Солнечная батарея своими руками для дачи: Солнечная батарея своими руками — принцип и порядок сборки в домашних условиях

Содержание

Сборка солнечных батарей для дома или дачи своими руками

Можно ли сделать солнечные батареи своими руками? Этот вопрос интересует многих людей, решивших использовать альтернативные энергоисточники. Да, вполне можно. Причем процесс этот, по сути, далеко не такой технологически сложный, как может показаться на первый взгляд. Главная сложность будет заключаться в пайке проводников к фотоячейкам, но и эту проблему можно решить с минимальными затратами.

Однако прежде, чем собирать солнечную батарею в домашних условиях, нужно приобрести все необходимые элементы. То есть собственно фотоячейки и материалы для изготовления корпуса (сам корпус и лицевое защитное стекло). Также понадобятся паяльник и припой.

Фотоячейки можно использовать и поли-, и монокристаллические, все зависит от того, какие рабочие параметры должна будет «выдавать» батарея. Разумеется, их нужно рассчитать заранее. Приобрести фотоячейки можно на крупных интернет-порталах (Ebay, Amazon и т.д.) или же в специализированных магазинах. Причем в последнее время там все чаще продаются уже готовые наборы для солнечных панелей, включающие в себя подобранные по параметрам фотоячейки с уже припаянными к ним проводниками. Более того, для защиты от механических повреждений такие ячейки покрыты защитным ламинирующим составом.

Лучше всего воспользоваться именно таким набором, поскольку пайка проводников к ячейкам – процесс очень трудоемкий и без должного опыта вряд ли выполнимый. А кроме того, купленные «по отдельности» ячейки в ходе транспортировки нередко оказываются поврежденными.

Еще один немаловажный аспект – классификация фотоячеек. По своему качеству все ячейки для солнечных батарей делятся на 5 классов:

A. Отборные элементы без малейших дефектов, способных снизить их производительность.

B. Фотоэлементы «второго сорта» с незначительными царапинами или иными дефектами малых размеров.

Выбор фотоячеек

A. Отборные элементы без малейших дефектов, способных снизить их производительность.
B. Фотоэлементы «второго сорта» с незначительными царапинами или иными дефектами малых размеров.
C. Элементы «третьего сорта» с ярко выраженными дефектами, сколами и трещинами.
D. Брак ячеек. Треснутые, разломанные изделия, пригодные только для переработки.

Разумеется, выбирать нужно фотоячейки с маркировкой «Grade A». Именно они будут обладать максимальным КПД и позволят собрать для дома или для дачи наиболее эффективную солнечную батарею.

Схема же соединения ячеек представляет собой последовательное соединение. Число ячеек в цепи будет зависеть, опять же, от требуемого выходного напряжения. Чем больше ячеек, тем выше будет напряжение на выходе. Как правило, для дачи или для дома достаточно изготовить солнечную батарею из 36 ячеек. Их выходное напряжение составляет 12-18 В (в зависимости от исходных параметров ячеек), что как раз позволяет запитывать бытовую энергосберегающую нагрузку. Единственное условие – наличие в схеме запирающего диода (обычно – диода Шотке). Он необходим для предотвращения появления обратных токов при отсутствии солнечных лучей.

Лучше всего паять ячейки, заранее расположив их в нужном порядке на будущей лицевой поверхности солнечной батареи. Расстояние между ячейками надо выдерживать около 5 мм.

Корпус

Корпус солнечной батареи выполняет несколько важных функций. Прежде всего он защищает ячейки от механических повреждений, а электрические контакты – от влаги и пыли. Поэтому материал корпуса должен быть обязательно влагостойким. Отлично подойдут фанера и деревянные рейки, обработанные влагоотталкивающим составом. Можно воспользоваться и алюминиевыми уголками (для боковых граней).

Для защиты лицевой стороны корпуса лучше использовать специальное закаленное стекло. Кстати, некоторые фирмы продают специальные стекла для солнечных батарей. Они достаточно прочны, чтобы выдерживать воздействия погодно-атмосферных факторов и при этом обладают хорошими оптическими характеристиками. Можно использовать и простое оргстекло.

Сборка

Когда каркас батареи будет готов, а элементы – спаяны, начинается непосредственная сборка изделия. Фотоячейки должны быть расположены на лицевой поверхности солнечной батареи (если это не было сделано перед пайкой, то придется перекладывать уже соединенные ячейки).

Следующие этап – герметизация системы. Для этих целей в промышленности применяют специальные компаунды, изготовление же своими руками позволяет воспользоваться силиконовым герметиком. Сначала система фиксируется по краям, затем – в середине, и лишь после этого герметиком заливаются промежутки между ячейками. Перед герметизацией лучше еще раз проверить качество пайки и надежность соединений.

Последняя стадия – соединение лицевой части корпуса с каркасом и их надежное скрепление. Также необходимо установить специальную коммутационную коробку, к которой будут подсоединены выводные рабочие контакты фотоячеек. Кроме того, коробка имеет отдельные разъемы для дальнейшего подключения солнечной батареи в систему. Монтируется она на тыльную сторону корпуса. Нередко в комплекте с такой коробкой продаются и соединительные кабели для коммутации панели. Коробка герметична и надежно защищает все электроконтакты от погодно-атмосферных факторов.

«Химическая» солнечная батарея

Домашнюю фотопанель можно сделать не только из кремниевых пластин, но и из обычной листовой меди. Правда, полученная таким образом батарея, будет обладать гораздо меньшей производительностью — ее хватит лишь для получения совсем небольшого тока. Однако и себестоимость ее изготовления, и затраты времени в несколько раз ниже.

Итак, нам понадобятся:

Два листа меди (размером примерно 15х15 см). Их можно найти и в хозяйственном магазине.
Два зажима-«крокодила».
Небольшой мультиметр или высокочувствительный амперметр (для фиксации токов 10-50 мкА).
Обычная электрическая плитка (мощностью более 1000 Вт для получения нужного нагрева).
Стеклянная банка (достаточно объема 2 л) или пластиковая бутыль с отрезанным горлом.
Обычная вода.
Поваренная соль (2 столовые ложки).

