Установка солнечных батарей: выбор места, правила монтажа и размещения

Особенности расчета мощности систем

Перед тем как закупить комплектующие и сделать солнечную панель, рассчитывают необходимую мощность прибора и емкость аккумулятора.

Самый простой способ – воспользоваться онлайн-калькуляторами, размещенными на некоторых сайтах в интернете.

Количество энергии, заявленное в техническом паспорте изделия, рассчитано для идеальных условий. На них невозможно ориентироваться, ведь устройства работают по-разному в зависимости от времени года и суток. Потери энергии происходят постоянно, в т.ч. в аккумуляторах, инверторе (+)

Важнейший показатель, который придется учитывать, – среднемесячное количество потребляемой энергии. Его можно определить по счетчику.

Также следует сделать скидку на особенности работы самих солнечных батарей. Они способны выдавать предельную мощность лишь при условии чистого неба, причем угол падения солнечных лучей должен быть прямым.

Если погода пасмурная или угол падения лучей слишком острый, мощность батарей может упасть в 20 раз. Даже малейших облаков достаточно, чтобы вдвое снизить показатели. Поэтому при расчетах ориентируются на то, что 70% энергии будет вырабатываться с 9 до 16 часов, а в остальное время – до 30%.

Зимой от гелиосистем мало пользы: из-за пасмурной погоды они вырабатывают минимальное количество энергии. Зато ветрогенераторы работают на полную мощность и способны компенсировать эти потери. Комбинация двух таких устройств очень эффективна

В условиях, приближенных к идеальным, в «рабочее время» панели мощностью 1кВт вырабатывают 7 кВт/ч, а ранним утром и вечером – около 3 кВт/ч. Второй показатель лучше вообще не брать в расчет и оставить «про запас» с учетом возможной облачности и изменения угла падения лучей.

Получается, что следует ориентироваться на 210 кВт/ч в течение 1 календарного месяца. Это идеальный показатель, который требует корректировки.

На Еbay можно найти неплохой набор для изготовления солнечной батареи своими руками. Иногда это устройства, которые отбраковали на производстве (т.н. модули В-типа). Они дешевы, но вполне пригодны для сборки домашней системы, поскольку эксплуатационные характеристики близки к заявленным

Чтобы определиться с реальным количеством энергии, следует найти данные о том, сколько солнечных дней в году бывает в конкретном регионе. В эти периоды мощность батарей не будет составлять даже половины от паспортного показателя. Если устройства будут работать осенью и зимой, то нужно сделать поправку в 30-50% на пасмурную погоду.

Монтаж

Монтаж солнечных батарей на крышу начинают с сооружения каркаса. Для этого применяют алюминиевый профиль. Также можно купить готовые алюминиевые рамы либо каркасы.

Если вы решили изготовить каркас самостоятельно, в раме из профиля просверлите отверстия под крепежные элементы. Внутреннюю поверхность уголка покройте силиконовым герметиком. Его наносят равномерно, без промежутков и значительных утолщений. Туда укладывают лист прозрачного поликарбоната, оргстекла или стекла с антибликовым покрытием, прижимают и прикрепляют к профилю метизами. Силикон должен полностью просохнуть. Непросохший состав оставит на листе из прозрачного материала разводы из-за испарения некоторых фракций. Такая конструкция обеспечивает высокую жесткость и надежное крепление модулей.

В качестве метизов используют специальные фиксаторы либо болты, которые крепят через отверстия в рамках панелей, просверленных на заводе. Если вы воспользуйтесь саморезами или просверлите рамки фотоэлементов самостоятельно, оборудование утратит заводскую гарантию.

Далее каркас закрепляют на крыше. Если кровля покрыта черепицей, в местах крепления каркаса черепицу сдвигают, прикручивают профиль, возвращают черепицу на место. На готовый каркас метизами прикручивают панели, каждую в четырех точках.

