Для дому

Принцип роботи сонячної електростанції

Зрозуміти принцип роботи електро станції для дому допоможе огляд принципу дії найпростішої схеми. 

1. Згенерована електроенергія за допомогою сонячних елементів, встановлених на даху або на спеціальній наземній конструкції, надходить через дроти до мережевого інвертора.
2. Мережевий інвертор перетворює постійний струм у змінний. Його параметри мають відповідати характеристикам мережі: 220 вольтів та 50 Герц. 
3. Далі змінний струм надходить у внутрішню енергомережу та використовується побутовими приладами.

Ще одним елементом може бути акумулятор. Він віддає електроенергію, коли потужності не вистачає. Такі ситуації розглянемо далі. Головним джерелом живлення є енергія сонячних елементів. Але існує кілька ситуацій, коли її недостатньо:

1. Вночі або під час похмурих днів система не виробляє електроенергію. 
2. При залученні майже всіх споживачів станція не може задовольнити потреби всіх приладів, при умові, що це мережева станція і потужність приладів збільшилась.

Тому найкраще у таких випадках купувати гібридну станцію, яка позбавлена розглянутих недоліків. Та до підбору кращого варіанту залучати фахівців.

Зелений тариф або куди подіти надлишок

Будинок, обладнаний стандартним лічильником та не під’єднаний до програми зеленого тарифу, буде дорівнювати надлишкову енергію до спожитої. Уникнути неприємної ситуації допомагають спеціальні пристрої. “Смарт лімітери” можуть полегшувати роботу інвертора у разі появи надлишкової енергії. Ще одним способом регулювання є використання “ваттроутерів”. Вони автоматично перерозподіляють зайве посеред резервних споживачів. До них можна віднести водонагрівачі. 

Основні елементи

Сонячні електростанції містять чотири головні елементи. Їхня справність надзвичайно важлива, щоб вся система працювала безвідмовно:

• сонячна панель;
• контролер заряду;
• акумулятор (АКБ);
• інвертор.

Розглянемо кожен елемент детальніше та з’ясуємо його роль.

Сонячна панель

Панель є основним елементом сонячної електростанції для будинку. Її головна функція — перетворення енергії сонця в електричну. До її складу входить кристалічний кремній. Він відмінно з цим справляється. Потужність залежить від кількості елементів та може варіюватися від 100 до 300 Вт. Ефективність безпосередньо залежить від зовнішніх умов:

• сонячної активності;
• інтенсивності сонячного випромінювання. 

Розглянемо технічні особливості.

Максимальна продуктивність досягається в літні місяці, коли активність сонця найвища. Але погодні умови значно впливають на продуктивність в періоди дощів та в похмуру погоду: генерація електричної енергії суттєво знижується за таких умов.

Контролер заряду

Ця частина відіграє важливу роль в управлінні потоком енергії від сонячної панелі до акумулятора. Він контролює процеси заряджання акумулятора та запобігає перегріванню.

Акумулятор (АКБ)

Існує кілька видів акумуляторів для сонячних панелей, кожен з яких має свої особливості та переваги. Розглянемо два основні види: гелеві (, літій-іонні (LiFePO4), FCP та з AGM-технологією.

1. Гелеві акумулятори складаються зі свинцевих пластин, занурених у гелеподібний електроліт. Вони відрізняються високою стабільністю та надійністю, не схильні до саморозряду, корозії та газоутворення. Також варто наголосити на можливості глибокого розряду: вони можуть витримувати розряд до 80% від місткості без шкоди для якості.
2. Літій-іонні акумулятори. Це сучасний вид акумуляторів, який використовує літій як активний матеріал. До їх переваг відносять велику місткість та можливість зберігати більше енергії при меншій вазі та розмірі. Літій-іонні акумулятори мають низький рівень саморозряду, що дозволяє зберігати заряд довше. Не містять важких металів та не виділяють шкідливих газів.
3. FCP (Flow Cell Power). Новий вид акумуляторів для сонячних панелей використовує рідкий електроліт, що циркулює між двома резервуарами. FCP може зберігати велику кількість енергії в резервуарах та видавати потрібну потужність залежно від потреби. Має високий ККД та не втрачає місткість з часом. FCP не має ризику вибуху, пожежі або витоку, використовує нетоксичний та біорозкладний електроліт.
4. Акумулятори з AGM-технологією (Absorbed Glass Mat). Цей вид використовує скловолоконний матеріал, наповнений електролітом. Акумулятори з AGM-технологією мають високу швидкість зарядки та розрядки, стійкі до вібрації та ударів, не вимагають доливання води та можуть працювати до 12 років.