Также потребуются ножницы для нарезки меди и наждачная бумага или же металлическая щетка (для зачистки меди).

Изготовление

Сам процесс очень простой. В первую очередь необходимо отрезать два куска меди нужных размеров (чтобы они полностью помешались на ТЭНе или конфорке плитки). Затем тщательно промыть один лист с моющим средством, чтобы удалить все жировые загрязнения. Наждачной бумагой или щеткой лист очищается от возможного микрокорродирования или поверхностных сульфидов.

Затем лист нужно положить на плитку и включить ее на полную мощность. Медь начнет прогреваться и постепенно менять цвет с оттенков красного на черный. Это означает, что начала образовывать медная окись. Когда весь лист станет равномерно черным, можно начинать отсчет времени. Медь должна прокалиться еще полчаса. Это необходимо для того, чтобы образовался более толстый слой окиси. Впоследствии черный слой легко «отойдет», открыв многоцветный нижний слой. Именно он и потребуется для генерации энергии.

По истечении 30 минут плитку нужно отключить, оставив лист на конфорке. Медь должна остыть, причем очень медленно, иначе черная окись не отслоится. По мере остывания черный слой начнет «шелушиться», а так как окись и медь остывают с разными скоростями, то верхние хлопья начнут самостоятельно отскакивать от листа.

Примерно через 20 минут пластина остынет до комнатной температуры. Оставшиеся небольшие участки черной окиси надо аккуратно удалить под проточной водой. Ни в коем случае нельзя пользоваться губкой, моющими средствами и т.д., так как они повредят необходимый для фотореакции слой красно-фиолетовой меди.

Сборка

Собственно сборка не менее проста. Второй лист меди (он должен быть такого же размера) аккуратно сгибают по дуге и помещают в банку. Также поступают и с прокаленным листом. Пластины меди не должны касаться друг друга! Причем так как при прокаливании на верхней стороне листа образуется покрытие лучшего качества, то именно эта сторона и должна «смотреть наружу из банки».

Далее к пластинам подсоединяют «крокодилы». Провод от чистого листа подключают к «плюсу» измерительного прибора, от прокаленного – к «минусу». Затем соль растворяют в небольшом количестве обычной воды. Раствор выливают в банку, причем он должен отступать от края пластин примерно на 2 см (чтобы при перемещении банки не намочить контакты).

Все, солнечная батарея из меди готова! Правда, производительность ее минимальна, около 50 мкА на 0,25 В. Поэтому для бытовых практических целей она мало применима.

Солнечная батарея своими руками из подручных средств

В целях экономии и заботе об окружающей среде, люди давно используют альтернативные источники энергии как солнечные аккумуляторы. Приобретение аппарата обойдется очень дорого, поэтому некоторые «умельцы» научились изготавливать солнечные батареи своими руками из подручных средств.

Устройство и принцип действия солнечных панелей

Приницп работы и устройство батареи заключается в нескольких параметрах, среди которые есть такие:

нескольких электронных приборов, которые преобразуют энергию фотонов в электрическую. Фотоэлектрические элементы, соединены в солнечных батареях в строгой последовательностью, расположены параллельно друг другу;
аккумулятора, который накапливает в себе электродвижущую силу;
генератора-преобразователя периодического напряжения;
электрического многопозиционного переключающего аппарата, контролирующего работу всех устройств в батарее.

Фотоэлектрические элементы для создания батарей изготавливаются из кремния. Однако очистка материала очень дорогая процедура. Поэтому в последнее время производители используют медь и индий. Каждый элемент представляет собой автономный бокс, генерирующий электроэнергию. Боксы соединены друг с другом, образуя единую площадку. От ее размеров зависит интенсивность солнечной батареи. Поэтому чем больше солнечная станция содержит фотоэлектрических элементов, тем больше производит энергии.

При попадании лучей солнца на элемент в нем образуется фотоэдс, создается тепловая генерация электронно-дырочных пар. Часть лишних электронов проходит через область соприкосновения двух полупроводников с разными типами проводимости из одного слоя в другой. После этого на внешнем участке электроцепи возникает напряжение. При этом на p-контакте возникает положительный полюс тока, на n-контакте – отрицательный. После подключения к аккумулятору фотоэлектрические элементы образуют замкнутое кольцо. В результате солнечная станция работает по принципу «белка в колесе». Стабильно отрицательно заряженные частицы «бегают» по кругу, а аккумулятор набирает заряд.

На заметку!
Стараясь найти замену дорогому кремнию, ученые-физики создали солнечные станции из органических соединений углерода и меди. Так, немецкий концерн Heliatek оснастил органическими солнечными коллекторами толщиной в 1 мм несколько зданий в Дрездене.

Классификация фотоэлектрических модулей

Солнечные электростанции различаются по интенсивности и принципу действия встроенных фотоэлектрических элементов. Некоторые модули значительно проигрывают в мощности, однако, меньше стоят. Отличаются методом изготовления из кремния деталей и бывают:

тонкопленочные, являющиеся недорогими и маломощными модулями. Ключевым компонентом в этой батарее является пленка, изготовленная из аморфного кремния. Она занимает большую площадь батареи, однако, энергию генерирует в малом количестве. При установке монтируется как на крышу, так и на любые поверхности;
полимерные, изготовленные их кремневодорода. Силан наносят на подложный изоляционный материал батареи. Кроме того полимерный элемент можно нанести на мягкую подложку, поэтому монтировать аморфную станцию можно на любой неровной поверхности;
монокристаллические, имеющие собственный надежный корпус, защищенный от попадания влаги и пыли. Благодаря одиночным кристаллам отличаются надежной генерацией энергии в течение большого промежутка времени. Стабильные в работе модули, которые чаще всего устанавливаются в России, Украине и Белоруси;
мультикристаллические, изготовленные из солнечных элементов со множеством разнонаправленных кристаллов. Меньше подвержены воздействию высокой и низкой температуры. Однако для генерации энергии этим батареям нужна большая площадь.

