійно рухається і змінює висоту, то підтримувати постійним кут падіння в 90 ° складно.

Для цього існують спеціальні механізми, які повертають панель слідом за сонцем протягом дня і змінюють кут її нахилу, що дає максимально можливу вироблення електроенергії. Однак для домашньої станції вони недоцільним: при малій потужності станції додаткові 5-15% електрики не покриють витрати на їх установку.

Тому рекомендується універсальне положення сонячної панелі: для північної півкулі напрямок на південь (яке охоплює максимальну траєкторію руху сонця) і кут нахилу в 30 ° на літо і 60 ° на зиму. Або ж середній варіант в 45 °, якщо панель працює цілий рік.

Як розрахувати потужність електростанції на сонячних батареях

Відштовхнутися потрібно від того, скільки електроенергії вам потрібно для нормального функціонування будівлі. Найпростіший спосіб - виписати всі ел. прилади, які ви плануєте використовувати, час їх роботи і споживану потужність.

приклад:

• Холодильник: 100Вт - 24г - 2400Вт
• Освітлення: 100Вт - 5ч - 500Вт
• Чайник: 15хв - 1,5 кВт - 0,03кВт
• Пральна машина:
• ноутбук:
• ...
• Разом: 3 кВт

3кВт - це потужність, яку повинна проводити сонячна електростанція для нормальної життєдіяльності будівлі. Тобто знадобиться 12 панелей потужністю по 260Вт. На практиці їх продуктивність буде вище (при коефіцієнті сонячної активності 4.5 добовий виробіток станції складе 14кВт), проте ми відштовхуємося від самого песимістичного сценарію, при якому кожен день - похмурий. Також враховуйте: якщо ви не підключені до зеленого тарифу або не запасайтеся про енергію на акумулятор, то надлишок буде згоряти.

Якщо ви встановлюєте сонячну електростанцію для заробітку на зелений тариф, то почати можна з будь-якої потужності і поступово її збільшувати.

висновок

Сонячні електростанції для будинку вирішують дві основні задачі:

• можуть забезпечувати електроенергією ділянку, який не підключений до мережі. У найпростішому варіанті вам знадобиться тільки панель, акумулятор і контролер заряду, які вже здатні генерувати електроенергію. Також можлива більш складна реалізація, коли станція генерує електрику і через інвертор передає його в розетки. У цій схемі додатково необхідний перетворювач з 12В в 220В.
• служити інвестицією і джерелом доходу. В Україні існує закон про зелений тариф, згідно з яким держава готова купувати у населення електроенергію, вироблену на альтернативних джерел енергії, за більш високим тарифом. Іншими словами: кожен може встановити в будинку сонячну електростанцію і продавати електроенергію державі.

Продуктивність станції залежить від потужності панелі і коефіцієнта інтенсивності сонця. Для південних регіонів, де сонце світить довго і інтенсивно, вироблення панелей може бути в 4.5 - 5 разів більше номіналу. Взимку коефіцієнт практично відсутня.

При похмурих днях навіть влітку вироблення сильно падає. Тому цілком покладатися на сонячну енергію не варто (особливо якщо у вас автономне енергозабезпечення об'єкта) і не зайвим буде мати резервне джерело, наприклад - дизельний генератор.