Σχέδια και μέθοδοι σύνδεσης ηλιακών συλλεκτών: πώς να εγκαταστήσετε σωστά το ηλιακό πάνελ

Μια εναλλακτική πηγή ενέργειας που βασίζεται σε ηλιακούς συλλέκτες είναι μια εξαιρετική επιλογή για την οργάνωση ενός ανεξάρτητου ενεργειακού εφοδιασμού. Θα παρέχει υψηλή ενεργειακή απόδοση όχι μόνο σε ζεστές μέρες, αλλά και σε συννεφιά. Θα ήταν ωραίο να έχουμε μια τέτοια συσκευή στο σπίτι, σωστά;

Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να επιλέξετε σωστά τα τεχνικά στοιχεία και να το εγκαταστήσετε. Όλοι μπορούν να το κάνουν αυτό, γνωρίζοντας τα σχήματα και τις μεθόδους σύνδεσης ηλιακών συλλεκτών. Θα σας πούμε πώς να δημιουργήσετε ένα σύστημα παραγωγής που επεξεργάζεται την «πράσινη ενέργεια» σε ηλεκτρική ενέργεια, η οποία απαιτείται για την τροφοδοσία οικιακού εξοπλισμού.

Επιπλέον, θα μάθετε πώς να επιλέξετε ένα μέρος για την εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών και πώς να τα συνδυάσετε με ένα σταθερό ηλεκτρικό δίκτυο. Χρήσιμες συμβουλές και σημαντικές προτάσεις θα βοηθήσουν αποτελεσματικά τους οικιακούς δασκάλους. Για την απλοποίηση της αντίληψης, δίνονται θεματικές φωτογραφίες, διαγράμματα και βίντεο.

Ηλιακή συσκευή

Όταν σχεδιάζετε να συνδέσετε μόνοι σας τα ηλιακά πάνελ, πρέπει να έχετε μια ιδέα για τα στοιχεία στα οποία αποτελείται το σύστημα.

Τα ηλιακά πάνελ αποτελούνται από ένα κιτ μπαταρίες σε φωτοβολταϊκά κύτταρακύριος σκοπός του οποίου είναι η μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Η τρέχουσα ισχύς του συστήματος εξαρτάται από την ένταση του φωτός: όσο πιο φωτεινή είναι η ακτινοβολία, τόσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα που παράγεται.

Τα κύρια δομικά στοιχεία του συστήματος είναι:

• Ηλιακή μπαταρία - Μετατρέπει το ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια.
• Μπαταρία - Μια πηγή χημικού ρεύματος που συσσωρεύει παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια.
• Ελεγκτής φόρτισης - παρακολουθεί την τάση των μπαταριών.
• Μετατροπέας, η οποία μετατρέπει τη σταθερή ηλεκτρική τάση της μπαταρίας σε AC 220V, η οποία είναι απαραίτητη για τη λειτουργία του συστήματος φωτισμού και τη λειτουργία οικιακών συσκευών.
• Ασφάλειεςεγκατασταθεί μεταξύ όλων των στοιχείων του συστήματος και προστατεύει το σύστημα από βραχυκύκλωμα.
• Σετ συνδετήρων τυπικό MC4.

Εκτός από τον κύριο σκοπό του ελεγκτή είναι να παρακολουθεί την τάση των μπαταριών, η συσκευή απενεργοποιεί ορισμένα στοιχεία όπως απαιτείται. Εάν η ένδειξη στους ακροδέκτες της μπαταρίας κατά τη διάρκεια της ημέρας φτάσει ένα σημάδι 14 βολτ, το οποίο υποδεικνύει ότι επαναφορτίζουν, ο ελεγκτής διακόπτει τη φόρτιση.

Εκτός από την ηλιακή μονάδα, η συσκευή ενός τέτοιου σταθμού περιλαμβάνει φωτοβολταϊκούς μετατροπείς - έναν ελεγκτή και έναν μετατροπέα, καθώς και μπαταρίες συνδεδεμένες σε αυτά

Κατά τη διάρκεια της νυχτερινής περιόδου, όταν η ένδειξη τάσης της μπαταρίας φτάσει σε εξαιρετικά χαμηλό επίπεδο 11 βολτ, ο ελεγκτής σταματά την εγκατάσταση ισχύος.

