Установка солнечных батарей на крышу: этапы монтажа
Не каждый хозяин частного дома решится устанавливать солнечную электростанцию своими руками. Источник сомнений — возможные ошибки при монтаже и затраты времени. Чтобы все элементы работали слаженно и эффективно, потребуется большая внимательность и знание основ работы с электроэнергией.
Безусловно, специалисты установят систему гораздо быстрее, а в случае неполадок гарантируют ремонт, однако их работа стоит недешево, что все чаще заставляет хозяев устанавливать конструкцию самостоятельно.
Прежде всего с учетом ранее оговоренных нюансов следует выбрать место для размещения солнечных панелей системы. В настоящее время рабочими считаются несколько вариантов.
Виды креплений
- На крыше частного дома (угол ската не более 40 градусов). Если угол выше, создается конструкция из профилей, поддерживающих систему панелей под нужным наклоном;
- на плоской крыше потребуется также установить каркасную конструкцию, чтобы солнечные панели находились под углом от крыши;
- на стене солнечные батареи устанавливаются не часто, но при совпадении необходимых характеристик это возможно сделать с помощью надежного профиля из рам;
- на опоре, расположенной на земле. Как правило, такое крепление для солнечных панелей своими руками ставят в снежных регионах, где классическое расположение на крыше не подходит;
- на балконах многоквартирного дома также можно установить панели для мини-электростанции. Обычно они крепятся на козырьке.
Все профили и панели должны быть закреплены максимально прочно и не двигаться!
Особенности электрики
Система работает следующим образом: от солнечных панелей через контроллер и аккумуляторы энергия переводится в инвертор, откуда поступает к электрическим приборам.
Запрещено подключать инвертор напрямую к контроллеру.
Правильно соединить между собой элементы системы очень важно. В зависимости от выходного напряжения солнечных панелей и мощностей контроллера и аккумуляторов используются несколько видов подключений: параллельная схема (плюс к минусу), последовательная (плюс к плюсу, минус к минусу) и смешанная. . Рекомендуется между всеми элементами системы (контроллером, аккумуляторами и инвертором) установить предохранители
При возможном коротком замыкании именно они защитят всю систему.
Рекомендуется между всеми элементами системы (контроллером, аккумуляторами и инвертором) установить предохранители. При возможном коротком замыкании именно они защитят всю систему.
Создайте систему вентиляции для аккумуляторного отсека.
Соблюдайте полярность и подключайте штекеры в нужные разъемы.
Ошибки при подключении солнечной электростанции вручную
Чувствительные полупроводниковые элементы, из которых созданы фотоэлектрические модули, требуют бережного к себе отношения. Собственноручно собрать работающую и эффективную частную электростанцию на солнечном источнике энергии может только очень внимательный мастер.
Один неправильно присоединенный кабель приведет к поломке или возгоранию, гарантия в таком случае не предусмотрена.
Ни в коем случае не используйте материалы для каркаса низкого качества. Каркас должен выдержать ветер и первые последствия снегопадов, быть прочным и устойчивым. Не используйте черные металлы, чтобы не возникало потеков на кровле.
Расчеты расположения элементов системы вручную, «на глаз», также снижают ее мощность. Доверьте рассчитать показатели инсоляции и идеальный угол наклона панели экспертам. Это увеличит выработку электроэнергии и усилит окупаемость.
Еще пять распространенных ошибок:
- модули на крыше крепятся не к несущим балкам, а к продольным, в итоге солнечная батарея может оторваться;
- отсутствие вентиляционных зазоров приводит к уменьшению выработки электроэнергии;
- резьбовые контакты для соединения элементов наружной части системы неэффективны, как и скрутки медь-алюминий. Они окисляются и контакт пропадает, вследствие чего вырабатывается меньше энергии;
- использование стандартной изоляции;
- отказ в использовании графитной смазки силовых контактов.
Не забывайте о должном программировании аппаратуры и правильном введении в эксплуатацию аккумуляторной банки. Все показатели системы должны выполнять свои функции полностью.
Срок службы такой схемы
Единой цифры нет. Каждый из элементов имеет свои характеристики и рассчитан на свой срок службы. Наиболее долго среди них могут служить солнечные панели.
Практика показала:
- Монокристаллические панели способны генерировать ток в течение 3 десятков лет и даже больше.
- Более дешевые поликристаллические будут работать на протяжении 20 лет.
- Гибкие панели имеют срок службы 7-20 лет. Наиболее короткую «жизнь» имеют изделия первого поколения, наиболее длинную — изделия второго поколения. Главным минусом является быстрая деградация. В течение первых 24 месяцев работы их мощность падает на 10-40%.