Собирают солнечные модули только из фотоэлектрических элементов одного размера. В противном случае максимальная мощность тока маленьких пластин будут ограничивать работу крупных.

Таблица КПД современных солнечных батарей

Степень соответствия удовлетворению потребностей при использовании солнечных модулей определяет отношение отдаваемой к подводимой мощности. Параметр включает в себя затраты на преобразование энергии, его средний показатель составляет 16-21 %. Именно такое количество электричества модуль получает от солнечных лучей, попадающих на фотоэлектрические элементы.

Все модели панелей имеют коэффициент полезного действия от 4,5 % до 26 %. Такая разница между преобразованием и передачей энергии обуславливается различием между материалами и конструкциями при изготовлении пластин. На характеристики в отношении передачи и преобразования солнечной энергии также влияет:

мощность излучения солнца. При понижении активности светила интенсивность панелей понижается. Чтобы модули снабжали владельцев электричеством ночью, в них интегрируют специальные аккумуляторы-накопители;
температура. Нагрев фотоэлектрических преобразователей снижает их способность превращать энергию в ток. Панели с встроенными охлаждающими приборами являются продуктивнее. Поэтому при температуре воздуха -15 градусов и солнечной погоде, КПД преобразователей выше, чем летом при температуре воздуха +28 — +32 градуса;
угол наклона панели. Для обеспечения максимально высокого КПД конструкцию панели нужно направить строго под попадание лучей солнца. Самыми производительные модели, уровень наклона которых регулируется относительно расположения светила;
климатические условия. На практике доказано, что у владельцев фотоэлектрических преобразователей, проживающих в регионах с пасмурной дождливой погодой, показатель КПД панелей ниже.

На заметку!
При изготовлении современных солнечных панелей, ученые-конструкторы из немецкого Института энергосистем Фраунгофера использовали технологию сращивания пластин, добившись рекордного КПД в 34, 8%.

Коэффициент полезного действия солнечных преобразователей во многом зависит от типа самородного элемента-кремния. Аппараты на основе этого материала отличаются методом изготовления и КПД.

Вид панели	КПД	Описание
Монокристаллические	15%-25%	Аппараты, которые являются самыми производительными и долговечными. Из-за высокой структурированности материала имеют высокую цену.
Поликристаллические и полимерные	11%-19%	Модули, которым для хорошей производительности нужна большая площадь, чем монокристаллическим. Имеют неоднородную внешнюю конструкцию, которую можно исправить при помощи просветляющих покрытий.
Тонкопленочные	5% -10%	Аппараты отличаются простотой в изготовлении и низкой ценой. В процессе эксплуатации показатели КПД этих модулей снижаются.

Преимущества и недостатки природной энергии

Чем же так хороша природная энергия и что толкает на установку модулей не только частных лиц, но и владельцев крупных предприятий? Основными достоинствами солнечных преобразователей являются:

доступность источника электричества, которое обойдется пользователю бесплатно;
положительное влияние на сохранность окружающей среды;
долговечность приборов;
простой монтаж и принцип действия;
отсутствие проблем при повышении цен на коммунальные услуги.

Однако среди всех достоинств, панели имеют недостатки в виде:

очень большой стоимости;
приобретения повышенного количества фотоэлементов для удовлетворения потребностей большой семьи или помещения с площадью более 50 кв. м;
спада производительности при работе панели в пасмурную погоду.

Солнечная батарея своими руками

Затраты на изготовление самодельной солнечной батареи в несколько раз меньше, чем приобретение даже самой дешевой модели панели из Китая. Работает такая конструкция-самоделка не хуже, чем модуль, изготовленный на производстве.

Имея минимум знаний и умений, можно попытаться сделать солнечную батарею для дома или дачи своими руками. При этом фотоэлектрические элементы можно не покупать, а изготовить из имеющихся материалов. Мини-генераторы из диодов или старых транзисторов не будут обладать супермощностью. Однако благодаря самодельным коллекторам можно зарядить мобильный телефон или планшетник, подключить настольную лампу. Коллектор, изготовленный из старых алюминиевых банок при правильном размещении, поднимет температуру воздуха в двух-трех комнатах на 10-12 градусов.

На заметку!
В процессе пайки диодов не стоит спешить. Хрупкие тонкие элементы при резком движении могут поломаться.

Коллекторы из диодов

Кристаллы-полупроводники, заключенные в пластиковый корпус, концентрируют на себе солнечный свет. Под воздействием света на участке p-n-зоны начинают активное движение электроны, формирующие направленный поток, а после фототок. Благодаря этому можно создать мини-панель из светодиодов самостоятельно. Стоит знать, что вырабатываемая одним полупроводником мощность будет маленькая. Поэтому чтобы изготовить панель средней мощности нужно очень много светодиодов, которые нужно соединить в замкнутый круг. Для создания коллектора:

группу из светодиодов собрать на пластине из текстолита или листе плотного картона, соединив их медными проводами;
пластину с элементами поместить в прочную емкость с прозрачной крышкой;
выводы припаять к разъему, к которому подключать приборы.

На заметку!
Стоит знать, что выработка энергии самодельной панели из диодов возможна только под прямыми лучами солнца. Как только небольшое облако закроет светило, напряжение на выходе полупроводников будет равно нулю.

Коллекторы из транзисторов

У людей, которые увлекаются радиотехникой, накапливается много электронных запчастей. Среди них могут быть радиоэлектронные полупроводниковые триоды, выпущенные еще в Советском Союзе. Как детали они нигде не применяются из-за больших габаритов. Однако из этих старых транзисторов можно собрать миниатюрный фотоэлектрический элемент. Интенсивность такой батареи будет небольшой по отношению к ее габаритам, подойдет только для подключения к питанию маломощных аппаратов.

