Солнечная электростанция своими руками. Подбор компонентов
Контроллер использовал простой дешевый ШИМ на 24вольта 20А. Вся солнечная электростанция выдавала до 230ватт*ч. Теперь установил 6 панелей 50ватт*ч и 2 панели 100ватт*ч. Общая мощность этих панелей составила 500 ватт*ч. Панели кстати производства Германия. Соединял панели на 24вольта, по две параллельно и потом последовательно. Напряжение рабочее 39В.
Сегодня в час дня провел первые результаты тестов, и получил почти расчетную мощность, не смотря на легкую дымку в небе. На фото панели в верхнем ряду 2шт слева немецкие по 100ватт*ч, а справа Краснодарские по 75ватт*ч, но они не подключены, так как имеют напряжение рабочей точки ниже остальных на 2 вольта.
Показания контроллера, видна зафиксированная мощность 490 ватт*ч.
>
Контроллер заряжает шесть аккумуляторов АГМ 120А*ч, я их раньше использовал не своем электромобиле. Соединил последовательно по два на 24 вольта и в параллель. От аккумуляторов энергия отбирается по средствам двух инверторов ч чистой синусоидой. Один питает только освещение по дому и прилегающих строениях, его мощность 500ватт*ч. Второй по мощнее, используется для питания мощных потребителей, он на 1,5аВт*ч с кратковременной нагрузкой до 3кВт*ч на 10сек.
Портативная солнечная батарея своими руками.
Так-же вот еще фотки солнечной переносной электростанции, сделанной для одного из знакомых. Мощность панелей 100ватт, можно перекоммутировать на зарядку аккумуляторов 12/24 вольта так-как установлен соответствующий контроллер. Но контроллер обычный, поэтому ток максимальный 6А. Ну в общем получилось неплохо, хотя очень просто.
>
>
>
>
Вернемся к основной электростанции. Вот закончил монтаж солнечных панелей на 1кВт. Так-же куплен в Китае инвертор на 3.5кВт длительной мощности, чистая синусоида. Зарядом аккумуляторов занят MPPT контроллер TS-MPPT-45. Общая емкость аккумуляторов 7кВт*ч.
>
Первые данные, показания зафиксировал где то днем, несмотря на большую температуру на улице и легкую дымку на небе электростанция выдавала 900 ватт, результат оправдал все надежды. Зимой думаю мощность побольше будет так-как у нас зимой небо чище и и низкая температура не позволит солнечным панелям перегреваться.
>
Электростанция в общем пока работает отлично, хотя дом и подключен к центральной электросети, но освещение в доме сейчас полностью питается от солнечной энергии. Еще вот недавно на сутки вырубали электричество, какие-то ремонтные работы, вокруг ни огонька, у одного у меня свет во всех окнах горел весь вечер. Кстати отдача от панелей не только 1-2 часа в день полная, а практически все светлое время суток, даже при косвенном падении солнца панели дают мощность больше 50% от возможной. Статья написана по материалам >>источник
В 2017 году я установил на участке одну солнечную батарею мощностью 260Вт для выработки электроэнергии. В июне выработка панели составила 34кВт электроэнергии, что в 4.5 раза превысило её нормативную мощность.
Кому подойдет домашняя солнечная электростанция
- Тем, у кого на участке нет электричества. Солнечные батареи смогут автономно обеспечивать объект электроэнергией. В качестве альтернативы также можно рассматривать ветряк (для которого должна быть соответствующая роза ветров) или дизельный генератор (который не очень удобен в эксплуатации и неэкономичен).
- Также солнечную станцию можно рассматривать как инвестицию, чтобы на фоне постоянно растущих тарифов в будущем меньше платить за электроэнергию. К тому же срок службы батарей очень большой, а солнце светит всегда.
- И последний вариант — всем, кто хочет заработать. В Украине существует закон о зеленом тарифе, согласно которому государство выкупает выработанную электроэнергию с помощью по особой цене.