Используемые на больших солнечных станциях модули смогли работать с одинаковой мощностью в течение 25 лет. Заявленные в описании характеристики выполнялись на 100%. Это говорит об отсутствии деградации. Некоторые из панелей уменьшили выработку на 10%. Производители гарантировали уменьшение выработки на 20%.
Независимо от срока использования светочувствительные элементы никогда не теряют своей производительности. То есть может пройти 50 лет, и они могут производить такое же количество электроэнергии. На ухудшение выработки влияет разрушения защитных пленок, которые позволяют влаге проникать внутрь панели и вызывать коррозию всех соединений. Этот минус приводит к увеличению сопротивления, чрезмерному нагреву, разрушению соединений. Аккумуляторы могут работать 2-15 лет, силовая электроника — 5-20 лет.
Как выбрать место для монтажа солнечных батарей
Вы, наверняка, видели дома с блестящими панелями на крыше. Казалось бы, что место очевидно, но все же в его выборе есть свои правила. Для максимальной продуктивности батареи устанавливаются в наиболее освещенном месте во всем дворе. И это не обязательно крыша. Для этого подойдет земельный участок, на который помещаются специальные опоры. Если это Ваш вариант, позаботьтесь, чтобы на панели не падала тень от соседних зданий, деревьев и больших предметов. Интересно, что поликристаллические модели еще могут справляться с затемнением, а вот монокристаллические практически приостанавливают свою работу, если на них падает тень. Возможно, пока за Вашим забором нет соседей, но в будущем они обязательно появятся. Этот момент нужно обязательно предусмотреть.
Если все же Вам по душе размещение солнечных панелей на крыше или стенах дома, нужно выдерживать определенное расстояние между ними. Ряды не должны затенять друг друга, если их достаточно много. Расстояние между рядами должно быть не менее 1,7 высоты ряда.
В контексте монтажа источников альтернативной энергии стоит затронуть такой показатель, как инсоляция. Она обозначает, сколько солнечной радиации выпадает в Вашем регионе. Чем выше этот показатель, тем больше энергии смогут выработать модули. Если Вы живете на севере, то возможно, понадобится больше панелей для достижения той же выходной мощности, нежели на юге страны. Ниже мы наводим карту инсоляции Украины, чтобы Вы могли понимать, насколько рационально устанавливать батареи в Вашем регионе.
Как соединить солнечные панели?
Схема подключения солнечных батарей для подготовленного человека не представляет заметной сложности, но для неопытных пользователей необходимы некоторые разъяснения. Необходимо знать, как производится соединение солнечных панелей между собой, как выполняется подключение солнечных батарей к остальным приборам, входящим в состав комплекта. Существуют разные варианты соединения, которые используются для получения определенных параметров выходного тока и напряжения.
Схема подключения солнечных батарей загородного дома представляет собой систему соединения всех компонентов, которые, в свою очередь, так же соединяются друг с другом определенным образом. Например, необходимо знать, как соединить солнечные панели — параллельно или последовательно. Кроме того, надо выбрать тот или иной способ соединения в батарею аккумуляторов.
Схема устройства солнечной электростанции
Перед тем, как подключить солнечную батарею, необходимо выяснить ее конфигурацию. В состав солнечной электростанции, помимо солнечных модулей, входит комплект оборудования, включающий следующие приборы и устройства:
- контроллер заряда
- аккумуляторные батареи (АКБ)
- инвертор
- коммутационные приспособления, предохранители
Контроллер выполняет диспетчерские функции, переключая систему либо в режим заряда АКБ, либо на подачу питания потребителей. Аккумуляторы получают заряд и накапливают его, отдавая энергию по мере необходимости. Если напряжение батарей достигло 14 В, контроллер прекратит процесс, иначе от перезаряда АКБ выйдут из строя. Инвертор — прибор, преобразующий постоянный ток в переменный и повышающий напряжение до стандартных значений.
Как правило, весь комплект используется в полном составе. Однако, существуют и другие, упрощенные варианты комплектации. В отдельных случаях потребители, питающиеся от постоянного тока, подключают напрямую к модулям. Это возможно только в дневное время, поэтому встречается лишь у специализированных устройств.
Также есть осветительные системы на солнечных батареях, которые не нуждаются в инверторах и работают на прямом питании от аккумуляторов. Иногда из комплекта исключают инвертор, если напряжение нагрузки не превышает 12 В постоянного тока. Этот вариант также встречается не часто и используется по возможности.