Πού είναι καλύτερο να εγκαταστήσετε τα πάνελ;

Το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε πριν από την εγκατάσταση και τη σύνδεση της ηλιακής μπαταρίας είναι να προσδιορίσετε τη θέση της μονάδας.

Για την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών μονάδων, είναι βολικό να χρησιμοποιείτε σταθερές κατασκευές από μεταλλικά προφίλ ή πιο μοντέρνα περιστροφικά ανάλογα

Οι ηλιακοί συλλέκτες μπορούν να τοποθετηθούν σε σχεδόν οποιοδήποτε φωτισμένο σημείο:

• στην οροφή ενός εξοχικού σπιτιού.
• στο μπαλκόνι της πολυκατοικίας.
• στην περιοχή δίπλα στο σπίτι.

Το κύριο πράγμα είναι να παρέχουμε τις απαραίτητες προϋποθέσεις για την απόκτηση της μέγιστης παραγωγής ενέργειας. Ένα από αυτά είναι ο προσανατολισμός και η γωνία κλίσης σε σχέση με τον ορίζοντα. Επομένως, η επιφάνεια απορρόφησης φωτός της μονάδας πρέπει να κατευθύνεται προς τη νότια πλευρά.

Στην ιδανική περίπτωση, οι ακτίνες του ήλιου πρέπει να πέφτουν πάνω του στις 90 °. Για να επιτευχθεί αυτό το αποτέλεσμα, είναι απαραίτητο να επιλέξετε τη βέλτιστη γωνία κλίσης ανάλογα με τις κλιματολογικές συνθήκες της περιοχής. Για κάθε περιοχή, αυτός ο δείκτης είναι διαφορετικός.

Για να διασφαλιστεί η μέγιστη απόδοση των ηλιακών κυψελών, συνιστάται η αλλαγή της γωνίας των συσκευών 2-4 φορές το χρόνο: 18 Απριλίου, 24 Αυγούστου, 7 Οκτωβρίου και 5 Μαρτίου

Για παράδειγμα, στην περιοχή της Μόσχας, η γωνία κλίσης της επιφάνειας των ηλιακών συλλεκτών για τους καλοκαιρινούς μήνες είναι 15-20 ° και τους χειμερινούς μήνες αλλάζει σε 60-70 °.

Όταν τοποθετείτε ηλιακούς συλλέκτες στην περιοχή δίπλα στο σπίτι, είναι καλύτερο να σηκώσετε τα πάνελ πάνω από την επιφάνεια του εδάφους κατά τουλάχιστον μισό μέτρο - σε περίπτωση ισχυρών χιονοπτώσεων. Αυτή η λύση είναι σωστή υπό την έννοια ότι παρέχει επαρκή απόσταση για την κυκλοφορία του αέρα.

Αξίζει να θυμόμαστε ότι ακόμη και μια μικρή σκιά επηρεάζει αρνητικά την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τη μονάδα. Τα πάνελ πρέπει να τοποθετούνται μόνο σε μέρη που δεν υπόκεινται ακόμη και στην παραμικρή σκίαση.

Ορισμένοι "τεχνίτες" εγκαθιστούν πρόσθετο γυαλί πάνω από τα πάνελ για να προστατεύσουν τις μπαταρίες, αλλά ακόμη και με ορατή διαφάνεια, το γυάλινο ενδιάμεσο στρώμα μπορεί να μειώσει την απόδοση των πάνελ κατά 30%

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να διορθώσετε τα πάνελ:

• ενεργοποιώντας τους σφιγκτήρες.
• βιδώνοντας τις διαμπερές οπές που βρίσκονται στο κάτω μέρος του πλαισίου.

Η δομή στήριξης πρέπει να είναι κατασκευασμένη από ανθεκτικά στη διάβρωση υλικά. Ανεξάρτητα από τη μέθοδο εγκατάστασης, είναι αδύνατο να κάνετε αλλαγές στο σχεδιασμό του πίνακα και να ανοίξετε πρόσθετες οπές.

