Strömförsörjning med solpaneler: DIY-systemmontering

Artikeln granskar den praktiska tillämpningen av solpaneler, beskriver i detalj de noder som är nödvändiga för en oavbruten strömförsörjning, självanslutning och installation av solpaneler.

Utrustning för kraftförsörjningssystem: räckvidd, egenskaper

I den föregående artikeln tittade vi på typerna av solpaneler. Men i solenergiproduktionssystem är dessa element endast primära omvandlare. För att skapa ett fullskaligt huskraftverk behöver vi följande uppsättning utrustning:

• batteriladdningsregulator
• lagringsbatteri (ackumulator)
• spänningsomvandlare

Batteriladdningsreglage är av två typer: PWM-styrenheter (PWM-styrenheter) och OTMM-styrenheter (MPPT-styrenheter).

PWM-kontrollen är en enklare och billigare enhet som styr batteriladdningen. Effektiviteten hos en PWM-styrenhet är vanligtvis högre än för en OTMM-styrenhet på grund av det faktum att det i det första laddningsstadiet ansluter batteriet nästan direkt till solbatteriet utan att konvertera den genererade spänningen. OTMM-regulatorer rekommenderas att användas med moduler med icke-standard utspänning på 28 V och högre.

Användningen av OTMM-regulatorer kommer att vara ekonomiskt motiverad för att generera system med en nominell effekt på mer än 400 W. Ett annat skäl för att använda en sådan styrenhet är att utforma en solstation för kraftproduktion året runt. På molniga vinterdagar, när laddning av batterier, kommer OTMM-styrenheten att visa sin bästa sida.

Batteri i solkraftsförsörjningssystemet spelar rollen som en buffert som ackumulerar elektrisk energi.

Till skillnad från all annan utrustning för solstationer är batteriet en förbrukningsartikel. Därför, ju längre den fungerar utan utbyte, desto kortare kommer återbetalningsperioden för de komponenter du köpte att bli. För att batteriet ska fungera under en lång tid måste du ansvarsfullt närma dig valet. Huvudparametrarna för batteriet som är av intresse för den potentiella ägaren är:

• spänning (Volt, V) – det finns 12, 24 och 48 V. solbatterier till försäljning. För små hemmastationer med en kapacitet på 200-300 W är 12 V-batterier ganska lämpliga;
• elektrisk kapacitet (Ampere? timme, Ah? h) – kännetecknar mängden el som kan ackumuleras. Följaktligen, ju större denna parameter, desto mer kan det elektriska systemet fungera i autonomt läge (i molnigt väder eller på natten);
• självutladdningsnivå (% av nominell kapacitet) – ju lägre denna parameter, desto bättre är batteriet.

Spänningsomformare konstruerad för att konvertera batteriets konstanta spänning till växelspänningen på 220 V nätspänningen som levererar hushållsbelastningen.

Det finns ett brett utbud av växelriktare på marknaden med olika funktioner. Bland de viktigaste parametrarna är följande:

• växelriktareffekt;
• primär kretsspänning (det anslutna batteriets spänning);
• närvaron av inbyggda skydd (mot överbelastning, mot batteripolaritetsomvändning, mot kortslutning i lasten, mot överdrivet batteriladdning);
• sinusformad utspänning (i princip om den anslutna lasten innehåller motorer, till exempel tvättmaskiner, kylskåp, cirkulationspumpar, fläktar etc.).

Det bör också noteras att ett alltför stort antal funktioner endast leder till en ökning av kostnaden för anordningen och komplikation av dess konfiguration och drift..

Anslutningsdiagram för solstationsutrustning

Att montera en solkraftverkskrets är ganska enkelt. Nedan visas en sekvens av anslutningar illustrerade med fotografier. För att montera ett enkelt system används en solpanel med polykristallina celler, en laddningsregulator och ett batteri. Vi startar monteringen genom att ansluta kabeln till solpanelen.

Detta steg krävs inte för batterier som medföljer kabeln. Anslut batteriet till styrenhetens utgångar. Vidare måste ledningarna från panelen anslutas till ingångsanslutningarna på laddningsregulatorn.

Alla anslutningar görs enligt principen ”+” till ”+” och ”-” till ”-”. Vi levererar ström från batteriet till inverterarna. Efter att ha laddat på laddningskontrollen och växelriktaren kan vi se att el som genereras av solpanelen börjar ladda batteriet.