Пайка и сборка панелей
Для питания потребителей используют определенное количество модулей, которые соединяются в том или ином порядке. Сначала разрабатывается схема подключения солнечных панелей, которая позволяет получить от них максимальную эффективность.
Параллельно или последовательно?
- Параллельное соединение увеличит силу тока (и мощность), оставляя напряжение неизменным.
- Последовательное соединение солнечных панелей повысит напряжение до 24 В, если соединить 2 модуля. Больше не делают, так как для аккумуляторов есть только 2 допустимых варианта — либо 12, либо 24 В.
Поэтому приходится комбинировать, добиваясь, чтобы схема подключения солнечной батареи к аккумулятору давала наиболее удачный результат.
Контактный отсек
Кроме того, надо иметь четкое представление, как соединить солнечные батареи между собой. Все модули оснащены специальным контактным отсеком, размещенным на задней стороне. Он устроен очень просто — два резьбовых зажима, отмеченные знаками «+» и «-». Пайка как таковая не требуется, поскольку монтаж производят в сложных условиях, где работа с паяльником не всегда возможна. Однако, если есть возможность сделать контакт более надежным и защитить его от окисления, никаких противопоказаний нет.
Тип провода
Для соединения обычно используют одножильный медный провод сечением 4 мм2
Важно, чтобы его изоляция была устойчива к воздействию ультрафиолета. Если этого нет, производят укладку проводов в защитный гофрированный рукав
Расположения модулей
Во время соединения следует учитывать способ расположения модулей. Если они развернуты под одинаковым углом к солнцу, то все будут работать в одинаковом режиме. Однако, иногда приходится устанавливать разнонаправленные панели. Это бывает вызвано особенным устройством крыши, или желанием обеспечить более равномерную подачу питания в течение дня.
Уход за солнечными батареями
В зимний период, когда выпадает снег, выработка электроэнергии панелями сводится к нулю. Логично, что их необходимо очищать от осадков. Для очистки снега на батареях, которые установлены на опорах, Вам понадобится щетка с длинной ручкой или воздуходувка. Если же они размещены на здании, то еще на моменте монтажа стоит позаботиться о беспроблемном доступе к ним. Часто к стенам батареи крепятся под углом 90°. В таком случае, возможно, и вовсе не придется чистить снег – он будет пролетать мимо.
Выработке солнечной энергии мешает не только снег, а и птичий помет, чрезмерное количество пыли, грязи. Поэтому модули нуждаются в уходе не только зимой, а и в теплое время года. Чтобы избавиться от всего этого, поливайте панели водой из шланга приблизительно до четырех раз в год в зависимости от степени загрязнения.
Кроме того, время от времени нужно проверять, должным ли образом работают все источники альтернативной энергии на Вашем участке. Также всего лишь раз в 10 лет понадобится замена батареек.
Итак, самостоятельно установить систему солнечных батарей вполне возможно. К тому же, делая все своими руками, Вы заметно сэкономите
Но самое важное – правильно подобранные и установленные источники альтернативной энергии окупят себя уже за 3-4 года
Схема устройства солнечной электростанции
Рассмотрим, как устроена и работает гелиосистема для загородного дома. Главное ее назначение – преобразовать энергию солнца в электричество 220 В, которое является основным источником питания для домашних электроприборов.
Основные части, из которых состоит СЭС:
- Батареи (панели), преобразующие солнечное излучение в ток постоянного напряжения.
- Контроллер, регулирующий заряд АКБ.
- Блок аккумуляторных батарей.
- Инвертор, преобразующий напряжение АКБ в 220 В.
Конструкция батареи продумана таким образом, что позволяет оборудованию функционировать в различных погодных условиях, при температуре от -35ºС до +80ºС.
Выходит, что правильно установленные панели будут работать с одинаковой производительностью и зимой, и летом, но при одном условии – в ясную погоду, когда солнце отдает максимальное количество тепла. В пасмурную эффективность работы резко снижается.
Эффективность СЭС в средних широтах велика, но не настолько, чтобы полностью обеспечивать электричеством большие дома. Чаще гелиосистема рассматривается как дополнительный или резервный источник электроэнергии
Вес одной батареи на 300 Вт равен 20 кг. Чаще всего панели монтируют на крышу, фасад или специальные стойки, установленные рядом с домом. Необходимые условия: разворот плоскости в сторону солнца и оптимальный наклон (в среднем 45° к поверхности земли), обеспечивающий перпендикулярное падение солнечных лучей.
При возможности устанавливают трекер, отслеживающий движение солнца и регулирующий положение панелей.