В стандартном проекте для сборки батареи используют 36 элементов. Размер готовой рамы 83,5Х69,0 см. Закрепляя, оставляют зазор в 3-5 мм. Это необходимо для сохранения целостности конструкции, поскольку под воздействие температурных перепадов происходит термическое расширение/сжатие каркаса.

Как подключить солнечную батарею?

Гелиосистема состоит из:

• панелей на фотоэлементах
• контроллера заряда
• аккумуляторных батарей (1 или более)
• инверторов
• соединительной проводки

Разные производители поставляют оборудование в различной комплектации. Как правило, контроллеры, инверторы, аккумуляторы, а иногда и проводку приходится приобретать отдельно.

Схема подключения солнечных панелей следующая.

1. Медным кабелем соедините аккумулятор и контроллер (плюс с плюсом, минус с минусом).

2. Присоедините к контроллеру фотоэлемент (плюс с плюсом, минус с минусом). При подключении нескольких модулей, соберите цепь последовательную (увеличивается суммарное выходное напряжение), параллельную (увеличивается суммарную выходную мощность) либо смешанную (повышаются оба параметра).

Схема подключения последовательно соединенных солнечных батарей: «+» первой панели подключите к «-» второй, «+» второй к «-» третьей и т.д. Выводные провода будут от «+» первой и «-» последней панели.

При параллельном, соединяйте «+» первого элемента с «+» второго, «-» первого с «-» второго и т.д.

При смешанном, соберите группы из параллельно соединенных элементов, затем группы соедините последовательно. В группах должно быть равное количество модулей.

3. Соедините инвертор с аккумулятором (плюс с плюсом, минус с минусом).

Порядок подключения нарушать нельзя. Это может привести к поломке контроллера.

Последнее время стоимость гелиосистем снижается. Это дает хорошие надежды, что в скором будущем доля экологически чистой энергии значительно возрастет. Энергия Солнца уже играет весомую роль среди возобновляемых источников энергии и продолжает набирать популярность.

Напряжение

Как правило, панели выпускаются с выходным напряжением 12 В. Но для заряда аккумуляторов необходимо иметь в системе напряжение выше, чем из рабочее, да и преобразование из постоянного в переменное выгоднее по КПД производить с более высоких значений.

Какое выходное напряжение на Ваших солнечных панелях?

12 В / 24 В36 В / 48 В

Поэтому принята стандартная практика использовать напряжения:

• 12 В для систем с потреблением на более 1 кВт.
• 24 В или 36 В – при потреблении до 5 кВт.
• 48 В – при мощности свыше 5 кВт.

Для получения таких напряжений используют последовательное включение панелей (наборов панелей).

Место установки – крыша

Фотоэлектрические системы монтируют на фасады зданий, устанавливаются на стенах, но, конечно же, наиболее подходящим местом для монтажа солнечных батарей является крыша – здесь обеспечивается максимальная освещенность элементов.

Зазор между кровельным покрытием и фотоэлектрическим модулем должен составлять не менее 5-10 см, так как в процессе работы происходит сильный нагрев элементов.

Оптимальная ориентация батареи – прямо на юг, также приемлемая эффективность достигается на юго-восточном и юго-западном направлении.

Для увеличения эффективности разработана специальная подвижная система слежения за Солнцем, автоматически выполняющая поворот солнечной батареи с тем, чтобы обеспечить наилучшую в этот момент ориентацию.

Огромное значение имеет также степень наклона поверхности фотоэлектрического модуля. Оптимальным считается наклонное размещение: под углом от 15 до 90 градусов, в зависимости от географической широты местности. Для европейской части России эти значения составляют от 30 до 60 градусов.

На практике расположение солнечной батареи в первую очередь зависит от конструкции крыши, при установке нужно выбирать ориентацию и угол наклона, максимально близкие к оптимальным расчетным.

О чем молчат продавцы солнечных батарей

Если прогуляться по форумам и отзывам, то можно найти такие предостережения от счастливых владельцев солнечных батарей.

