Как изготовить самодельную солнечную электростанцию. Солнечные электростанции для дома своими руками: отзывы Как построить солнечную электростанцию своими руками

Купить гелиоустановку для дома или же для дачи не составляет труда. Но цена подобных систем нередко оказывается чрезмерно завышенной. А между тем их изготовление своими руками – вовсе не такой невозможный процесс, как кажется на первый взгляд. Достаточно подобрать нужные компоненты и произвести соответствующие расчеты. Разумеется, также необходимы определенные навыки работы с электрооборудованием (для подключения аккумуляторов, инверторов и т.д.).

Что для этого нужно?

Самодельная солнечная электростанция должна состоять из нескольких главных частей. Все они вполне доступны по цене и продаются в специализированных магазинах.

Фотомодули

Прежде всего необходимы сами фотоэлементы. Их количество и площадь определяются на основе норм энергопотребления и среднесолнечной географической активности. Каждый модуль можно собрать и самостоятельно, купив только кремниевые фотоячейки. Также можно приобрести уже готовые гелиоблоки, если их параметры удовлетворяют всем требованиям.

Аккумуляторные батареи

Их наличие необходимо для предотвращения перебоев энергоснабжения. Если солнечная электростанция не объединена с другими энергоисточниками, то именно данные аккумуляторы будут поддерживать жизнеобеспечение дома в пасмурные дни.

Контроллеры заряда

Представляют собой электронные устройства, предназначенные для предохранения аккумуляторов от чрезмерной зарядки/разрядки. При полной зарядке батареи они снижают вырабатываемый солнечным модулем ток до величины, позволяющей компенсировать саморазряд. В случае же критической разрядки эти контроллеры прерывают подачу электроэнергии на бытовые устройства. Если собрать солнечную электростанцию самостоятельно и оснастить ее подобными приборами, то срок службы установки значительно увеличится.

Инверторы

Это устройства, преобразующие постоянный ток от гелиоячеек в переменный, от которого «запитано» все бытовое оборудование. Кром того, инверторы производят электричество лучшего качества, чем то, которое поступает из местных энергосетей. Как правило, изготовление солнечной электростанции своими руками подразумевает использование синусоидальных моделей. Дело в том, что такие инверторы менее дороги и идеально подходят именно для домашних сетей. Еще одно назначение этих приборов – роль своеобразного «буфера» между домашней энергосистемой и коммунальной, что позволяет передавать избыток сгенерированного электричества в общую сеть.

Кабели

Ни одна солнечная электростанция не обходится без специальных коммутационных кабелей. Для минимизации энергопотерь кабели между элементами системы должны пролегать по наиболее коротким путям и иметь соответствующее сечение (не менее 4-6мм2). Внешние кабели должны быть устойчивы ко всем погодным явлениям.

Особенности компоновки

Чтобы созданная вами солнечная электростанция работала максимально эффективно, она должна быть спроектирована по определенной схеме. Вкратце эту схему можно изобразить таким образом. Постоянный ток от фотоэлементов подается на контроллер заряда. Как правило, при этом он проходит через специальную соединительную коробку. После контроллера ток попадает на аккумуляторную батарею, и часть его используется для накопления энергии. За аккумуляторной батареей располагается инвертор, который преобразует этот постоянный ток в переменный. Далее энергопоток распределяется на бытовые нагрузки. Причем лучше всего использовать для каждой группы нагрузок свой инвертор.

Монтаж домашней солнечной станции

В первую очередь необходимо расположить на крыше дома солнечные модули. Нужно помнить, что они должны располагаться под прямым углом к падающим лучам, а отклонение не должно превышать 15°. Причем если солнечная электростанция будет функционировать круглый год, то батареи надо поместить под углом +15° относительно географической широты. Для летней эксплуатации лучше придерживаться угла -15°.

Как правило, гелиомодули устанавливаются рядами на наклонных крышах, один ряд над другим. Такой монтаж подразумевает необходимость выдерживания расстояния между рядами. Это необходимо, чтобы модули не затеняли друг друга. Данное расстояние должно составлять минимум 1,7 высоты самих фотобатарей.

Все дополнительное оборудование (инверторы, аккумуляторы, зарядные контроллеры и т.д.) лучше располагать в отдельном техническом помещении. В этом случае уменьшится длина коммутационных кабелей (а значит, и энергопотери), и собранная система будет работать эффективнее.

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

Пару слов о монтаже

Итог после нескольких недель эксплуатации

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.