Как устроена солнечная батарея
Солнечная батарея (или ФЭМ – фотоэлектрический модуль) работает за счет кремниевых элементов, которые преобразовывают световую энергию в электрическую (в отличие от , которые работают за счет солнечного тепла).
Сзади у панели есть выход двух кабелей, которые подключатся на инвертор или аккумулятор, в зависимости от схемы использования (об этом далее подробнее).
Как подключить, если на участке нет электричества
Если участок не подключен к сети, то главная задача — накапливать электроэнергию, чтобы использовать её в будущем по мере необходимости.
Какое оборудование понадобится:
- Солнечные батареи.
- Аккумулятор для накопления заряда.
- Контролер заряда (чтобы контролировать ток заряда аккумулятора).
- Преобразователь в 220В. По умолчанию солнечная панель выдает 12В, 24В, тогда как большинство электроприборов подключаются к 220В. Если вы используете приборы, работающие от 12В, то преобразователь не понадобится.
- Оборудование для фиксации и крепежа самой батареи.
Самый простой вариант, «своими руками»
Самый примитивный, но рабочий вариант «для дачи»: солнечная батарея + аккумулятор, которые соединяются между собой клеммами. В таком виде станция уже готова к эксплуатации и её можно даже не ставить на крышу, а просто установить на землю. Электроэнергия будет накапливаться на аккумуляторе, от которого можно зарядить телефон, подключить освещение и т.д.
Такую станцию очень легко собрать своими руками. Достаточно просто купить аккумулятор (подойдет даже обычный автомобильный), солнечная батарея, провода и клеммы. Если вы приезжаете на дачу только по выходным, то станция может быть переносной, так как легко разбирается и прячется (или увозится с собой).
Более сложная реализация
Схема для повседневной эксплуатации и разводкой по розеткам. Солнечные батареи устанавливают на крышу (или отдельную металлическую конструкцию), а кабель от них прокладывают к аккумулятору, от которого электричество через преобразователь поступает на розетки.
По мере необходимости станцию легко масштабировать, подключая дополнительные батареи и аккумуляторы.
Как подключить, если на участке есть электричество
Если участок подключен к сети, то установка солнечной электростанции сделает дом более энергонезависимым, позволит сократить затраты на электроэнергию и даже заработать на этом благодаря зеленому тарифу.
В этой схеме подключения отсутствует аккумулятор, так как не нужно накапливать электроэнергию (но если вы хотите иметь резервный источник питания на случай выключения света, то аккумулятор необходим).
Для подключения такой станции нужна только солнечная батарея (или несколько), которая через сетевой инвертор подключается в розетку. В таком виде станция уже готова к работе. Батарея вырабатывает электричество и вы сразу же его потребляете для внутренних нужд: работы холодильника, освещения, чайника и т.п.
Например, выработка станции в сутки — 1кВт электроэнергии, а здание суммарно потребляет 5кВт. По факту из сети вы берёте лишь 4кВт. Но если станция вырабатывает в сутки 5кВт, а вы реально потребляете только 2кВт, то остаток (3кВт) сгорает. В этом случае можно подключить и продавать разницу государству по более высокой цене, либо же поставить аккумулятор и накапливать избыток на него.
Сейчас существуют компании которые подключают зеленый тариф «под ключ». Начиная от подбора и установки станции, до заключения договора с ОБЛЭНЕРГО.
Реальная выработка солнечной электростанции для дома
Выработка зависит от мощности и угла наклона панелей, интенсивности солнца и продолжительности светового дня.
Между собой батареи отличаются площадью, что отражается на их мощности. Это может быть 10Вт, 100Вт, 150Вт, 260Вт и так далее. Однако реальная выработка панели обычно выше её номинальной мощности, так как необходимо учитывать коэффициент интенсивности солнца. В южных регионах солнце светит сильнее и дольше, а в северных слабее и меньше, поэтому одна и та же панель вырабатывает разное количество электроэнергии.