1. Панели для работы требуют грид-инвертора: при покупке панелей нужно согласовывать напряжение инвертора и панелей на совместимость.

К примеру, для работы двух панелей, каждая на 100 Ватт, потребуется инвертор на 300-500 Ватт.

Китайские и обычно довольно качественные инверторы все же часто указывают на корпусе мощность, не соответствующую действительности. Будьте внимательны во время покупки и уточняйте детали. Устройство работает при наличии напряжении в сети, поэтому не может быть резервным источником питания. Если электричество не расходуется сразу, оно передается обратно в сеть. Счетчик при этом крутит то вперед, то назад. Это непривычно и не учитывается многими счетчиками. Есть риск оплаты отдаваемой назад энергии

Важно учитывать тип счетчика и заложить в расчеты стоимость его замены. Если в вашей местности часто облачность, важно учитывать ее и приравнивать к тени

Важно учитывать время и усилия на чистку панелей, особенно зимой от снега.

Основной вывод тех, кто приобрел панели в нашей стране – пока что это слишком дорогое удовольствие, которое следует рассматривать как хобби.

Солнечные батареи для дома: типичные ошибки новичков

При установке систем альтернативных источников энергии впервые, многие обращаются в компании по установке солнечных батарей. Если Вы новичок в этом вопросе, то прочтите, пожалуйста, статью до конца. И постарайтесь, научиться на чужих ошибках.

Что учесть, обращаясь в компанию по установке солнечных батарей

Ошибка первая: жадность

Самой распространенной ошибкой новичков при установке альтернативного источника энергии является желание заполучить систему определенной мощности. Ну, к примеру: чтобы хватило и на телевизор, и на холодильник и еще много на что. В этом случае, Вы заплатите не менее 150 тысяч рублей только за саму гелиосистему. Не забудьте прибавить оплату за монтаж. А прослужит такая установка не более года.

Оказывается, не стоит жадничать и торопиться. Так как система модульная, то без особых проблем можно добавлять солнечные батареи и аккумуляторы по мере необходимости и по мере роста Ваших потребностей, а не по желанию продавца. Нет никакой нужды одномоментно платить за солнечную систему максимально необходимой мощности.

Целесообразно купить солнечную батарею минимально-требуемой мощности в феврале или ранней весной. Опробовать и проверить систему на деле, набраться опыта по рациональному использованию. А уже осенью добавить необходимое количество модулей, увеличив площадь солнечных батарей (желательно эту возможность заранее предусмотреть!). Причем, выполнить работу по монтажу можно будет и самостоятельно. Тем более, что Вы уже видели как это делается. К слову, в осенне-зимний период возможны существенные скидки. Между прочим, солнечные батареи на 12 вольт легко помещаются на заднем сидении легкового автомобиля.

Ошибка вторая: неправильный выбор рабочего напряжения солнечной батареи

При установке солнечных батарей, следует грамотно подобрать рабочее напряжение и соответствующие аккумуляторы. Так, установив солнечные батареи на 24 или 48 вольт Вы испытаете ряд неудобств:

• необходимость тщательного подбора одинаковых аккумуляторов (поскольку нельзя подключать последовательно АКБ разных производителей, неодинаковой емкости и даты выпуска. То есть придется приобретать аккумуляторы попарно!
• приобретение энергосберегающих светодиодных ламп на 24 вольта, а тем более на 48 вольт затруднительно
• придется отказаться от унифицированных электрических устройств на 12 вольт (а это: сигнализация, насосы, зарядки для телефонов, радиоприемники и т. п. приборы)

Солнечные батареи для дома: что надо знать новичкам?

Ошибка третья: надежды на инверторы

Еще одна распространенная ошибка новичков, устанавливающих солнечные батареи для дома: запитать все через инвертор, то есть одна сеть с напряжением 220 вольт. Но поскольку кпд инверторов, в реальной жизни всего 75-80%, то лучше предусмотреть гибридную проводку: 12В и 220В. Кстати, ее можно запустить в одном кабеле. И теперь, все что может работать от 12В, пусть запитывается от 12В на здоровье (а это: освещение, телевизор, спутник и многое другое). Такое решение сократит потери энергии более чем на 30 %. Тем самым снизит мощность солнечных батарей и емкость АКБ.