Вибір акумулятора для сонячних панелей залежить від багатьох факторів. Насамперед це: вартість, місткість, потужність, температура, безпека та екологічність. Кожен вид акумулятора має свої особливості та переваги, які потрібно враховувати при виборі.

Інвертор

Інвертор перетворює постійну напругу у змінну з амплітудою 220 В. Це дає змогу використовувати побутові електроприлади. Без інвертора система обмежена у використанні напругою 12 В. Висновок: усі компоненти взаємодіють між собою, забезпечуючи надійну та стійку генерацію електроенергії..

Сонячні електростанції: види 

Сьогодні використовують три основні види, причому у кожної є особливості, переваги та недоліки. 

1. Найпоширеніший варіант – мережеві електростанції. Такі системи не вимагають наявності акумуляторів, оскільки під’єднані до основної електромережі. Таким чином надлишок віддається в основну електричну мережу і приносить прибуток власникам. Єдиний істотний недолік — у разі відключення струму в основній мережі, система не буде працювати, за умови відсутності генерації електроенергії у сонячних батареях. 
2. Автономні системи. Вони не під’єднані до громадської електромережі, тому вимагають обов’язкового встановлення акумуляторів. Електростанція повинна забезпечувати електрострумом протягом усього року, навіть у зимовий час, коли обмежений світловий період. Зазвичай система під час монтажу обходиться дорожче, оскільки присутні акумулятори.
3. Найкращий варіант — гібридна сонячна електро станція для дому. Вона поєднує в собі перший й другий варіанти, тобто наявність сонячних батарей, акумуляторів та підключення до основної мережі. Чудово працює як джерело резервного живлення, здатна накопичувати енергію, щоб використовувати вночі.

У мережевій системі надлишок йде в мережу через лічильник. Він враховує вироблення та споживання. Коли енергія не генерується, споживання перевищує виробництво, власник отримує електроенергію від мережі.

В автономній системі весь надлишок відправляють в акумулятори. Потім вони використовуються в періоди, коли сонячна система не працює. У гібридних системах акумулятори накопичують енергію для використання вночі. Такі системи також можуть отримувати живлення від мережі у випадку розрядження накопичувача

Особливості монтажу

Від правильного монтажу залежить надійність та якість роботи сонячних панелей. Саме тому цю роботу варто довірити досвідченим фахівцям. Вони знайдуть оптимальне місце для встановлення, виконають монтаж за усіма правилами та вимогами. Тільки таким чином можна гарантувати тривалий термін експлуатації та безпечність обладнання.

Багато хто бажає зекономити та самостійно встановити сонячні елементи, без допомоги фахівців. Але без досвіду це зробити неможливо: існує великий ризик вивести сонячні батареї для будинку з ладу та втрати гроші, що на них витрачені.

Як обслуговувати 

Електричні станції для дому зазвичай мають тривалу гарантію виробника від 5 років. Ці системи прості у використанні та не вимагають особливих турбот. Зазвичай одразу купується все обладнання цілком. Кожен модуль підбирають фахівці які попередньо проводять обстеження будинку та за його результатами роблять розрахунки. Потім визначають технічні характеристики кожного блоку, підбирають саме ті, які найбільше відповідають вашим вимогам. Такий підхід гарантує тривалий термін та зручність в експлуатації. 

Але сонячні модулі є основним та найбільш крихким елементом та потребують регулярного догляду. Розглянемо як правильно їх обслуговувати на прикладі поширених запитань. 

Які види діагностики необхідно проводити?

Діагностику обладнання проводять раз на рік. Особливо важливо звертати увагу: 

• на міцність кріплень;
• на справність заземлення;
• на якість ізоляції;
• на чистоту поверхні.

Проведення профілактичних робіт завжди дешевше, ніж проведення ремонтних робіт.

Чи потребують сонячні модулі миття?

Існують різні дослідження, що торкаються теми миття, та результати виявляються різними. Здебільшого вони говорять, що чистота поверхні напряму впливає на ефективність роботи панелей. Але багато залежить від активної площі, кута нахилу, природних явищ. 

Рекомендується приділяти достатньо уваги чистоті поверхні сонячних батарей. Важливо періодично проводити мийку, особливо якщо їх монтують на пласких дахах. Дощова вода не видаляє забруднення повністю, залишає плями, пил на поверхні. Регулярне миття допомагає підтримувати високу ефективність елементів.

Чи потрібно застосовувати спеціальні мийні засоби?

