Як вибрати сонячні електростанції

3-14-2021

Частенько в мережі проскакують повідомлення про боротьбу за екологію, розвиток альтернативних джерел енергії.  Іноді навіть проводять репортажі про те, як в покинутому селі зробили сонячну електростанцію, щоб місцеві жителі могли користуватися благами цивілізації не дві-три години на добу, поки працює генератор, а постійно. Також хочемо порекомендувати вибрати найкращі сонячні батареї  на сайті .

Але це все якось далеко від нашого життя, тому я вирішив на своєму прикладі показати і розповісти, як влаштована і як працює сонячна електростанція для приватного будинку.

Розповім про всі етапи: від ідеї до включення всіх приладів, а також поділюся досвідом експлуатації. Стаття вийде немаленька, тому хто не любить багато букв, може подивитися ролик. Там я постарався розповісти те ж саме, але буде видно, як я все це сам збираю.

Вихідні дані: приватний будинок площею близько 200 м2 підключений до електромереж. Трифазний введення, сумарною потужністю 15 квт. У будинку стандартний набір електроприладів: холодильник, телевізори, комп’ютери, пральні та посудомийні машинки і так далі. 

Стабільністю електромережа не відрізняється: зафіксований мною рекорд — відключення шість днів поспіль на період від двох до восьми годин.

Що хочеться отримати: забути про перебої електроенергії і користуватися електрикою, незважаючи ні на що.

Які можуть бути бонуси: максимально використовувати енергію сонця, щоб будинок пріоритетно харчувався сонячною енергією, а недолік добирав з мережі. Як бонус-після прийняття закону про продаж приватними особами електроенергії в мережу почати компенсувати частину своїх витрат, продаючи надлишки вироблення в загальну електромережу.

Завжди є мінімум два шляхи для вирішення будь-якого завдання: вчитися самому або доручити рішення завдання комусь іншому. Перший варіант передбачає вивчення теоретичних матеріалів, читання форумів, спілкування з власниками сонячних електростанцій, боротьбу з внутрішньо жабою і, нарешті, покупку обладнання, а після — установку.

Другий варіант: зателефонувати в спеціалізовану фірму, де поставлять багато питань, підберуть і продадуть потрібне обладнання, а можуть і встановити за окремі гроші.

Я вирішив поєднати ці два способи. Почасти тому, що мені це цікаво, а почасти для того, щоб не напоротися на продавців, яким треба просто заробити, продавши не зовсім те, що мені потрібно. Тепер прийшов час теорії, щоб зрозуміти, як я робив вибір.

На фото приклад «освоєння» грошей на будівництві сонячної електростанції. Зверніть увагу, сонячні панелі встановлені за деревом — так світло на них не потрапляє, і вони просто не працюють.

Відразу зазначу, що говорити я буду не про промислові рішення і не про надпотужних системах, а про звичайну споживчої сонячної електростанції для невеликого будинку. Я не олігарх, щоб розкидатися грошима, але я дотримуюся принципу достатньої розумності.

Тобто я не хочу гріти басейн «сонячним» електрикою або заряджати електромобіль, якого у мене немає, але я хочу, щоб в моєму будинку всі прилади постійно працювали, без оглядки на електромережі.

Тепер розповім про типи сонячних електростанцій для приватного будинку. За великим рахунком, їх всього три, але бувають варіації. Розташую по зростанню вартості кожної системи.

Мережева сонячна електростанція-цей тип електростанції поєднує в собі невисоку вартість і максимальну простоту експлуатації. Складається всього з двох елементів: сонячних панелей і мережевого інвертора. Електрика від сонячних панелей безпосередньо перетворюється в 220 в або 380 в в будинку і споживається домашніми енергосистемами.

Але є істотний недолік: для роботи ссе необхідна опорна мережа. У разі відключення зовнішньої електромережі сонячні батареї перетворяться в» гарбуз » і перестануть видавати електрику, так як для функціонування мережевого інвертора потрібна опорна мережа, тобто сама наявність електрики.

Крім того, зі сформованою інфраструктурою електромережі робота мережевого інвертора не дуже вигідна. Приклад: у вас сонячна електростанція на 3 квт, а будинок споживає 1 квт. Надлишки будуть «перетікати «в мережу, а звичайні лічильники рахують енергію» по модулю», тобто віддану в мережу енергію лічильник вважатиме як спожиту, і за неї ще доведеться заплатити.