Ошибка четвертая: выбор АКБ

Впервые устанавливая солнечные батареи для дома стоит остерегаться, когда Вам «впихивают» всевозможные модели аккумуляторов глубокого разряда. Таких не существует, за исключением щелочных, которые устанавливали раньше на тепловозы и электрокары. Особо следует отметить гелевые аккумуляторы. Мало того, что стоят они недешево, но с учетом следующих факторов, их не следует применять в принципе, а именно:

1. в силу гелевого состояния электролита, такие аккумуляторы плохо вступают в электро-химический процесс
2. при отрицательных температурах окружающего пространства, гель переходит в состояние парафина. Сами посудите, что из этого выйдет в морозную погоду

Ошибка пятая: неверная установка солнечных батарей

Солнечные батареи для дома будут работать эффективно, если грамотно и правильно их установить. Существует ряд нюансов, не соблюдая которые никогда не получится сэкономить на использовании альтернативной энергии:

• несоблюдение азимута
• невыверенный угол наклона модулей
• отсутствие контроля температурного режима

Установка солнечных батарей — реальная возможность сэкономить

Повышение эффективности инвестиций в солнечные батареи

Солнечные панели недешевы. Когда они окупятся и является ли их покупка обоснованной тратой денег? 

Если вы думаете об инвестициях в солнечные батареи для дома и ускорения их окупаемости, вы можете реинвестировать сэкономленные на ваших счетах за электроэнергию деньги в другие инструменты для приумножения инвестиций. Это может быть вклад в банке под проценты, инвестиционных вклад, ПИФ или что-то другое подобное. Тем самым установка солнечных батарей даст вам возможность получения дополнительных финансов для инвестирования в различные финансовые инструменты.

Конечно, трудно вычленить деньги, сэкономленные от установки солнечных батарей, всегда есть соблазн потратить их на что-то “очень нужное для себя любимого” или для семьи, но, если мы говорим об эффективности инвестиций в солнечные батареи, то этими инструментами нельзя пренебрегать. Солнечные батареи тем и отличатся от других ваших затрат, что они начинают приносить положительный поток денег сразу после установки в виде экономии на счетах за электроэнергию.  Это одна из немногих инвестиций, которая “зарабатывает для вас” деньги, в этом отношении ее можно сравнить с затратами на образование (которые, как известно, позволяют в будущем зарабатывать вам или вашим детям больше “необразованных” конкурентов). Только, в отличие от инвестиций в образование, инвестиции в солнечные батареи начинают приносить деньги сразу после установки.

Причём с каждым годом, из-за увеличения тарифов на электроэнергию, ваша экономия от солнечных батарей будет увеличиваться.

Методы платежей за ваши солнечные батареи

Наиболее экономически эффективным методом платежа за солнечные батареи является полная предоплата за оборудование и установку (прим. “Ваш Солнечный Дом” практикует постоплату за установку поставляемого нами оборудования). Однако, если у вас нет достаточного количества средств на покупку, вы можете рассмотреть кредит или заем. Если вы решитесь на этот шаг, учтите регулярные платежи за обслуживание кредита. Нужно считать, не превысят ли проценты по кредиту экономию на счетах за электроэнергию (или затратах на топливо, если у вас автономная электростанция с дизель или бензогенератором), которую вы получите от установки солнечных батарей. 

За рубежом в странах, где действуют feed-in tariffs (повышенные тарифы на отдачу излишков в сеть) также практикуются различные схемы, при которых потребитель получает “бесплатные солнечные батареи” (например, “Аренда крыши для солнечных батарей”). К таким схемам нужно подходить с  осмотрительностью и считать выгоду. В подавляющем большинстве случаев более выгодно накопить денег, купить солнечные батареи и получать прибыль от повышенных тарифов, чем получить “бесплатные солнечные батареи”. Вы можете почитать о данных схемах по ссылкам ниже в .