Засіб, яким миють скло автомобіля — найбільш ефективний. Важливо уникати абразивних мийних засобів: 

• соди;
• очисних порошків;
• паст;
• піску.

Усі перераховані речовини можуть пошкодити поверхню. У разі важкого забруднення та появи жирних плям, можна скористатися спеціальними засобами для очищення забруднених батарей. Ці мийні рідини містять речовини, які ефективно видаляють жир та стійкий бруд без залишення вапняних нальотів.

Чи можна користуватися віником, щоб змітати сміття з панелей?

Не слід використовувати віники, грубі мочалки, металеві скребки, грубі щітки для прибирання сміття. Ці предмети можуть:

• пошкодити фотоелементи;
• спричинити подряпини;
• знизити ККД.

Прибирати сніг або сухе сміття необхідно м’якою щіткою. Це запобігає пошкодженню поверхні.

Як безпечно почистити?

Під час чищення важливо дотримуватися правил безпеки. Рекомендується мати таке обладнання:

• страхувальний пояс або канат;
• покрівельну драбину для безпечного пересуватися по даху.

Чищення слід проводити в суху погоду, уникаючи робіт під час туману і за високої вологості. Перед роботою переконайтеся, що страхувальні паски надійно закріплені, взуття не ковзає. 

Якщо дах складної форми або модулі встановлені на великій висоті, варто звернутися до фахівців. Вони дотримуються всіх необхідних заходів безпеки та мають належний досвід.

Як вибрати електростанцію для приватного будинку

Щоб максимально ефективно використовувати електро станції для дому 10, 15, 20, 30 кВт, необхідно належним чином провести розрахунок її основних елементів. 

Розрахунок сумарної потужності

1. Для її визначення, необхідно розрахувати, скільки кВт-год (кіловат-годин) в середньому витрачається за добу. Розрахунок заснований на показниках електроприладів: потрібно помножити потужність кожного на кількість годин його роботи на добу та скласти отримані результати. Це покаже добове споживання у кВт-год.
2. Інший спосіб точнішого визначення споживання — використовувати дані електричного лічильника. Візьміть середньомісячне споживання у кВт-год і розділіть на 30 днів та отримайте денне споживання.

Наприклад, щоденне споживання становить 9 кВт-год (або 270 кВт-год на місяць), потрібно придбати комплект з відповідною потужністю.

Дізнатися денну норму допоможе проста формула: помножте максимальну потужність на 5 годин (припускаючи, що вони працюють на максимумі близько 5 годин на день). Для панелі 310 Вт розрахунок буде наступний: 310 Вт * 5 годин = 1550 Вт або 1,55 кВт на день. Щоб отримати необхідну потужність в 9 кВт на день буде потрібно: 9 кВт / 1,55 кВт = 5,81. Значення округляють до 6.

Розрахунок сумарної місткості акумуляторів в ампер-годинах

Щоб зберегти 9,3 кВт-год електроенергії знадобиться акумуляторна батарея. Зазвичай один повністю заряджений акумулятор на 100 ампер-годин зберігає приблизно 1 кВт-год. Тому для зберігання 9,3 кВт-год: 9,3 кВт / 1 кВт-год (на 100% заряджений акумулятор) = 9,3.

Тепер треба додати 70% для запасу. Це допоможе запобігти глибокому розряду та можливому підвищенню споживання в майбутньому: 9,3 акумулятора * 1,7 = 15,81. Значення можна округлити до 16.

Вибір контролера

Для ефективної роботи важливо вибрати контролер відповідний потужності системи та дозволяє з’єднувати сонячні панелі для будинку в послідовні блоки, забезпечуючи високовольтний вхід. 

Він має бути здатний працювати з сумарною напругою модулів. Наприклад, напруга холостого ходу однієї панелі становить 46 вольтів, а в наявності їх 6, то сумарна напруга буде: 46 В * 6 = 276 вольтів. Тому треба вибирати пристрій з можливістю роботи з напругою близькою до 276 вольтів.

Вибір інвертора

Визначення необхідної потужності інвертора станції для будинку враховує максимальне пікове навантаження. Підсумуйте показники всіх електроприладів. Наприклад: загальна потужність споживачів становить 10 кВт. Тоді виберіть інвертор, що перевищує цей показник. Це забезпечить плавну роботу всіх пристроїв.

Таким чином, дотримуючись цих кроків, навіть недосвідчений користувач зможе правильно визначити сумарну потужність сонячних панелей, місткість акумуляторів, вибрати відповідний контролер та інвертор.