Ο στόχος του ιδιοκτήτη σπιτιού είναι να διατηρεί τα πάνελ καθαρά. Η συσσώρευση σκόνης, χιονιού και περιττωμάτων πουλιών στην οθόνη κατά τουλάχιστον 10% μειώνει την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από το σύστημα.

Επιλογές σύνδεσης ηλιακών κυψελών

Τα ηλιακά πάνελ αποτελούνται από διάφορα ξεχωριστά πάνελ. Για την αύξηση των παραμέτρων εξόδου του συστήματος με τη μορφή ισχύος, τάσης και ρεύματος, τα στοιχεία συνδέονται μεταξύ τους, εφαρμόζοντας τους νόμους της φυσικής.

Η σύνδεση πολλών πάνελ μεταξύ τους μπορεί να πραγματοποιηθεί εφαρμόζοντας ένα από τα τρία σχήματα για την εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών:

• παράλληλος
• διαδοχικά;
• μικτή.

Ένα παράλληλο κύκλωμα περιλαμβάνει τη σύνδεση των ίδιων ακροδεκτών μεταξύ τους, στα οποία τα στοιχεία έχουν δύο κοινούς κόμβους σύγκλισης αγωγών και την διακλάδωση τους.

Σε ένα παράλληλο κύκλωμα, τα «συν» συνδέονται με τα «συν» και τα «αρνητικά» με τα «αρνητικά», ως αποτέλεσμα του οποίου αυξάνεται το ρεύμα εξόδου και η τάση εξόδου παραμένει εντός 12 βολτ

Η τιμή του μέγιστου δυνατού ρεύματος εξόδου σε παράλληλο κύκλωμα είναι άμεσα ανάλογη αριθμός συνδεδεμένων αντικειμένων. Οι αρχές για τον υπολογισμό της ποσότητας δίνονται στο προτεινόμενο άρθρο μας.

Το σειριακό κύκλωμα περιλαμβάνει τη σύνδεση των αντίθετων πόλων: το «συν» του πρώτου πίνακα με το «μείον» του δεύτερου. Το υπόλοιπο αχρησιμοποίητο "συν" του δεύτερου πίνακα και το "μείον" της πρώτης μπαταρίας συνδέονται με τον ελεγκτή που βρίσκεται πιο κάτω στο κύκλωμα.

Αυτός ο τύπος σύνδεσης δημιουργεί τις συνθήκες για τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος, στην οποία παραμένει ο μόνος τρόπος για τη μεταφορά ενέργειας από την πηγή στον καταναλωτή.

Με ένα σχήμα σειριακής σύνδεσης, η τάση εξόδου αυξάνεται και φτάνει στα 24 βολτ, η οποία είναι αρκετή για την τροφοδοσία φορητού εξοπλισμού, λαμπτήρων LED και ορισμένων καταναλωτών ισχύος

Ένα σειριακό-παράλληλο ή μικτό κύκλωμα χρησιμοποιείται συχνότερα όταν είναι απαραίτητο να συνδέσετε πολλές ομάδες μπαταριών. Εφαρμόζοντας αυτό το κύκλωμα στην έξοδο, τόσο η τάση όσο και το ρεύμα μπορούν να αυξηθούν.

Με ένα σχήμα σειριακής-παράλληλης σύνδεσης, η τάση εξόδου φτάνει σε ένα σημείο του οποίου τα χαρακτηριστικά είναι τα πιο κατάλληλα για την επίλυση του όγκου των οικιακών προβλημάτων

Αυτή η επιλογή είναι ευεργετική υπό την έννοια ότι σε περίπτωση βλάβης ενός από τα δομικά στοιχεία του συστήματος, άλλα κυκλώματα σύνδεσης συνεχίζουν να λειτουργούν. Αυτό αυξάνει σημαντικά την αξιοπιστία ολόκληρου του συστήματος.

Η αρχή συναρμολόγησης του συνδυασμένου κυκλώματος βασίζεται στο γεγονός ότι οι συσκευές σε κάθε ομάδα συνδέονται παράλληλα. Και η σύνδεση όλων των ομάδων σε ένα κύκλωμα πραγματοποιείται διαδοχικά.