För att bestämma polariteten för polerna på solbatteriet räcker det att mäta spänningen vid terminalerna med en multimeter. Om det finns ett minustecken bredvid spänningsavläsningen, svarar positionen för den svarta sonden till den positiva terminalen (kontrollera att sonderna är korrekt anslutna innan mätningen). Om det inte finns något minustecken, motsvarar den svarta sondens position batteriets negativa terminal.

Installation av solpaneler och extra elektrisk utrustning

Solstationens elektriska utrustning är installerad med en koppartråd. Tvärsnittet av koppartråd för en panel bör väljas minst 2,5 mm². Detta beror på det faktum att den normala strömtätheten i en kopparledare är 5 ampere per 1 mm². Det vill säga med ett tvärsnitt på 2,5 mm² den tillåtna strömmen är 12,5 A.

I detta fall är kortslutningsströmmen för RZMP-130-T-panelen med en effekt på 145 W endast 8,5 A. Vid kombination av flera paneler med parallellanslutning måste tvärsnittet på den gemensamma utgångskabeln väljas baserat på den maximala totala strömmen för alla paneler enligt ovanstående koncept (5 A per 1 mm²).

Det finns en mängd solkablar till salu. Deras särdrag är att den yttre kabelisoleringen har genomgått en speciell behandling och har ökat motståndet mot ultraviolett strålning. Det är inte nödvändigt att köpa sådana kablar. Solpaneler kan anslutas med en kabel med vanlig PVC-isolering, men lägg den i en korrugerad hylsa, som är utformad för att lägga till externa ledningar. Det här alternativet kostar 30-40% mindre.

Batteriladdningsregulatorn och växelriktaren ska placeras i ett torrt rum med rumstemperatur, till exempel en garderob eller hall. Det är opraktiskt att placera denna utrustning utomhus, eftersom utrustningens elektroniska komponenter inte bör utsättas för betydande fluktuationer i temperatur och luftfuktighet. Batteriet i sig kan placeras tillsammans med elektroniken.

Om du bestämmer dig för att använda sura eller alkaliska batterier, bör du placera dem i ett välventilerat icke-bostadsområde eftersom elektrolytångor som är skadliga för hälsan släpps under deras användning. Dessutom bör det inte finnas några källor till gnista och brandrisk i rummet med batterier, eftersom syre och väte som släpps i dåligt ventilerade rum kan bilda en explosiv blandning..

Solpanelen kan installeras på två sätt:

• Fast installation involverar den stationära placeringen av paneler på taket på ett hus eller på en konsol som är fixerad på en vägg eller fundament. I det här fallet ska panelerna riktas mot söder, den horisontella lutningen för panelerna ska vara en vinkel som är lika med terrängens bredd plus 15 °. Lokalitetens bredd kan bestämmas, till exempel genom avläsning av en GPS-navigator eller i Google Maps-tjänsten;
• rörlig installation av paneler görs på en travers, som kan rotera azimutalt (i solens riktning längs horisonten) och senit och luta panelerna så att solens strålar faller på dem vinkelrätt. Ett sådant installationssystem gör det möjligt att öka effektiviteten hos de använda solpanelerna, men kräver ytterligare konkreta ekonomiska kostnader för konstruktionen av traversen, drivmotorerna och systemet för deras kontroll..

Sätt att förbättra effektiviteten i autonom kraftförsörjning

För att förbättra solkraftverkets effektivitet kan du gå på två sätt: öka mängden genererad elektricitet å ena sidan och minska dess förbrukning å andra sidan. Sätten att öka den producerade elen kan vara enligt följande:

• installation av solpaneler på en rörlig travers eller på zenith lutningskontrollmekanism (halvt mått, men också ganska effektivt, främst för monokristallina paneler);
• användning av högkvalitativa batterier med låg självutladdningsprocent och lång livslängd utan betydande kapacitetsminskning;
• regelbundet underhåll av systemet: rengöring av paneler från damm och snö, underhåll av löstagbara och terminalanslutningar för att minska kontaktmotståndet och, som ett resultat, effektförluster.

På belastningssidan kan energieffektiviteten ökas enligt följande:

• tilldelning av en lågspänningsförsörjningskrets direkt från batteriet, till exempel för anslutning av LED-belysning. Detta kommer att undvika dubbelomvandling av energi i inverteraren;
• stänga av växelriktaren när lasten kopplas bort vid dess utgång, eftersom tomgångsomformaren fortfarande förbrukar en liten mängd energi;
• installation i samband med belysning av rörelsessensorer med en timer för att eliminera den irriterande förbrukningen av el på grund av att de helt enkelt glömde att stänga av lampan i korridoren.