Кстати, один из моих оппонентов, убежденный в неокупаемости солнечных батарей в России, предложил нам установить него солнечную электростанцию на крыше бесплатно и продавать ему электроэнергию, в надежде на наш отказ (типа, мы сами прекрасно знаем, что установка солнечных батарей невыгодна). Мой ответ с расчетами экономической эффективности, где я показал, что для нас установка “бесплатных” солнечных батарей  очень даже выгодна вы можете почитать на нашей странице в Facebook.

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.

Инструкция по изготовлению

Процесс изготовления солнечной батареи состоит из нескольких этапов:

1. Подготовка фотоэлементов и пайка проводников.
2. Создание корпуса.
3. Сборка элементов и герметизация.

Подготовка фотоэлементов и пайка проводников

На столе собирается набор фотоячеек. Допустим, производитель указывает на мощность 4 Вт и напряжение 0,5 вольт. В таком случае нужно использовать 36 фотоэлементов, чтобы создать солнечную батарею на 18 Вт.

С помощью паяльника, мощность которого составляет 25 Вт, наносятся контуры, образуя припаянные проводки из олова.

Качество пайки является главным требованием для эффективной работы солнечной батареи

Затем все ячейки соединяются между собой в соответствии с электрической схемой. При подключении солнечной панели можно воспользоваться одним из двух способов: параллельным или последовательным соединением. В первом случае плюсовые клеммы соединяются с плюсовыми, минусовые с минусовыми. Затем клеммы с разным зарядом выводятся к аккумулятору. Последовательное подключение предусматривает соединение противоположных зарядов путём поочерёдного скрепления ячеек между собой. После этого оставшиеся концы выводятся к аккумуляторной батарее.

Когда спайка будет завершена, нужно вынести ячейки на солнце, чтобы проверить их работоспособность. Если функциональность в норме, можно начинать сборку корпуса.

Проверка устройства выполняется на солнечной стороне

Как собрать корпус

Подготовить уголки из алюминия с невысокими бортиками. Для метизов предварительно выполняются отверстия

Затем на внутреннюю часть алюминиевого уголка наносится силиконовый герметик (желательно сделать два слоя). От того, насколько качественно он будет нанесён, зависит герметичность, а также длительность службы солнечной батареи Важно обратить внимание на отсутствие незаполненных мест. После этого в раму помещается прозрачный лист поликарбоната и плотно фиксируется. Когда герметик высохнет, крепятся метизы с шурупами, что обеспечит более надёжное крепление.

Учитывая хрупкость конструкции, рекомендуется сначала создать каркас, а затем только устанавливать фотоэлементы. Учитывая хрупкость конструкции, рекомендуется сначала создать каркас, а затем только устанавливать фотоэлементы

Когда герметик высохнет, крепятся метизы с шурупами, что обеспечит более надёжное крепление.. Учитывая хрупкость конструкции, рекомендуется сначала создать каркас, а затем только устанавливать фотоэлементы. Учитывая хрупкость конструкции, рекомендуется сначала создать каркас, а затем только устанавливать фотоэлементы

Учитывая хрупкость конструкции, рекомендуется сначала создать каркас, а затем только устанавливать фотоэлементы

Сборка элементов и герметизация

• Очистите прозрачный материал от загрязнений.
• Разместите фотоэлементы на внутренней стороне листа из поликарбоната на расстоянии 5 мм между ячейками. Чтобы не ошибиться, предварительно сделайте разметку.
• На каждый фотоэлемент нанесите монтажный силикон.

Чтобы продлить срок службы солнечной батареи, рекомендуется нанести на её элементы монтажный силикон и закрыть задней панелью

После этого прикрепляется задняя панель. После застывания силикона нужно герметизировать всю конструкцию.