Для переделки полупроводникового триода в солнечную панель, нужно:

избавиться от верхней поверхности прибора, оставив неповрежденными кристалл и тонкие провода;
соединить элементы между собой медной проволокой на куске органического стекла или плотной бумаги;
для лучшего напряжения транзисторы соединить последовательно;
выводы припаять к разъему, к которому можно подключить для зарядки телефон, фонарик, нотбук;
после параллельного соединения полупроводников и попадания на них солнца, образуется ток.

Преобразователи из алюминиевых банок

Конструкция солнечного генератора из алюминиевого вторсырья представляет собой деревянный короб с изолированной задней поверхностью и прозрачной верхней крышки из оргстекла или поликарбоната. Внутри каркаса монтируются трубы, изготовленные из склеенных баночек, покрашенных черной матовой краской. По сделанным трубам прокачивается воздух, который поступает из нижней части пространства комнаты и в разогретом виде поднимается вверх.

В процессе происходит свободноконвективные движения воздуха и принудительная тяга. Мощная движущая сила толкает нагретый воздушный поток по вентиляционному каналу в комнату, где он замещает холодный воздух. Алюминий не подвержен коррозии даже при образовании внутри трубок коллектора конденсата. Кроме того, глянцевая внутренняя поверхность банок отражает тепло внутрь трубок и не выпускает наружу. Чтобы изготовить солнечный генератор из алюминиевых емкостей своими руками:

200-250 банок из-под пива или напитков установить в деревянном коробе, склеив емкости при помощи термоустойчивого герметика;
в ящике сделать отверстия для входа-выхода воздуха;
банки и основание покрасить черной не глянцевой краской;
выкрашенные емкости накрыть оргстеклом или поликарбонатом, зафиксировав прозрачную поверхность алюминиевыми профилями;
установить на южную стену дома или квартиры.

Солнечный коллектор из кремниевых пластин или фотоэлементов

Полупроводниковые кремниевые вафли-фотоэлементы можно заказать в интернет-магазинах и сделать из деталей среднемощный солнечный коллектор. Под воздействием солнца электроны в таких полупроводниках отходят от ядер атомов в более высокие орбиты, создавая электрический ток. Для того чтобы собрать такой солнечный генератор:

очистить поверхности кремниевых спиртом;
при помощи мультиметра определить токопроводящую сторону пластины;
закрепив квадраты клейкой лентой, нанести раствор диоксида титана;
удалив ленту, поместить пластины на электрическую плиту, чтобы обжечь двуокись титана;

в емкости с водой развести сок вишни или сливы, поместить элемент на 15 минут;
пластины высушить, обтереть спиртом;
подготовить антибликовое или оргстекло;
при помощи паяльника мощностью не менее 60-80 Вт и проводников спаять детали на прозрачной поверхности последовательно сверху вниз;
спаянные фотоэлементы приклеить к стеклу термостойким герметиком;
контакты крайних кремниевых вафель вывести на шину с плюсом и минусом;
оснастить будущий коллектор блокирующим диодом, который в дальнейшем соединить с контактами;
из ДСП подготовить деревянный каркас, закрепить его по бокам алюминиевыми уголками, в нижней части через каждые 10 см проделать вентиляционные отверстия;
зафиксировать в коробе прозрачную поверхность с приклеенными кремниевыми вафлями, выведя контакты наружу;
установить солнечный аккумулятор рядом с источником света.

На заметку!
Лучше всего заказывать солнечные кремниевые пластины с диодами, шинами и плоскими тонкими проводниками. Такая покупка сохранит не только время, но и деньги на приобретение второстепенных запасных элементов.

Проект системы и выбор места

Схема системы сборки солнечного коллектора предусматривает расчеты нужного размера пластины. Кроме того по проекту коллектор устанавливается на фасаде, ориентированном в южную сторону. Допустимо отклонение на 35 градусов на восток.

Генератор устанавливается под определенным углом, который обеспечит максимальное попадание солнечных лучей на фотоэлектрические элементы. Место установки панели можно подобрать в любом месте: на земле, на крыше, на стене. Главное, разместить батарею на солнечной стороне так, чтобы она не затенялась деревьями или постройками.

При подборе угла наклона коллектора учитывать расположение постройки и время года. Желательно монтировать батарею так, чтобы величину угла можно было менять в зависимости от сезонных изменений, так как фотоэлементы эффективно работают только при перпендикулярном попадании лучей на поверхность.

На заметку!
Один квадратный метр самодельной батареи из кремниевых вафель выдает в процессе 100 Вт-120 Вт. Поэтому для обеспечения электроэнергией в 250 кВт-350 кВт панель должна иметь не менее двадцати квадратных метров площади.

Тестирование самодельной батареи перед герметизацией

До того как обеспечить коллектору полную герметичность, нужно протестировать аккумулятор при помощи амперметра. Кроме того, проверив заранее панель, можно устранить ошибки, которые возникают во время спаивания вафель.

Тестирование нужно провести в солнечный день в час-два дня. Для этого:

вынести генератор на улицу, установить под тем углом, который был определен заранее;
подсоединить к контактам электроизмерительный прибор, измерить ток короткого замыкания;

если солнечный коллектор правильно спаян и собран, мощность электрического тока должна составлять на 0, 5 – 1 ампер ниже, чем возрастающий электрический импульс ударного типа. Показания прибора должны быть не менее 4, 5 ампера;
самодельный генератор, изготовленный из кремниевых пластин-фотоэлементов, должен выдать параметры в 5-10 ампер.

Герметизация уложенных в корпус фотоэлементов

После тестирования кремниевых пластин можно проводить герметизацию. Для заделки швов и стыков использовать эпоксидную смолу или термоустойчивый герметик. Олигомер нанести на пространство между фотоэлементами и на крайние детали. Далее, сверху установить акриловое стекло, плотно прижав к кремниевым пластинам.