>

>

>

>

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

Статья рассматривает практическое применение солнечных батарей, подробно описывает необходимые для бесперебойного электроснабжения узлы, самостоятельное подключение и настройку солнечных батарей.

Оборудование системы электроснабжения: ассортимент, характеристики

В предыдущей статье мы рассмотрели виды солнечных батарей. Но в системах генерации солнечной энергии эти элементы являются лишь первичными преобразователями. Для создания полноценной домашней электростанции нам понадобится такой комплект оборудования:

• контроллер заряда аккумуляторной батареи
• аккумуляторная батарея (АКБ)
• инвертор напряжения

Контроллеры заряда АКБ бывают двух типов: ШИМ-контроллеры (PWM-контроллеры) и ОТММ-контроллеры (MPPT-контроллеры).

ШИМ-контроллер более простое и более дешевое устройство, управляющее зарядом АКБ. КПД ШИМ-контроллера обычно выше, чем у ОТММ-контроллера в силу того, что на начальном этапе зарядки он подключает аккумулятор практически напрямую к солнечной батарее без преобразования генерируемого напряжения. ОТММ-контроллеры рекомендуют использовать с модулями с нестандартным выходным напряжением от 28 В и выше.

Экономически оправданным использование ОТММ-контроллеров будет в системах генерации номинальной мощностью более 400 Вт. Еще одно основание для использования такого контроллера — проектирование солнечной станции для круглогодичной выработки электроэнергии. В пасмурные зимние дни при зарядке аккумуляторов ОТММ-контроллер проявит себя с лучшей стороны.

Аккумулятор в системе солнечного электроснабжения играет роль буфера, накапливающего электрическую энергию.

В отличие от всего остального оборудования гелиостанции аккумулятор является расходным элементом. Поэтому чем дольше он проработает без замены, тем меньше будет срок окупаемости приобретенных вами компонентов. Чтобы АКБ прослужила долго, нужно ответственно подойти к его выбору. Основные параметры АКБ, интересующие потенциального владельца, — это:

• напряжение (Вольт, В) — в продаже есть аккумуляторы для солнечных батарей на напряжение 12, 24 и 48 В. Для небольших домашних станций мощностью 200-300 Вт вполне подходят АКБ на 12 В;
• электрическая емкость (Ампер⋅час, А⋅ч) — характеризует количество электроэнергии, которую можно аккумулировать. Соответственно, чем больше этот параметр, тем больше электросистема может проработать в автономном режиме (в пасмурную погоду или в темное время суток);
• уровень саморазряда (% от номинальной емкости) — чем ниже этот параметр, тем лучше АКБ.

Инвертор напряжения предназначен для преобразования постоянного напряжения аккумулятора в переменное напряжение сети 220 В, питающей бытовую нагрузку.

На рынке есть большой ассортимент инверторов, обладающих разнообразными функциями. Среди самых важных параметров следует отметить следующие:

• мощность инвертора;
• напряжение первичной цепи (напряжение подключаемого аккумулятора);
• наличие встроенных защит (от перегрузки, от переполюсовки аккумулятора, от короткого замыкания в нагрузке, от чрезмерного разряда аккумулятора);
• синусоидальность выходного напряжения (принципиально, если в подключаемой нагрузке есть двигатели, например, стиральные машины, холодильники, циркуляционные насосы, вентиляторы и т. п.).

Следует также отметить, что избыточное количество функций приводит лишь к удорожанию прибора и усложнению его настройки и эксплуатации.

Схема подключения оборудования гелиостанции

Сборка схемы солнечной электростанции достаточно проста. Ниже будет приведена последовательность подключений, проиллюстрированная фотографиями. Для сборки простой системы используется солнечная панель с поликристаллическими элементами, контроллер заряда и аккумулятор. Сборку начинаем с подключения кабеля к солнечной батарее.

Для батарей, которые идут в комплекте с кабелем, этот шаг не требуется. К выходным клеммам контроллера подключаем АКБ. Далее провода, идущие от панели, необходимо присоединить к входным клеммам контроллера заряда.

Все присоединения производятся по принципу «+» к «+», а «-» к «-». На входные клеммы инвертора подаем питание от аккумулятора. После включения контроллера заряда и инвертора мы видим, что генерируемое солнечной панелью электричество начинает зарядку аккумулятора.