Συνδυάζοντας διαφορετικούς τύπους συνδέσεων, δεν θα είναι δύσκολο να συναρμολογηθεί μια μπαταρία με τις απαραίτητες παραμέτρους. Το κύριο πράγμα είναι ότι ο αριθμός των συνδεδεμένων στοιχείων πρέπει να είναι τέτοιος ώστε η τάση λειτουργίας που παρέχεται στις μπαταρίες, λαμβάνοντας υπόψη την πτώση της στο κύκλωμα φόρτισης, να υπερβαίνει την τάση του μπαταρίεςενώ το ρεύμα φόρτισης της μπαταρίας παρείχε την απαιτούμενη τιμή του ρεύματος φόρτισης.

Διάγραμμα συναρμολόγησης ενός ηλιακού ηλεκτρικού συστήματος

Η σύνδεση των ηλιακών συλλεκτών πραγματοποιείται μέσω της χρήσης ενσωματωμένων καλωδίων σύνδεσης με διατομή 4 mm². Τα μονόπυρη σύρματα χαλκού ταιριάζουν καλύτερα για το σκοπό αυτό, η μονωτική πλεξούδα τους είναι ανθεκτική στην υπεριώδη ακτινοβολία.

Σε περίπτωση χρήσης καλωδίου του οποίου η μόνωση δεν είναι ανθεκτική στις ακτίνες UV, συνιστάται η αυλάκωση της εξωτερικής επένδυσης.

Το άκρο κάθε καλωδίου συνδέεται με το σύνδεσμο MC4 με συγκόλληση ή πτύχωση, το οποίο εξασφαλίζει στενή σύνδεση

Ανεξάρτητα από το επιλεγμένο σχήμα στο παρελθόν σύνδεση ηλιακών συλλεκτών χωρίς αποτυχία είναι απαραίτητο να ελέγξετε τη σωστή καλωδίωση.

Κατά τη σύνδεση των πλαισίων, δεν συνιστάται η υπέρβαση των τεχνικών απαιτήσεων για το επιτρεπόμενο ρεύμα και τη μέγιστη τάση άλλων συσκευών. Είναι σημαντικό να ακολουθείτε τις προδιαγραφές του κατασκευαστή για τον ελεγκτή φόρτισης και τον μετατροπέα.

Το τυπικό σχήμα συναρμολόγησης του απλούστερου ηλιακού σταθμού είναι το εξής.

Το διάγραμμα σύνδεσης των πινάκων με την μπαταρία, τον μετατροπέα και τον ελεγκτή έχει απλό σχεδιασμό και επομένως δεν προκαλεί ιδιαίτερες δυσκολίες στη σύνδεση

Για να αποφευχθεί η θραύση ο ελεγκτής, όταν συνδέετε στοιχεία συστήματος, είναι σημαντικό να ακολουθήσετε την ακολουθία.

Οι εργασίες εγκατάστασης εκτελούνται σε διάφορα στάδια:

1. Η μπαταρία είναι συνδεδεμένη στον ελεγκτή, χρησιμοποιώντας τους κατάλληλους συνδετήρες για αυτό και δεν ξεχνάμε να παρατηρούμε την πολικότητα.
2. Στον ελεγκτή μέσω των συνδετήρων, παρατηρώντας την ίδια πολικότητα, συνδέεται μια ηλιακή μπαταρία.
3. Ένα φορτίο 12 V συνδέεται στις υποδοχές του ελεγκτή.
4. Εάν είναι απαραίτητο να μετατρέψετε την ηλεκτρική τάση από 12 σε 220 V, τότε ένας μετατροπέας περιλαμβάνεται στο κύκλωμα. Συνδέεται μόνο με την μπαταρία και σε καμία περίπτωση απευθείας στον ελεγκτή.
5. Στην ελεύθερη έξοδο του μετατροπέα συνδέστε ηλεκτρικές συσκευές σχεδιασμένες για τάση 220 V.