В качестве дополнительной защиты и меньшего изнашивания фотоэлементов, между поверхностью короба и кремниевыми элементами установить прокладку из минеральной ваты.

После установки акрилового стекла конструкцию уложить на твердую поверхность так, чтобы стенка короба из ДСП была вверху. Это необходимо для того, чтобы из батареи вышел воздух. После повторного тестирования коллектор установить на выбранный участок, подключить к системе дома или квартиры.

Загоревшись желанием создания солнечной стации своими руками, не стоит изготавливать огромный коллектор. Чтобы понять все нюансы работы, нужно собрать маленький генератор. Если после тестирования, прибор хорошо справится с задачей, приступать к созданию более мощной модели.

Могу ли я использовать солнечные панели без аккумулятора?

При всей шумихе вокруг накопителей энергии вам может быть интересно, является ли блок солнечных батарей необходимым для домашних солнечных систем. Можете ли вы даже использовать солнечные панели в своем доме без аккумуляторной батареи?

Короткий ответ: да, можете. Хотя в определенных ситуациях наличие резервной солнечной батареи имеет свои преимущества, это не обязательно для всех.

В этой статье мы рассмотрим некоторые сценарии, в которых выгодно использовать аккумуляторные батареи с солнечными панелями, а также некоторые, в которых использование простых солнечных панелей на крыше может быть правильным решением.

Узнайте здесь о решениях по энергоснабжению вашего дома.

Как использовать солнечные панели напрямую без батареи

Если на данный момент аккумуляторная батарея не предусмотрена, не волнуйтесь! Вы по-прежнему можете использовать солнечные батареи для питания дома без аккумуляторов. На самом деле, большинство домашних солнечных систем не подключены к аккумуляторам.

Вот как это работает:

Раннее утро и вечер — время с меньшим количеством солнечной энергии, но более высокими потребностями в энергии. Вы просыпаетесь и готовитесь к новому дню или готовите ужин и делаете домашнее задание с детьми. Именно тогда вам понадобится много энергии, а также когда производство солнечных панелей только набирает обороты или сокращается.

В это время (и особенно ночью) владельцы солнечных батарей без аккумуляторных батарей получают энергию из сети, которая действует как гигантская система резервного копирования энергии.

Но в течение дня ваши солнечные батареи, вероятно, обеспечивают более чем достаточно энергии для питания вашего дома. Избыточная энергия отправляется в сеть для питания вашего местного сообщества.

Проще говоря, когда светит солнце, вы используете собственную солнечную энергию и отправляете избыточную энергию в сеть; когда это не так, вы рисуете из сетки.

Такая установка называется системой, привязанной к сети. По сути, вы используете местную коммунальную сеть в качестве батареи для «накопления энергии», не нуждаясь в батарее солнечных батарей в вашем доме.

Если у вас есть собственный аккумулятор, вы, скорее всего, не будете передавать много энергии в сеть или из сети. Вы храните свою собственную энергию и черпаете из нее энергию, а сеть служит резервной копией резервной копии.

Измерение чистой энергии

Если вы живете в штате, где есть измерение чистой энергии, вы зарабатываете кредит за отправку избыточной энергии в сеть. В конце года эти кредиты используются для компенсации стоимости энергии, которую вы получаете из сети. Имея только недавний счет за электроэнергию, solar.com может генерировать несколько предложений для солнечных систем, которые компенсируют 100% вашего потребления электроэнергии.

Это означает, что вместо того, чтобы платить за электроэнергию, вы платите только за свое солнечное оборудование. И как только ваше оборудование окупится, вы ничего не платите за электроэнергию!

Нужна ли мне батарея для моей солнечной системы?

Во многих случаях аккумуляторная батарея «хорошо иметь» с солнечными панелями для домашнего использования. Тем не менее, растет число сценариев, в которых наличие банка солнечных батарей полезно, если не совершенно необходимо.

Сценарий №1: частые или длительные отключения электроэнергии

Во-первых, если вы живете в районе с одним или несколькими из перечисленных ниже условий, хорошей идеей будет резервное питание от батареи.

Ненадежная электросеть
Частые стихийные бедствия
События отключения питания в целях общественной безопасности (PSPS)

Домашняя аккумуляторная батарея особенно важна, если у вас есть жизненно важные системы, такие как медицинское оборудование или скважинный электрический насос, которые необходимо снабжать энергией, когда сеть отключена. Фактически, Программа поощрения самогенерации (SGIP) в Калифорнии предлагает скидки до 100% от стоимости аккумуляторных батарей для калифорнийцев в этих обстоятельствах.

Флорида — еще один штат, где частые и длительные отключения электроэнергии делают солнечную энергию и батареи выгодными.

Связанный: Как долго солнечная батарея может питать дом во время отключения электроэнергии?

Сценарий № 2: у вас неблагоприятная политика сетевого учета

В дополнение к резервному питанию аккумуляторные батареи также могут быть средством большей экономии затрат на электроэнергию. Энергетические компании во многих штатах работают над отменой или заменой политики чистых измерений. Например, в Калифорнии предлагаемая политика NEM 3.0 снизит стоимость экспорта солнечной энергии примерно на 75%.

В настоящее время владельцы солнечных батарей в Калифорнии зарабатывают около 30 центов за киловатт-час за избыточную энергию, которую они передают в сеть. В соответствии с NEM 3.0 они будут зарабатывать около 8 центов за кВтч, и в этом случае с финансовой точки зрения более целесообразно иметь банк батарей для хранения и использования собственного солнечного электричества.

Есть также штаты и коммунальные предприятия, в которых вообще нет политик сетевого учета. В этих областях имеет смысл хранить и использовать собственную энергию, а не возвращать ее в сеть.

Сценарий № 3: У вашей коммунальной службы есть тарифы на время использования

В некоторых местах цена электроэнергии в сети колеблется в течение дня в зависимости от спроса. Это известно как коэффициенты времени использования или TOU.