Пример из практики
Это график выработки электроэнергии одной панелью мощностью 260Вт за июнь 2018 года. Суммарная выработка станции за месяц — 34,89 кВт. Из расчета, что номинальная месячная мощность батареи — 7,8кВт (260Вт Х 30 дней), её фактическая мощность оказалась в 4.5 раза выше (поправочный коэффициент). Летом он больше, зимой – меньше или вообще отсутствует.
Из графика видно, что выработка непостоянна и присутствуют резкие спады – это пасмурные дни, когда световой день короче, а солнечная активность очень слабая. Худшая производительность была зафиксирована 17.06 — около 0.4кВт, а максимальная 25.06 — около 1.4кВт.
А вот так выглядит выработка солнечной батареи по часам в течение дня:
Выработка начинается ближе к 9 утра, достигает пика к 13:00, затем постепенно снижается и прекращается около 19:00. В течение дня есть небольшие провалы — когда солнце было закрыто облаками. 
Примерно с 13:00 до 15:00 выработка электроэнергии была нестабильна из-за облачности. Но и это не сильно сказалось на итоговой производительности станции — 1.32кВт. 
В течение дня было множество провалов, что и отразилось на итоговой выработке станции — 0.98кВт. 
А это пасмурный дождливый день, когда солнечная активность очень слабая и выработка в течение дня составила 0.45кВт.
Из этого можно сделать вывод, что целиком полагаться на солнечную электроэнергию сложно. Производительность станции сильно зависит от интенсивности солнца и даже летом она может быть непостоянна из-за пасмурной погоды.
Угол наклона солнечной батареи
Панель вырабатывает максимум электроэнергии тогда, когда солнечные лучи падают на неё под прямым углом. В этом случае лучи практически не отражаются и потери энергии минимальны. Но так как солнце в течения дня постоянно движется и меняет высоту, то поддерживать постоянным угол падения в 90° сложно.
Для этого существуют специальные механизмы, которые поворачивают панель вслед за солнцем в течение дня и изменяют угол её наклона, что дает максимально возможную выработку электроэнергии. Однако для домашней станции они нецелесообразным: при малой мощности станции дополнительные 5-15% электричества не покроют затраты на их установку.
Поэтому рекомендуется универсальное положение солнечной панели: для северного полушария направление на юг (которое охватывает максимальную траекторию движения солнца) и угол наклона в 30 ° на лето и 60 ° на зиму. Либо же средний вариант в 45 °, если панель работает круглый год.
Как рассчитать мощность электростанции на солнечных батареях
Оттолкнуться нужно от того, сколько электроэнергии вам нужно для нормального функционирования здания. Самый простой способ — выписать все эл. приборы, которые вы планируете использовать, время их работы и потребляемую мощность.
Пример:
- Холодильник: 100Вт – 24ч – 2400Вт
- Освещение: 100Вт – 5ч – 500Вт
- Чайник: 15мин – 1,5кВт – 0,03кВт
- Стиральная машина:
- Ноутбук:
- Итого: 3кВт
3кВт — это мощность, которую должна производить солнечная электростанция для нормальной жизнедеятельности здания. Т.е. понадобится 12 панелей мощностью по 260Вт. На практике их производительность будет выше (при коэффициенте солнечной активности 4.5 суточная выработка станции составит 14кВт), однако мы отталкиваемся от самого пессимистичного сценария, при котором каждый день — пасмурный. Также учитывайте: если вы не подключены к зеленому тарифу или не запасаете энергию на аккумулятор, то избыток будет сгорать.
Если вы устанавливаете солнечную электростанцию для заработка на зеленом тарифе, то начать можно с любой мощности и постепенно её наращивать.
Заключение
Солнечные электростанции для дома решают две основные задачи:
- могут обеспечивать электроэнергией участок, который не подключен к сети. В самом простом варианте вам понадобится только панель, аккумулятор и контролер заряда, которые уже способны генерировать электроэнергию. Также возможна более сложная реализация, когда станция генерирует электричество и через инвертор передает его в розетки. В этой схеме дополнительно необходим преобразователь из 12В в 220В.