Для того чтобы определить полярность выводов солнечной батареи, достаточно замерить напряжение на клеммах с помощью мультиметра. Если возле показаний величины напряжения стоит знак «минус», то положение черного щупа соответствует плюсовой клемме (проверьте правильность подключения щупов перед измерением). Если знак «минус» отсутствует, то положение черного щупа соответствует отрицательной клемме батареи.

Монтаж солнечных панелей и вспомогательного электрооборудования

Монтаж электрооборудования гелиостанции производится медным проводом. Сечение медного провода для одной панели стоит выбирать не менее 2,5 мм 2 . Это обусловлено тем, что нормальная плотность тока в медном проводнике 5 ампер на 1 мм 2 . То есть при сечении 2,5 мм 2 допустимый ток будет составлять 12,5 А.

При этом ток короткого замыкания панели RZMP-130-T мощностью 145 Вт составляет всего 8,5 А. При объединении нескольких панелей с параллельным подключением сечение общего выходного кабеля должно подбираться исходя из максимального суммарного тока всех панелей по вышеописанной концепции (5 А на 1 мм 2).

В продаже есть разнообразные кабели для подключения солнечных батарей. Их отличительная особенность в том, что внешняя изоляция кабеля подверглась специальной обработке и имеет повышенную стойкость к ультрафиолетовому излучению. Покупать такие кабели необязательно. Солнечные батареи можно подключить кабелем с обычной ПВХ-изоляцией, но проложить его в гофрированном рукаве, который предназначен для прокладки внешней проводки. Такой вариант обойдется на 30-40% дешевле.

Контроллер заряда АКБ и инвертор необходимо разместить в сухом помещении с комнатной температурой, например, в кладовке или прихожей. Размещать это оборудование вне помещения нецелесообразно, так как электронные узлы аппаратуры не должны подвергаться значительным колебаниям температуры и влажности. Саму аккумуляторную батарею можно разместить вместе с электроникой.

Если вы решили использовать кислотные или щелочные аккумуляторы, то следует их разместить в хорошо проветриваемом нежилом помещении, так как при их эксплуатации выделяются вредные для здоровья испарения электролита. Кроме того, в помещении с аккумуляторами не должно быть источников искровой и огневой опасности, так как выделяющиеся кислород и водород в плохо проветриваемых помещениях могут образовать взрывоопасную смесь.

Солнечная панель может устанавливаться двумя способами:

• неподвижная установка предполагает стационарное размещение панелей на крыше дома или на кронштейне, закрепленном на стене или фундаменте. При этом панели должны быть направлены на юг, горизонтальный наклон панелей должен составлять угол, равный широте местности плюс 15°. Широту вашего местоположения можно определить, например, по показаниям GPS-навигатора или в сервисе Google Maps;
• подвижная установка панелей производится на траверсу, которая способна поворачиваться азимутально (в направлении движения солнца вдоль горизонта) и зенитально, наклоняя панели для того, чтобы солнечные лучи падали на них перпендикулярно. Такая система установки позволяет увеличить КПД используемых солнечных батарей, но требует дополнительных ощутимых финансовых затрат на конструкцию траверсы, приводные двигатели и систему для их управления.

Пути повышения эффективности автономного электроснабжения

Для повышения эффективности солнечной электростанции можно идти двумя путями: увеличивать количество генерируемой электроэнергии с одной стороны и уменьшать её потребление с другой. Пути для увеличения генерируемой электроэнергии могут быть следующие:

• установка солнечных батарей на подвижную траверсу или на механизм управления зенитальным наклоном (полумера, но тоже достаточно эффективная, в основном для монокристаллических панелей);
• использование качественных аккумуляторов с малым процентом саморазряда и долгим сроком службы без значительного снижения емкости;
• регулярное техническое обслуживание системы: чистка панелей от пыли и снега, обслуживание разъемных и клеммных соединений с целью уменьшения контактных сопротивлений и, как следствие, потерь мощности.

Со стороны нагрузки энергоэффективность может быть увеличена следующим образом:

• выделение цепи низковольтного питания напрямую от аккумулятора, например, для подключения светодиодного освещения. Это позволит избежать двойного преобразования энергии в инверторе;
• отключение инвертора при отключении нагрузки на его выходе, так как инвертор, работающий вхолостую, все равно потребляет небольшое количество энергии;
• установка совместно с освещением датчиков движения с таймером, чтобы исключить досадное расходование электроэнергии из-за того, что просто забыли выключить лампу в прихожей.

Влад Тараненко,рмнт.ру