Как правило, электричество стоит дороже всего вечером, когда люди готовят дома, смотрят телевизор и включают обогреватель или кондиционер. К сожалению, производство солнечной энергии вечером невелико, и владельцы солнечных батарей в конечном итоге отключаются от сети.

Аккумуляторная батарея позволяет не только избежать пиковых цен, но и вы можете воспользоваться этим , используя или даже экспортируя дешевую солнечную электроэнергию, вырабатываемую и сохраняемую в течение дня. Это особенно полезно, если у вас есть большие электрические нагрузки, такие как электрическое отопление, кондиционер или электромобиль.

Сценарий № 4: Вы хотите быть независимым от энергии

Если вы живете в отдаленном, изолированном районе без центральной коммунальной сети, вам понадобится аккумуляторное устройство для сбора солнечной энергии для последующего использования. Это важно, если вы хотите, чтобы свет горел ночью, когда ваша система не работает.

Даже если вы находитесь в пределах досягаемости от электросети, многие люди предпочитают производить и хранить собственное чистое электричество. Большинство коммунальных предприятий полагаются на ископаемое топливо для производства электроэнергии. Сочетая солнечные батареи и аккумуляторы, вы снижаете спрос на грязную энергию.

К счастью, Закон о снижении инфляции расширил налоговый кредит до 30% от общей стоимости хранения аккумуляторов. Узнайте больше о жилом кредите на чистую энергию для хранения аккумуляторов здесь.

Можно ли использовать солнечные панели без аккумулятора?

Абсолютно! Фактически, большинство домашних солнечных систем в настоящее время работают без аккумуляторных батарей.

Если вы хорошо рисуете из сети и не особенно беспокоитесь о перебоях в подаче электроэнергии, вам может не понадобиться батарея.

Тем не менее, наличие аккумулятора для ваших солнечных панелей имеет свои преимущества. В дополнение к резервному питанию, аккумуляторные батареи становятся все более полезными по мере того, как меняются политики сетевого учета и все больше коммунальных предприятий переходят на тарифы на время использования. Это также средство достижения энергетической независимости и полного отказа от ископаемого топлива.

Свяжитесь с консультантом по энергетике, чтобы изучить индивидуальные решения для солнечных батарей и аккумуляторов для вашего дома.

Часто задаваемые вопросы

Могу ли я использовать солнечные батареи и инверторы без батареи?

Да, если вы подключены к электрической сети, вы можете использовать солнечные панели и инверторы без аккумуляторной батареи. Тем не менее, важно отметить, что солнечные системы, связанные с сетью, обычно отключаются во время перебоев в подаче электроэнергии, чтобы предотвратить вредное воздействие обратного потока электроэнергии на коммунальных служб.

Некоторые производители инверторов, а именно Enphase и SMA, имеют продукты, которые позволяют напрямую питать основные нагрузки во время отключения электроэнергии даже без аккумуляторной батареи. Это называется «островом» вашей Солнечной системы.

Как работает солнечная энергия без батарей?

Солнечные системы без аккумуляторной батареи обычно используют энергосистему в качестве батареи. Солнечная энергия сначала используется для непосредственного питания вашего дома, а избыточная энергия направляется в местную сеть для питания соседних систем. Когда солнечная система работает недостаточно, дом получает электричество из местной сети.

С помощью чистых счетчиков домовладельцы получают кредит за избыточную энергию, чтобы компенсировать энергию, которую они получают из сети. Это позволяет владельцам солнечных батарей существенно заменить свои счета за электроэнергию более низкими платежами в своей солнечной системе.

Как хранить солнечную энергию без батарей?

В большинстве жилых помещений избыточная солнечная энергия «хранится» в местной коммунальной сети. И под «хранимым» мы подразумеваем использование для питания дома вашего соседа.

Итак, если вы производите больше солнечной электроэнергии, чем нужно вашему дому, излишки отправляются в сеть и используются для питания соседних систем. Это не только снижает спрос со стороны центральной коммунальной службы, но и снижает износ сети, поскольку электрический ток проходит меньшее расстояние.

Для коммерческого применения существует несколько способов хранения солнечной энергии без батарей. Согласно EPA, к ним относятся:

Насосные гидроэлектростанции
Сжатый воздух
Маховики
Аккумулятор тепловой энергии

Потенциальная энергия проявляется во многих формах — не только в перезаряжаемых батареях!

Сколько солнечной энергии и аккумуляторов мне нужно для моего дома на колесах / коттеджа / коттеджа / крошечного дома? – Азимут Солнечные продукты

Опубликовано 6 декабря 2018 г. 7 августа 2020 г. автором Azimuth Solar

Этот вопрос можно разбить на этапы, которые дадут нам информацию, необходимую для принятия решения.

1. Сколько энергии мне нужно?

Жилые дома потребляют от 900 до 5000 кВтч в месяц (30-166 кВтч в день). Чтобы генерировать столько энергии с помощью солнечной / ветровой энергии и хранить ее, вам потребуется много места и большой бюджет. Нереально генерировать столько энергии с помощью портативного источника питания или в условиях ограниченного пространства. Вместо этого энергосбережение и реалистичные ожидания должны снизить ваши потребности в электроэнергии, отдав приоритет тому оборудованию и приборам, которые необходимы.

Что-то, что мы редко делаем, когда находимся в сети, но должны быть гораздо более осведомлены, когда находимся вне сети, — это суммирование энергопотребления из всех источников.