- служить инвестицией и источником дохода. В Украине существует закон о зеленом тарифе, согласно которому государство готово покупать у населения электроэнергию, выработанную на альтернативных источников энергии, по более высокому тарифу. Другими словами: каждый может установить в доме солнечную электростанцию и продавать электроэнергию государству.
Производительность станции зависит от мощности панели и коэффициента интенсивности солнца. Для южных регионов, где солнце светит долго и интенсивно, выработка панелей может быть в 4.5 — 5 раз больше номинала. Зимой коэффициент практически отсутствует.
При пасмурных днях даже летом выработка сильно падает. Поэтому целиком полагаться на солнечную энергию не стоит (особенно если у вас автономное энергообеспечение объекта) и не лишним будет иметь резервный источник, например — дизельный генератор.
Все про солнечную электростанцию для дома: подключение, реальная выработка, подключение, особенности
Решил представить вашему вниманию статью о том, как сделать солнечную электростанцию своими руками .
Конструкция отличается от подобных электростанций улучшенной электронной начинкой :
- аккумуляторы имеет большую емкость;
- эффективный контроллер заряда;
- улучшенная электрическая безопасность;
- больше выходов;
- цифровые дисплеи показывают количество потребленной и генерированной электроэнергии.
Если вы хотите изготовить электростанцию или просто вас заинтересовало строение данного устройства, то тогда вам будет интересна данная статья.
Шаг 1: Что необходимо для того, чтобы построить такую систему
Первое, что нужно сделать, приступая к планированию проекта – это определиться , какую мощность вы желаете получить от системы. Обеспечить электроэнергией весь дом, было бы замечательно, но тогда эта система будет дорогой и утратить свою мобильность. Моя электростанция может обеспечивать энергией лишь небольшие ЖК-телевизор, пару 12 Вт энергосберегающих лампочек, цифровой ресивер, проигрыватель компакт-дисков и радиоприемник. Также есть возможность заряжать мобильные телефоны и другие маломощные устройства.
Очень важно определить цены на компоненты, что будут использоваться в проекте. Хотелось сделать все как лучше, поэтому остановил выбор на контроллере PS-30M 30 Amp Morningstar Charge.
Этот контроллер заряда использует широтно-импульсный модулятор для плавной подзарядки батареи, после полной зарядки системы.
Для батарейного блока было приобретено два Trojan T-105 , в одном 6 В , а суммарный вольтаж 12 В и 225 Aч . Ёмкость аккумулятора огромная и достаточная для питания большего количества электроприборов.
Важность выбора основных элементов системы заключается в том, что их параметры необходимы для расчета величины генерированной энергии. ЖК-телевизор и ресивер потребляют 2,2 А постоянного тока на 12 В, энергоэффективное освещение потребляет всего 1 А для 12 Вт лампочки. В то время, как телефон/ GPS во время зарядки потребляет в разы меньше энергии.
Пользуясь телевизор по 3 часа в день, он будет потреблять 6.6 Aч. Освещение в течении 4-5 часов потребляет до 4 Aч, в то время как зарядка портативных устройств потянет на 2 Aч. Суммарная величина будет 12.6 Aч. Заряд батареи глубокого цикла не должен опускаться ниже 50% от полной ёмкости. Для продления срока службы батарей в работе следует использовать меньший цикл разрядки. Поэтому батареи с 30Aч будет достаточно.
В моем регионе на земля солнечный свет падает в течении 6 часов . Поэтому для восстановления заряда батарей потребуется 50 Вт с солнечных панелей и приблизительно 5 часов солнечной активности.
Воспользовавшись формулой мощности Вт = В*А , рассчитаем среднею величину тока с солнечной панели при максимальной мощности 50 Вт/17 В = 2.94 А
Для того, чтобы зарядить батареи при использовании солнечных панелей необходимо затратить 13 Aч / 2.94 А = 4.76 часа прямого солнечного света.
В реальном мире все будет по-другому:
- Панели закрыты защитными покрытиями;
- Пасмурная погода;
- Температура батарей;
- Сечение проводов;
- Длина проводки;
- Другие потери.