Αφού πραγματοποιήσετε τη σύνδεση, πρέπει να ελέγξετε την πολικότητα και να μετρήσετε την τάση ανοιχτού κυκλώματος των πλαισίων. Εάν η ένδειξη διαφέρει από την τιμή του διαβατηρίου, η σύνδεση είναι λανθασμένη.

Για να συνδέσετε τη συσκευή στο σύστημα, δεν χρειάζεται να ανοίξετε το κουτί διακλάδωσης - όλοι οι σύνδεσμοι βρίσκονται στην προσβασιμότητα

Στο τελικό στάδιο, η ηλιακή μπαταρία πρέπει να είναι γειωμένη. Για να ελαχιστοποιηθεί η πιθανότητα βραχυκυκλώματος, εγκαθίστανται ασφάλειες στη διασταύρωση μεταξύ της μπαταρίας, του μετατροπέα και του ελεγκτή.

Η ενέργεια των ηλιακών σταθμών θα βρει εφαρμογή στην τροφοδοσία οικιακών συσκευών χαμηλής ισχύος και στη φόρτιση μπαταριών κινητού εξοπλισμού:

Όσοι επιθυμούν να φτιάξουν μια ηλιακή μπαταρία με τα χέρια τους θα βοηθήσουν τις πληροφορίες που δίνονται στο επόμενο άρθρο.

Σύνδεση πολυκατευθυντικών στοιχείων

Χρησιμοποιώντας ένα διαδοχικό σχήμα εγκατάστασης για ηλιακούς συλλέκτες, ώστε να μην μειώνεται η απόδοση των συσκευών, όλα τα πάνελ του κοινού κυκλώματος πρέπει να τοποθετούνται στην ίδια γωνία και στο ίδιο επίπεδο.

Εάν τα πάνελ βρίσκονται σε διαφορετικά επίπεδα, αυτό μπορεί να οδηγήσει στο γεγονός ότι το κοντινό ή το πιο φωτισμένο θα λειτουργήσει πιο ισχυρό από αυτά που βρίσκονται λίγο πιο μακριά.

Αυτό σημαίνει ότι το κοντινό πλαίσιο θα παράγει ηλεκτρισμό, μερικά από τα οποία θα απομακρυνθούν για να θερμάνουν τα μακρινά πάνελ. Και ο λόγος είναι ότι το ρεύμα ρέει κατά μήκος της πορείας της μικρότερης αντίστασης. Για να ελαχιστοποιήσετε τις απώλειες, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε ξεχωριστό χειριστήριο για κάθε πίνακα.

Οι κύριες απαιτήσεις κατά τη χρήση του ελεγκτή είναι η ισχύς των συνδεδεμένων πάνελ άνω του 1 kW και η απόσταση μεταξύ των μπαταριών σε μια αρκετά μεγάλη απόσταση

Μπορείτε να επιλύσετε το πρόβλημα εγκαθιστώντας αποκοπές διόδους. Τοποθετούνται στο εσωτερικό μεταξύ των πλακών. Λόγω αυτού, δίνοντας τη μέγιστη ένδειξη ισχύος, οι πλάκες δεν υπερθερμαίνονται.

Εξίσου σημαντική είναι η πτώση τάσης στις συνδέσεις, καθώς και τα ίδια τα καλώδια του τμήματος χαμηλής τάσης του συστήματος.

Πίνακας αναντιστοιχίας μεταξύ της μεταδιδόμενης ισχύος και της διατομής του καλωδίου, με κόκκινη ένδειξη των παραμέτρων στις οποίες υπάρχει κίνδυνος ισχυρής πυρκαγιάς επικίνδυνης θέρμανσης

Ένα παράδειγμα είναι το γεγονός ότι μια τομή μετρητή ενός καλωδίου με διατομή 4 mm² όταν το ρεύμα διέρχεται από την ένδειξη 80Α (τάση 12 V), οι τιμές μειώνονται κατά 3,19%, δηλαδή 30,6 watt. Όταν χρησιμοποιείτε περιστροφές, η πτώση τάσης μπορεί να κυμαίνεται από 0,1 έως 0,3 V.