Типичное оборудование и мощность, которые вы можете использовать: *

Светодиодные фонари 6 Вт каждый x количество часов, в течение которых вы будете включать свет (6 Вт x 6 ламп x 7 часов = 252 Вт·ч)
Телевизор (отсоединяйте от сети, когда он не используется, так как он потребляет энергию даже в выключенном состоянии) 150-200 Вт/час 4 часа просмотра составляет 800 Вт
Холодильник 12В 24-48А x 12В 576Втч
Холодильник переменного тока большего размера 800 Втч
Спутниковые ресиверы / Прямое ТВ, обычно должны работать 24/7, 30-40 Вт в час 720 Вт
Телевизионная антенна . 1A 4W
Радио (3,3 А) 2 часа 40 Вт
Зарядка сотового телефона 10 Вт
Портативный компьютер 75 Вт
СИПАП 30-60 Вт
Вентилятор Fantastic (1,15/1,6/2 А) 260–461 Вт при средней мощности (включается и выключается по мере необходимости)
Вентилятор для ванной комнаты (1,25 А) 2 часа в день 30 Вт
RV 12 В Водяной насос (2,8–6,1 А) 30 мин/день 35 Вт
Каминный вентилятор (1,2 А) 172,8 на 12 часов
Одеяло с подогревом 40-50 Вт в час 7 часов 315 Вт
Вентилятор печи для пропановой печи (4,6 А) x 8 часов 441,6 Вт
Излучающий обогреватель 1300 Вт (обычно не подходит для автономных)
Накрышный кондиционер RV с устройством плавного пуска (для помощи при перегрузке инвертора) – новый тип 1PS 13500 BTU 150A 1800 Вт/час
Оконный кондиционер 500-1440 Вт/час
Напольный вентилятор 100 Вт/час
Компактная стиральная машина RV с центробежной сушкой (без горячей сушки) Стирка 300 Вт, сушка 150 Вт/час — 2-3 очень небольшие загрузки в час.
Полноразмерная стиральная машина Energy Star мощностью 500 Вт
Полноразмерная сушилка 3300 Вт (это просто не вариант для типичного автономного использования)
Блендер 350 Вт – 30 Вт в течение 5 мин
Плита – индукционная, 1800 Вт, 450 Вт на 15 мин
Микроволновая печь, 1000 Вт, 166 Вт на 10 мин
Instapot на 30 минут (скороварка на час) 900 Вт
Кофеварка Keurig – время работы 12 минут, 36 Вт
Потеря мощности инвертора: 2 часа на выходе переменного тока, мин. 50 Вт **

*Примечание: приведенные выше цифры являются только средними оценками. Чтобы получить более точные цифры, посмотрите на рейтинг ампер/ватт-час на ваших приборах. По возможности используйте устройства постоянного тока, так как вы теряете мощность, когда пропускаете ее через инвертор. Некоторые предметы можно заменить ручными приборами (блендер, стиральная машина/сушилка).

**Некоторые более дешевые или более старые инверторы очень неэффективны и могут удвоить энергопотребление устройств переменного тока. Проверьте спецификации.

Просмотрите этот список, оцените свои часы и сложите свои числа в порядке приоритета от необходимого к приятному. Эта сумма даст вам, сколько энергии вам нужно иметь доступ каждый день, чтобы жить так, как вы хотите. Это ваш стартовый номер. Вы можете обнаружить, что некоторые элементы невозможно использовать вне сети из-за ограничений вашего бюджета или места. Продолжайте выполнять расчеты, исключая из списка ненужное, пока не достигнете баланса мощности, который вы можете себе позволить и иметь место для установки.

2. Какой объем аккумулятора мне нужен?

Возьмите общее количество ватт-часов из первого шага, например, 3000 Втч. Это ваше однодневное требование к хранению, но это оставляет мало места для вариаций в использовании и поставках. Хранение в течение одного дня — это ваша минимальная мощность. Рекомендация для автономного использования состоит в том, чтобы умножить это минимальное количество на три, чтобы получить 3 дня необходимого хранилища.

3000Втч
3000Втч x 3 = 9000Втч

Это дает вам необходимый диапазон Втч хранилища.

Аккумуляторы обычно приобретаются в Ач. Мы основываем все наши расчеты на 12-вольтовых батареях. Вам нужно будет скорректировать математику, если батареи имеют другое напряжение (например, 4 В или 6 В).

Возьмите Втч и разделите на 12 В, чтобы получить количество полезной энергии хранения в Ач, которое вам понадобится.

3000Втч/12В = 250Ач
9000Втч/12В = 750Ач

Примечания:

- Место для хранения батарей
- Возможность подзарядки батарей от солнца и вероятность плохой погоды
- Возможность подзарядки аккумуляторов от топливного генератора, если это необходимо
- Тип химического состава батареи: свинцово-кислотный аккумулятор не может быть разряжен более чем на 50%, а пеноуглерод и диоксид кремния могут быть разряжены до 100%. Вам понадобится меньше дней резервного питания, если вы сможете получить доступ к полной мощности аккумуляторной батареи, если это необходимо.
- Возможность регулировать потребление (уменьшать потребление энергии), если солнечные условия плохие
- Количество дней, в течение которых вам потребуется электроэнергия до подзарядки от береговой сети (т. е. полностью автономно от сети все время, только от сети в течение дня или трех за раз (выходные и возвращение домой для подзарядки)

Решения:
Если вам требуется как минимум 250 Ач доступной мощности, это будет выглядеть так:

500 Ач свинцово-кислотных аккумуляторов, можно использовать только на 50%
350-500 Ач пеноугольных аккумуляторов
Аккумуляторы из диоксида кремния 350-500 Ач
350-500Ач литий-ионных аккумуляторов

Лучшее количество накопителей должно быть не менее 500 Ач полезной мощности, чтобы избежать истощения свинцово-кислотного заряда ниже 50% порога и избежать разрядки.

Это будет выглядеть так:

1000 Ач свинцово-кислотных аккумуляторов
Аккумуляторы из пеноуглерода 700 Ач
Аккумуляторы из диоксида кремния 700 Ач
700 Ач литий-ионных аккумуляторов

Если это число слишком велико, вернитесь к первому шагу и уменьшите энергопотребление.

3. Сколько солнечных панелей мне нужно?