Поэтому эффективнее использовать аккумулятор с большим емкостным зарядом. В таком случае можно использовать такую систему несколько раз, без последствий для её элементов, если погодные условия на следующий день не будут подходить для эффективной зарядки с помощью солнечных панелей. 225 Aч хватит с излишком, но лучше иметь больше, чем нужно.
Шаг 2: Планируем проект
Следующий шаг заключается в планировании того, как будет выглядит проект. Экспериментируя с вариантами дизайна установки, были проработаны различные конструкции. Для проектирования пользовались программой Microsoft Word. Это поможет понять расстановку компонентов и проявит аспекты дизайна, которые не будут функциональными.
Было приобретено два Turnigy ваттметра , что наиболее часто используются в авиа моделировании. Эти индикаторы с интеллектом показывают напряжение, силу тока, ватт-часы, ампер-часы, минимальное напряжение и максимальное значение потребляемого тока, что идеально подходят для использовании в системе солнечных панелей. Используя один прибор можно будет контролировать, сколько ватт энергии и сколько ампер-часов в сутки производят солнечные панели, а другой – сколько ватт используется и какой ёмкостной заряд остался в батареях.
После различных вариантов по компоновке элементов, что смонтированы в отдельных отсеках, внешних и внутренних аккумуляторных батарей, широких и узких установок, был принят вариант с наклонной приборной панелью, вертикально установленным контроллером заряда и отдельным батарейным блоком для удобства транспортировки.
Шаг 3: Изготавливаем кожух батарейного блока
Первым этапом будет создание внешнего блока батарей. Для строительства использовалась 12 мм ДСП , общая масса конструкции вместе с батареями составила 56 кг . Ролики и ручки установлены для перемещения установки.
Имея размеры установки, расчертим большом лист ДСП. После чего вырезаем элементы тумб и собираем их, как показано на изображениях.
Шаг 4: Основной блок
После того, как был собран батарейный блок, пришло время построить основную часть. Повторяем процедуру: большой лист ДСП размечаем его по размерам. Вырезаем все с помощью пилой по дереву .
Это самый простой способ, чтобы вырезать длинные прямые линии. Таким образом, большой кусок ДСП разбивается на более мелкие куски, которыми легко управлять. После использования пилы по дереву, необходимо воспользоваться наждачной бумагой для снятия заусенцев.
Вместо пилы, можно использовать электролобзик , с ним работа пойдет быстрее и легче, но линии от лобзика могут быть не такими ровными.
После того, как все элементы панелей вырезаны, необходимо проверить соответствие размеров и форм разработанному плану-модели. Для каркаса устройства используем бруски 20*20 мм , для их соединения воспользуемся 30 мм шурупами.
После завершения основной конструкции, приступаем к монтажу электронных компонентов. Сначала устанавливаем разъёмы на переднюю панель, так как они легче монтируется. Соединением два гнезда для вилок и три для автомобильной зарядки, что наиболее подходят для питания устройств непосредственно от 12 В.
Следующее, что подключаем:
- Переключатели;
- Радио;
- Контроллеры заряда;
- Счетчики.
Счетчики поставляемые Turnigy заключены в пластиковый корпус, который легко снимается, путем выкручивания четырех маленьких винтов. ЖК-дисплеи счетчиков припаяны непосредственно к плате, это означает, что не надо возиться с припаиваем шлейфа от дисплея к контактным площадкам на микросхеме.
Для защитных дисплеев счетчиков воспользуемся 3 мм оргстеклом . Для его резки можно воспользоваться ножом или пилой по металлу . Рамы защитных стекол монтируются на передней панели и закрепляться с помощью горячего термоклея .
В проекте используются хромированные металлические переключатели с двумя положениями работы. Красочные светодиодные кольца подсвечивают гнезда 12 В зарядки.
Контроллер заряда просто прикручен к задней панели с помощью болтов. Наиболее дорогим элементом проекта выступают батареи, поэтому за ними нужен особый уход.