Συνδυασμός ηλιακής ενέργειας και σταθερού δικτύου

Όταν σχεδιάζετε να χρησιμοποιήσετε ηλεκτρική ενέργεια από τον ήλιο παράλληλα με το εξοπλισμένο κεντρικό σταθερό δίκτυο, το σχήμα σύνδεσης είναι ελαφρώς διαφορετικό. Και ο κύριος λόγος για αυτήν την απόφαση είναι ότι ο ιδιώτης καταναλωτής δεν έχει την ευκαιρία να "απορρίψει" την υπόλοιπη ενέργεια.

Και αυτό μπορεί να προκαλέσει πτώσεις τάσης διάρκειας έως και ενός δευτερολέπτου.

Όταν συνδυάζει ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια με ένα σταθερό κεντρικό δίκτυο, καθοδηγούνται από τον ίδιο κανόνα: όσο περισσότερες πηγές συνδέονται, τόσο πιο περίπλοκο γίνεται το κύκλωμα

Σύμφωνα με το παραπάνω διάγραμμα, η τάση από την ηλιόπολη κατευθύνεται αρχικά προς την μπαταρία και από εκεί μεταδίδεται στο φορτίο.

Κατά το σχεδιασμό μιας τέτοιας επιλογής εγκατάστασης, πρέπει να ληφθούν υπόψη δύο τύποι φορτίου:

• δεν είναι δεσμευμένο - φως στο σπίτι, οικιακές συσκευές κ.λπ.
• δεσμευμένο - φωτισμός έκτακτης ανάγκης, ψυγείο, ηλεκτρικός λέβητας.

Εξετάστε: όσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα της μπαταρίας, τόσο περισσότερες πλεονασματικές ηλεκτρικές συσκευές θα λειτουργούν εκτός σύνδεσης.

Κατά την επιλογή αυτής της μεθόδου παραγωγής ενέργειας στο δίκτυο, να είστε προετοιμασμένοι για το γεγονός ότι θα πρέπει να συντάξετε άδεια στα τοπικά ενεργειακά δίκτυα.

Παρά το γεγονός ότι ηλιακοί μετατροπείς Παράγουν τάση, η ποιότητα της οποίας είναι μερικές φορές υψηλότερη από αυτήν σε ένα κεντρικό δίκτυο, τα τοπικά δίκτυα ενέργειας δεν δίνουν το πράσινο φως στο μετρητή για να περιστραφεί προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Για το λόγο αυτό, σύμφωνα με το σχέδιο, οι ηλιακοί μετατροπείς σταματούν να λειτουργούν τη στιγμή της διακοπής ρεύματος. Και το πλεονάζον φορτίο αρχίζει να «τροφοδοτείται» από την μπαταρία.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο σχετικά με το θέμα

Οι συγγραφείς του υλικού βίντεο, το οποίο παρέχεται παρακάτω, μοιράζονται την προσωπική τους εμπειρία και αναλύουν τις αποχρώσεις της εγκατάστασης ηλιακών συλλεκτών.

Βίντεο # 1. Παράδειγμα συναρμολόγησης και εγκατάστασης εργοστασιακού συστήματος:

Βίντεο # 2. Πώς να εγκαταστήσετε σωστά τα πάνελ:

Δεν υπάρχει τίποτα περίπλοκο στη διαδικασία σύνδεσης πολλών πλαισίων με άλλα στοιχεία του συστήματος. Αλλά για έναν αρχάριο αρχάριο, η διαδικασία μπορεί να γίνει δύσκολη. Επομένως, ελλείψει εμπειρίας σε υπολογισμούς και δεξιότητες εγκατάστασης, θα πρέπει να επικοινωνήσετε με έναν ειδικό που διαθέτει τις απαραίτητες γνώσεις.

Θέλετε να πείτε πώς δημιουργήσατε τον δικό σας σταθμό ηλιακής ενέργειας για ένα εξοχικό ή μια εξοχική κατοικία; Ίσως γνωρίζετε τις λεπτές λεπτομέρειες της διαδικασίας που δεν περιγράφονται στο άρθρο; Παρακαλώ γράψτε σχόλια στο παρακάτω μπλοκ, κάντε ερωτήσεις, μοιραστείτε απόψεις και φωτογραφίες σχετικά με το θέμα του άρθρου.