Солнечные панели измеряются в ваттах. Это число представляет собой максимальную мощность, которую солнечная панель может производить в идеальных условиях. Это не фактическая мощность, которую вы получите от своих солнечных батарей. По этой причине, определяя, сколько солнечной энергии вам потребуется, мы всегда уменьшаем максимальную мощность на 25%, чтобы учесть более типичную мощность (умножьте требуемую мощность на 1,25).

Солнечные панели также собирают энергию только в светлое время суток. Большую часть дня, даже когда ясно, солнце находится под слишком крутым углом, чтобы генерировать много энергии. Количество часов в день, в течение которых солнечные панели будут собирать значительную мощность, зависит от сезона и географии. К счастью, есть таблицы, которые дадут вам оценку того, сколько солнечной инсоляции вы можете ожидать в вашем районе. таблица инсоляции для Канады

Например, Ванкувер, Британская Колумбия

Пик светового дня в летнее время 7,4 часа
Низкий дневной свет зимой (без снежного покрова, блокирующего панели) 2,3 часа
Средняя продолжительность светового дня 4,9 часа

Чтобы зарядить 250 А-ч накопителя, вам нужно рассчитать мощность в ваттах. свет * 1,25 для потери эффективности = требуется 765 Вт.

Таким образом, для ежедневной подзарядки 250 Ач хранилища этому человеку потребуется ок. 765 Вт солнечных батарей.

Рекомендации:

3 жилые панели по 60 ячеек 245 Вт (для коттеджа или небольшого дома) 735 Вт
7-8 Стеклянные панели 100 Вт (для кабины, большого дома на колесах или крошечного дома) 700-800 Вт
3 Складные панели мощностью 210 Вт для портативного источника питания (жилой дом или сезонная кабина, где солнечные батареи не нужно хранить в межсезонье) 630 Вт

В декабре и январе в Канаде дни короткие, а облачный покров может быть значительным, что затрудняет 100% зависимость от солнечной энергии для пополнения аккумуляторных батарей. Ожидайте, что вам может понадобиться подзарядка генератора или существенное ограничение потребления энергии.

Если вы используете свою каюту только летом, вам может понадобиться меньше солнечных батарей, потому что у вас будет больше светового дня или если вы захотите запустить генератор в плохую погоду, чтобы дополнить свою солнечную энергию.

Только лето. Использование:
7,4 часа солнечного света

3000W / 7,4 x 1,25 = 506 Вт солнечной энергии, необходимая

Рекомендации:

2 245W Стеклянная стеклянная панель.
5 Стеклянные панели 100 Вт (для кабины, большого дома на колесах или крошечного дома) 500 Вт
5 Гибкие панели 100 Вт (для автофургонов, морских судов, небольших домов, прицепов с изогнутой крышей) 500 Вт
2 складные панели по 210 Вт для переносных источников питания 420 Вт
3 x 150 Вт складные панели для переносных источников питания 450 Вт

Другой пример –
Небольшой автофургон мощностью 1000 Вт

Необходимые батареи:

1000 / 12 = 83 Ач

0
170 Ач при 12 В свинцово-кислотных аккумуляторов
100 Ач из пеноуглерода, диоксида кремния или литий-ионных аккумуляторов

** удвойте или утройте эти батареи для 2-3 дней работы без подзарядки.

Необходимое количество солнечной энергии:
Среднее количество световых часов 4,4 Квебек Сити, Квебек
1000 Вт / 4,4 x 1,25 = 284 Вт

2 складные панели 150 Вт

1 Складная панель мощностью 210 Вт * при интенсивном использовании может потребоваться дополнительная зарядка от сети переменного тока или генератора .

Другое необходимое оборудование:

Контроллер заряда для управления зарядом от солнечных панелей до аккумулятора. Они измеряются в амперах, а размер контроллера основан на общем амперах ваших панелей. Они бывают MPPT и PWM. MPPT более эффективен и обычно программируется для разных типов батарей для более эффективной зарядки. PWM подходит для небольших систем.

Инвертор

— преобразует постоянный ток от ваших батарей в переменный ток для ваших приборов переменного тока. Вам понадобится инвертор с чистой синусоидой, если вы используете какую-либо электронику, кроме света. Размер инвертора основан на максимальном количестве ватт мощности переменного тока, которое вам нужно за один раз. Существует два номинала инверторов: непрерывная и пиковая/импульсная мощность. Непрерывная мощность необходима для непрерывной работы приборов. Пиковая мощность — это мощность, необходимая для запуска двигателей компрессоров, например, в вашем холодильнике или кондиционере. Это может быть значительное число и влиять на то, какой инвертор будет работать для вас.
Кабели, разъемы и монтажное оборудование — все оборудование должно быть соединено вместе, а панели, возможно, потребуется установить на временную или постоянную конструкцию.
Оборудование для контроля, автоматические выключатели, предохранители

Что делать, если я не могу позволить себе все необходимое прямо сейчас?
Если вы не можете позволить себе купить все батареи и всю солнечную энергию, которая вам нужна в идеале, начните с правильного количества батарей и немного меньшего размера солнечной батареи. Это может означать, что вам нужно больше запускать генератор, чтобы перезарядить батареи, или пойти куда-нибудь, чтобы подключить батареи, чтобы перезарядить их, но это более расширяемо.

Трудно добавить больше батарей, как только вы начнете их использовать, так как блоки батарей должны быть сбалансированы… все одинаковые размеры и возраст для правильной зарядки. Легко добавить больше солнечных панелей, если вы обнаружите, что у вас недостаточно солнечной энергии. Просто убедитесь, что вы покупаете немного более мощный контроллер заряда, чем вам нужно для будущего расширения, или предположите, что вам может потребоваться заменить контроллер заряда, если вы покупаете больше солнечных батарей.

Рабочий лист для солнечных батарей и аккумуляторов должен помочь вам рассчитать, сколько батарей глубокого цикла и сколько солнечных панелей вам нужно для питания вашего автономного крошечного дома, хижины или коттеджа или для глухой стыковки с вашим домом на колесах, палаточным прицепом, фургоном на колесах или винтажный трейлер.