Герметизация конструкции обеспечит плотное прилегание панелей друг к другу

Установка солнечных фотоэлектрических панелей на крышу поэтапно

Материалы кровли, крепление солнечных панелей должны правильно соотноситься. Установка на разные покрытия отличается именно типами крепежей, фиксирующих опорные рельсы (профили с S-образным сечением). Рассмотрим более подробно и полностью работу по установке солнечных коллекторов.

План, чертеж

На первом этапе измеряют рулеткой крышу и составляют чертеж с размерами и геометрией крыши, под которые подбираются панели. На плане обозначают расположение направляющих и креплений.

На чертеже рисуют оптимальное расположение фотогальванических плит с учетом отступов для прохода, снегоуловителей, от иных элементов. Обозначают затененные сегменты (около труб, деталей конструкций и прочего), проемы.

Опорные рельсы фиксируются кронштейнами с зазорами между ними в 1200–1500 мм. Плиты помещают на две S-рельсы, размещаемые параллельно, для направляющих от кромки плит отступают 200–400 мм.

Монтаж крепежей

Металлопрофиль со стыковыми соединениями в виде фланцев. Применяют крепления в виде зажимов, стягивающихся болтами, не нарушая целостности покрытия.

Металлочерепица и металлопрофиль. Используют Г (L)-образный кронштейн для S-реек. Перед его установкой к концу, фиксируемого к крыше, наклеивают кусок битума. Уголок закрепляется к обрешетке саморезами (чем больше отверстий для них, тем лучше) с герметиком.

Битумная черепица. Используют кронштейн с широкой площадкой, так как дом с такой крышей часто имеет обрешетку для данного материала из ОСБ плит. Соединение уплотняется как описано выше.

Керамическая (натуральная) черепица. Плитка кровли подвигается под верхний ряд, открывается путь к обрешетке, туда вставляют кронштейн, закрепляют его к лагу (плите). Крепежи должны быть с одинаковыми промежутками. Если при оснащении такой поверхности солнечными батареями, место крепления не совпало с положением лага, берут изделие с более длинной площадкой и/или ножкой. В завершение монтажа неповрежденная черепица задвигается на прежнее место — это самый аккуратный вариант установки.

Шифер и ондулин. Применяют особые винтошурупы из нержавейки. Крепеж ставят в месте прохождения лагов — на горбах, затем на него надевают кронштейн, используемый для металлочерепицы и металлопрофиля. Винт снабжен толстой резиновой прокладкой для герметизации отверстия.

Монтаж направляющих

После фиксации кронштейнов к ним присоединяют опорные S-рельсы. Стандартно применяют захваты и болты (с гроверами, внутренними шестигранниками). Первый элемент вставляется в паз рельсы, вторым осуществляется зажим.

Рейки обычно поставляются в комплекте к панелям, их форма стандартная и их можно докупить не только у конкретного производителя, но и в магазинах стройматериалов, на металлобазах. Длина может быть разной, направляющую можно обрезать обычной ножовкой по металлу или наращивать.

Ламели опорных S-профилей наращиваются и стыкуются соединителями — металлическими планками с болтами.

Установка панелей

После закрепления реек устанавливают сами фотоэлектрические элементы. Фиксацию осуществляют двумя вариантами прижимов с четырех сторон. Длину этих деталей подбирают под тип панелей. Стандартно есть два типа изделий — на 35 и 40 мм. Крайняя плита с внешнего края фиксируется концевыми прижимами, а для внутренних торцов панелей применяют центральные универсальные типоразмеры. Для присоединения этих элементов к направляющим используют болты (M8×25, M8×50) и захваты.

Когда солнечные батареи установлены на крышу надо проверить отсутствие перепадов высоты, уровня реек. Все сегменты должны выстроиться в одну ровную плоскость. Мониторинг также делают постоянно в процессе монтажа на профиль: перед началом работ натягивают нить и по ней проверяют их положение.