Верхняя плоскость батарей защищена закаленным противоударным стеклом, которое легко выдерживает удары града или тяжелые снежные наносы. Однако необходимо следить за целостностью покрытия, иначе поврежденные кремниевые пластины (фотоэлементы) перестанут работать
Контроллер выполняет насколько функций. Кроме основной – автоматической регулировки заряда АКБ, он контролирует подачу энергии от солнечных батарей, предохраняя тем самым аккумулятор от полной разрядки. При полном заряде контроллер автоматически отключает АКБ от системы. Современные устройства оборудованы панелью управления с дисплеем, показывающим напряжение батарей.
Для самодельных гелиосистем лучшим выбором являются гелевые аккумуляторы, отличающиеся сроком бесперебойного функционирования 10-12 лет. После 10-летней работы их емкость уменьшается примерно на 15-25 %. Это необслуживаемые и абсолютно безопасные устройства, не выделяющие вредных веществ.
Зимой или в пасмурную погоду панели также продолжают работать (если их регулярно очищать от снега), но выработка энергии снижается в 5-10 раз
Задача инвертеров — преобразовывать постоянное напряжение от АКБ в переменное напряжение 220 В. Они отличаются такими техническими характеристиками, как мощность и качество получаемого напряжения. Синусовое оборудование способно обслуживать наиболее «капризные» к качеству тока приборы – компрессоры, бытовую электронику.
Обзор бытовой СЭС:
Галерея изображений
Фото из
Солнечные панели – батареи с фотоэлементами
Контроллер для регулировки заряда АКБ
Блок гелевых аккумуляторных батарей
Инвертор – преобразователь напряжения в 220 В
Стоит знать, что бытовые электростанции способны обслуживать постоянно работающий холодильник, периодически запускаемый погружной насос, телевизор, систему освещения. Чтобы обеспечить энергией функционирование котла или даже микроволновки, потребуется более мощное и очень дорогое оборудование.
Простейшая схема солнечной электростанции, включающая главные составные элементы. Каждый из них выполняет свою функцию, без которой работа СЭС невозможна
Существуют и другие, более сложные схемы, однако данное решение является универсальным и наиболее востребованным в быту.
Это интересно: Схема подключения розетки на 380 Вольт — разбираем досконально
Корпус и стекло
Солнечные батареи для дома имеют алюминиевый корпус. Этот металл не корродирует, при достаточной прочности имеет небольшую массу. Нормальный корпус должен быть собран из профиля, в котором присутствуют, как минимум, два ребра жесткости. К тому же стекло должно быть вставлено в специальный паз, а не закреплено сверху. Все это — признаки нормального качества.
Бликов на корпусе быть не должно
Еще при выборе солнечной батареи обратите внимание на стекло. В нормальных батареях оно не гладкое, а текстурированное
На ощупь — шершавое, если провести ногтями, слышен шорох. К тому же должно иметь качественное покрытие, которое сводит к минимуму блики. Это означает что в нем не должно ничего отражаться. Если хоть под каким-то углом видны отражения окружающих предметов, лучше найдите другую панель.
Роль каждого элемента в схеме
Солнечная панель генерирует электрический ток. Она сразу готова к монтажу. Установить можно либо монокристаллическую, либо поликристаллическую панель. Больше плюсов имеет первый тип.
Контроллер заряда предназначен для управления подзарядкой аккумуляторных батарей. На его выходе формируется напряжение в 13,7 В. Этого недостаточно для полного заряда аккумуляторной батареи. Для ее заряда нужно использовать зарядное устройство, которое дает 16,2 В на выходе.
Контроллер заряда получил такие характеристики специально. Бывают моменты, когда жители дома не используют электрический ток, и в это время аккумулятор может перезарядиться. Этого допускать нельзя.
Этот элемент имеет такой минус: позволяет электрическому току двигаться назад к размещенной на крыше загородного дома солнечной панели. Днем обратное движение не происходит, однако ночью ситуация меняется. Поэтому специалисты рекомендуют:
- заменить его на диоды или аналоговые коммутаторы;
- установить дополнительные аккумуляторы.
Аналоговые коммутаторы или диоды не позволяют току двигаться к панели. Они не ограничивают зарядку аккумуляторов. Поэтому надо либо отключать батареи, либо установить дополнительные. Второй подход является лучшим, ведь формируется дополнительный запас электрического тока. 
Более прогрессивной заменой контроллера и диодов является специальная система управления зарядом аккумуляторов. Она дорогая.
Функцией инвертора является преобразование постоянного тока в переменный и поднятия напряжения с 12 В до 220 В. Он следит за уровнем разряда батарей. При критическом уровне он перестанет работать.