Задняя часть блока выступает основой для множества портов, восьми входов/выходов для радио, включая четыре акустических выхода, два выхода предусилителя, 1 вход для микрофона и 1 выход для сабвуфер.
Солнечная энергия это уже дано не новшество, а реальность, которая на сегодняшний день доступна почти каждому.
В этом мастер-классе я покажу вам как сделать полностью автономную систему электропитания гаража. Хотя в гараже имеется стационарная электрическая сеть, но я решил от неё отказаться, так как слишком большие перебои в её работе… Часто света по долгу нет.
Одним из главных плюсов солнечной электростанции является её полная автономность и независимость. Учитывая то что я не целые сутки нахожусь в гараже, то мощности моей системы хватает с головой для всех нужд.
Я использовал мощную солнечную батарею мощность 100Вт, поэтому аккумулятор способен заряжаться даже в пасмурную погоду. Конечно, хватило бы солнечной панели и на 10Вт, но я решил взять с запасом, на случай если вдруг придется увеличивать мощность всей системы.
Что же обеспечивает солнечная система?
- - Светодиодный свет в гараже. Учитывая потребляемый ток светодиодными лентами (не более 2 А) время непрерывного свечения будет где-то 25 часов, что в два раза больше чем нужно, учитывая среднюю продолжительность ночи 12 часов.
- - Сеть с тремя розетками на 220 В с нагрузочной способностью 400 Вт. Используется инвертор для преобразования тока. На выходе стабильное синусоидальное напряжение. Плюс в инверторе имеются два USB входа для питания мобильных устройств, с током до 3,1 А.
- - Свет включается автоматически при поднятии ворот, что очень удобно, особенно в ночной период.
Все элементы автономной системы электропитания куплены, за исключением распределительных коробок, труб для проводов и т.п.
Я привожу список со ссылками на магазин:
Панель солнечных 100 Вт готовая, можно конечно собрать самому, но я купил –
Контроллер зарядки -
Аккумуляторная батарея 12 В 100 АЧ – в ближайшем автомагазине.
Клеммы для аккумулятора -
Инвертор 400 Вт -
Геркон с магнитом -
Светодиодная лента –
Схема солнечной электростанции
Солнечная панель и аккумулятор подключены к контроллеру. Контроллер управлять зарядкой аккумулятора, дает оптимальный ток и не дает полностью разряжаться. Светодиодные ленты и инверторы подключены на выход контроллера.
Чтобы сделать автоматическое включение света я использовал геркон. Так как светодиодные ленты потребляют ток около 2-х ампер, то их нельзя коммутировать герконом, нужно будет добавить реле, которое возьмет всю нагрузку на себя.
Со схемой, думаю, вопросов не возникнет.
Пару слов о монтаже
Вся система сортирована по стандарту. Провода упакованы трубы, соединители в распределительные коробки.
На фото видно, как крепится герконовый датчик с подвижным магнитом на самих воротах.
Светодиодные ленты просто натянуты и крепится в специальных клипсах.
Отдельно хотеться рассказать про установку солнечной панели. В крыше сверлится отверстие, в который вставляется кусок трубы. Чтобы исключить любое затекание воды, кусок торчит из крыши сверху на небольшом расстоянии. Герметизируем и обмазываем его жидким битумам или гудроном. Подключаем панель, пропускаем провода через эту трубку. Кладём панель горизонтально и промазываем края так же жидким битумом. Всё получилось герметично. Крыша имеет не большой уклон, и вода в любом случае будет скатываться с неё.
Ещё раз скажу, что система полностью автономна и в обслуживании не нуждается. Если только необходимо периодически проверять аккумуляторную батарею.
Итог после нескольких недель эксплуатации
Солнечная электростанция себя отлично зарекомендовала. Её можно сделать для дачи, сарая и др. В общем туда, где нет подвода электричества. Вы можете сами сделать электростанцию на любую мощность и больше ни от кого не зависеть.Очень здорова ни от кого не зависеть.