Тут логічно підходить питання: куди подіти зайву енергію і як цього уникнути? переходимо до другого типу сонячних електростанцій.

Гібридна сонячна електростанція — цей тип електростанції поєднує в собі переваги мережевої та автономної електростанцій. Складається з чотирьох елементів: сонячні панелі, сонячний контролер, акумулятори і гібридний інвертор.

Основа всього-гібридний інвертор, який здатний в споживану від зовнішньої мережі енергію підмішувати енергію, вироблену сонячними панелями. Більш того, хороші інвертори мають можливість налаштування пріоритизації споживаної енергії.

В ідеалі будинок повинен споживати спочатку енергію від сонячних панелей і тільки при її нестачі-добирати із зовнішньої мережі. У разі зникнення зовнішньої мережі інвертор переходить в автономну роботу і користується енергією від сонячних панелей і енергією, запасеної в акумуляторах.

Таким чином, навіть якщо електроенергію відключать на тривалий час і буде похмурий день (або електрику відключать вночі), в будинку все буде функціонувати. Але що робити, якщо електрики немає взагалі, а жити якось треба? тут я переходжу до третього типу електростанції.

Автономна сонячна електростанція — цей тип електростанції дозволяє жити повністю незалежно від зовнішніх електромереж. Вона може включати в себе більше чотирьох стандартних елементів: сонячні панелі, сонячний контролер, акб, інвертор.

Додатково до цього, а іноді замість сонячних панелей, може бути встановлена гідроелектростанція малої потужності, вітряна електростанція, генератор (дизельний, газовий або бензиновий). Як правило, на таких об’єктах присутній генератор, оскільки може не бути сонця і вітру, а запас енергії в акумуляторах не нескінченний — в цьому випадку генератор запускається і забезпечує енергією весь об’єкт, попутно заряджаючи акб.

Така електростанція легко трансформується в гібридну при підключенні зовнішньої електромережі, якщо інвертор володіє цими функціями. Основна відмінність автономного інвертора від гібридного — це те, що він не вміє підмішувати енергію від сонячних панелей до енергії з зовнішньої мережі.

При цьому гібридний інвертор, навпаки, вміє працювати в якості автономного, якщо зовнішня мережа буде відключена. Як правило, гібридні інвертори співмірні за ціною з повністю автономними, а якщо і відрізняються, то несуттєво.

У всіх типах сонячних електростанцій присутній сонячний контролер. Навіть в мережевий сонячної електростанції він є, просто входить до складу мережевого інвертора. Та й багато гібридні інвертори випускаються з сонячними контролерами на борту.

Що ж це таке і для чого він потрібен? буду говорити про гібридну і автономну сонячних електростанціях, оскільки це якраз мій випадок, а з пристроєм мережевого інвертора можу ознайомити детальніше в коментарях, якщо будуть питання.

Сонячний контролер-це пристрій, який отриману від сонячних панелей енергію перетворює в перевариваемую інвертором енергію. Наприклад, сонячні панелі виготовляються з напругою кратно 12 в.і акб виготовляються кратно 12 в, так уже повелося.

Прості системи на 1-2 квт потужності працюють від 12 в.продуктивні системи на 2-3 квт вже функціонують від 24 в, а потужні системи на 4-5 квт і більше працюють на 48 в. Зараз я буду розглядати тільки «домашні» системи, тому що знаю, що є інвертори, що працюють на напругах в кілька сотень вольт, але для будинку це вже небезпечно.

Отже, припустимо, у нас є система на 48 в і сонячні панелі на 36 в (панель зібрана кратно 3 х 12 в). Як отримати шукані 48 в для роботи інвертора? звичайно, до інвертора підключаються акб на 48 в, а до цих акумуляторів підключається сонячний контролер з одного боку і сонячні панелі з іншого.

Сонячні панелі збираються на свідомо більшу напругу, щоб зуміти зарядити акб. Сонячний контролер, отримуючи свідомо більшу напругу з сонячних панелей, трансформує цю напругу до потрібної величини і передає в акб. Це спрощено.

Є контролери, які можуть з 150-200 в від сонячних панелей знижувати до 12 в акумуляторів, але тут протікають дуже великі струми, і контролер працює з гіршим ккд. Ідеальний випадок, коли напруга з сонячних панелей вдвічі більше напруги на акб.

Сонячних контролерів існує два типи: pwm (шім-широтно-імпульсна модуляція) і mppt (maximum power point tracking — відстеження точки максимальної потужності).