Идеи из подручных материалов
Можно сделать солнечную батарею своими руками из подручных материалов. Рассмотрим самые популярные варианты.
Солнечная батарея из фольги
Многие удивятся, узнав, что фольгу можно применять для изготовления солнечной батареи своими руками. На самом деле, в этом нет ничего удивительного, ведь фольга увеличивает отражающие способности материалов. Например, для уменьшения перегрева панелей, их кладут на фольгу.
Как сделать солнечную батарею из фольги?
Нам понадобится:
- 2 «крокодильчика»;
- медная фольга;
- мультиметр;
- соль;
- пустая пластиковая бутылка без горлышка;
- электрическая печь;
- дрель.
Очистив медный лист и вымыв руки, отрезаем кусок фольги, кладем его на раскаленную электроплиту, нагреваем полчаса, наблюдая почернение, затем убираем фольгу с плиты, даем остыть и видим, как от листа отслаиваются куски. После нагревания оксидная пленка пропадает, поэтому черный оксид можно аккуратно удалить водой.
Затем вырезается второй кусок фольги такого же размера, как и первый, две части сгибаются, опускаются в бутылку так, чтобы у них не было возможности соприкоснуться.
Далее «крокодильчики» прицепляются к панели, провод от ненагретой фольги — к плюсу, от нагретой — к минусу, соль растворяют в воде и выливают раствор в бутылку. Батарея готова.
Также фольгу можно применять для подогрева. Для этого ее необходимо натянуть на раму, к которой затем нужно подсоединить шланги, подведенные, например, к лейке с водой.
Вот мы и узнали, как самому сделать солнечную батарею для дома из фольги.
Солнечная батарея из транзисторов
У многих дома завалялись старые транзисторы, но не все знают, что они вполне подойдут для изготовления солнечной батареи для дачи своими руками. Фотоэлементом в таком случае является полупроводниковая пластина, находящаяся внутри транзистора. Как же изготовить солнечную батарею из транзисторов своими руками? Сначала необходимо вскрыть транзистор, для чего достаточно срезать крышку, так мы сможем разглядеть пластину: она небольших размеров, чем и объясняется низкий КПД солнечных батарей из транзисторов.
Далее нужно проверить транзистор. Для этого используем мультиметр: подключаем прибор к транзистору с хорошо освещенным p-n переходом и замеряем ток, мультиметр должен зафиксировать ток от нескольких долей миллиампера до 1 или чуть больше; далее переключаем прибор в режим измерения напряжения, мультиметр должен выдать десятые доли вольта.
Прошедшие проверку транзисторы размещаем внутри корпуса, например, листового пластика и спаиваем. Можно изготовить такую солнечную батарею своими руками в домашних условиях и использовать ее для зарядки аккумуляторов и радиоприемников маленькой мощности.
Солнечная батарея из диодов
Также подходят для сборки батарей старые диоды. Сделать солнечную батарею своими руками из диодов совсем несложно. Нужно вскрыть диод, оголив кристалл, являющийся фотоэлементом, затем нагревать диод 20 секунд на газовой плите, и, когда припой расплавится, извлечь кристалл. Остается припаять вытащенные кристаллы к корпусу.
Мощность таких батарей невелика, но для электропитания небольших светодиодов ее достаточно.
Солнечная батарея из пивных банок
Такой вариант изготовления солнечной батареи своими руками из подручных средств большинству покажется очень странным, но сделать солнечную батарею своими руками из пивных банок просто и дешево.
Корпус сделаем из фанеры, на которую поместим поликарбонат или оргстекло, на задней поверхности фанеры зафиксируем пенопласт или стекловату для изоляции. Фотоэлементами нам послужат алюминиевые банки
Важно выбрать именно банки из алюминия, так как алюминий менее подвержен коррозии, чем, например, железо и обладает лучшим теплообменом
Далее в нижней части банок проделываются отверстия, крышка срезается, и ненужные элементы загибаются для обеспечения лучшей циркуляции воздуха. Затем необходимо очистить банки от жира и грязи с помощью специальных средств, не содержащих кислоты. Далее необходимо герметично скрепить банки между собой: силиконовым гелем, выдерживающим высокие температуры, или паяльником. Обязательно нужно очень хорошо просушить склеенные банки в неподвижном положении.
Прикрепив банки к корпусу, окрашиваем их в черный цвет и закрываем конструкцию оргстеклом или поликарбонатом. Такая батарея способна нагревать воду или воздух с последующей подачей в помещение.
Мы рассмотрели варианты того, как сделать солнечную панель своими руками. Надеемся, что теперь у вас не возникнет вопроса, как сделать солнечную батарею.
