Вся электротехника России без посредников
Солнечные электростанции для дома
Как работают солнечные электростанции для дома. Советы по выбору схемы и комплектующих элементов
Альтернативные источники электроэнергии все больше интересуют владельцев домов. Их привлекает дешевизна использования солнечной энергии. Но массовое внедрение устройств, работающих от световых потоков Солнца, сдерживается дороговизной оборудования и сложностью его подбора и монтажа.
На самом деле собрать своими руками и эксплуатировать солнечную электростанцию по силам домашнему мастеру, даже ученику старших классов. Для этого надо:
ознакомиться с принципами работы схемы,
определиться с задачами оборудования,
подобрать наиболее подходящую комплектацию станции,
провести механический монтаж всех элементов,
собрать электрическую схему,
проверить работоспособность и грамотно эксплуатировать.
Многочисленные практические эксперименты позволяют рекомендовать универсальную схему решения задач солнечной электростанции для дома.
Типовая схема домашней электростанции с солнечной батареей (для увеличения нажмите на рисунок):
В ее состав входят:
модуль солнечных батарей на основе отдельных фотоячеек,
контроллер,
накопительные аккумуляторы электрической энергии,
инвертор.
Следует хорошо представлять, что в солнечной электростанции роль солнечных батарей заключается не в прямом питании электрических потребителей (хотя в определенных ситуациях это вполне оправдано: часы, калькуляторы и подобные приборы), а в обеспечении заряда рабочих аккумуляторов схемы, которые:
получают электроэнергию от солнечных модулей,
накапливают ее и передают потребителям.
Вопрос создания домашней станции следует начинать с определения ее нагрузки. Для этого надо проанализировать все потребители, которые будут работать от энергии Солнца. Их разделяют на два основных класса:
устройства, работающие от сети переменного тока 220 В,
радиоэлектронная и компьютерная техника, функционирующая от постоянного тока напряжением 12/24В.
Электродвигатели холодильников, стиральных машин, пылесосов и других устройств работают только от сети ~220В/50Гц. Их придется подключать через устройство, которое из постоянной электроэнергии аккумуляторов формирует синусоидальные гармоники с необходимыми характеристиками. Этот прибор называют инвертором.
Как он работает и способы его подбора под определенные нагрузки — тема отдельной статьи. А сейчас важно понять, что выходная мощность подбираемого инвертора должна обеспечивать надежную работу всех подключенных к нему потребителей и даже иметь небольшой запас.
В целях экономии вполне допустим вариант поочередной эксплуатации потребителей переменного тока. Согласитесь, что иногда необязательно включать моющий пылесос на нагрев воды при работающей стиральной машине. Вполне разумно дождаться окончания стирки, а потом заняться пылесосом. Это значительно снизит нагрузку на инвертор.
Переход на использование солнечной электростанции в доме следует совместить с заменой приборов осветительной сети. Нет смысла тратить энергию инвертора на нагрев нитей ламп накаливания. От них следует сразу отказаться, или в крайнем случае перейти на энергосберегающие лампы, работающие от напряжения =24/12В.
Это избавит от лишних трат энергии потому, что их, как и остальное радиоэлектронное и компьютерное оборудование можно запитать напрямую от постоянного напряжения накопительных аккумуляторов.
Смотрите, что происходит: электронная схема, например, ноутбука работает от электроэнергии батареи =12В.
Для ее подзаряда используется блок питания, который преобразует переменное напряжение ~220В/50Гц в величину =19В.
12 вольт вполне достаточно для работы этого ноутбука. Причем из него вообще можно изъять аккумулятор и питать напрямую от накопительных аккумуляторных батарей (АКБ). При таком способе создается порядка 40% экономии энергии по сравнению со способом ее двойного преобразования инвертором, а затем блоком питания.
Зачем дополнительно нагружать создаваемую конструкцию ненужными устройствами, бессмысленно грея окружающий воздух сложными электронными приборами? Схему питания каждого бытового помощника надо хорошо продумать и подобным образом упростить его электропитание. Для этого потребуется совсем немного затрат:
отрезки провода,
стандартные переходники.
В заключение такой работы будет не сложно рассчитать требуемую выходную мощность инвертора, а по ней уже подобрать подходящую модель для покупки.
Теперь пришло время определиться с накопительными аккумуляторными батареями для домашней солнечной электростанции. Правила их выбора и основные характеристики здесь не рассматриваем - это объемная отдельная тема, которая будет подробно рассмотрена в другой статье.
А сейчас заострим свое внимание на том, что эти аккумуляторные батареи должны надежно питать обе группы потребителей, которые мы кратко рассмотрели. Здесь тоже следует соблюдать очередность работы приборов и иметь какой-то запас.
Определившись с задачей аккумуляторов (их емкостью и суммарным выходным напряжением) можно подбирать модули солнечных батарей. Их современное производство выпускает большим ассортиментом с разными способами изготовления. Они обладают отличающимися друг от друга характеристиками и возможностями.
Обратите внимание на то, что модули солнечных батарей:
по выходному напряжению должны соответствовать накопительныаккумумляторным батареям,
обладать мощностью, способной при средних условиях освещения выдавать номинальный зарядный ток на рабочие аккумуляторы.
Есть еще одно устройство в этой схеме: контроллер. Он работает посредником между солнечными батареями и накопительными аккумуляторным батареям, регулируя процесс заряда.
Рассмотрим упрощенную электросхему для солнечной электростанции, работающей без контроллеров. Это сделано для того, чтобы у вас было четкое понимание его назначения.
Упрощенная схема домашней электростанции с солнечной батареей (для увеличения нажмите на рисунок):
В этой схеме контроллер убран, а вместо него работает обыкновенный диод. Почему так поступили?
Единственная задача контроллера: подзаряд накопительных аккумуляторных батарей до 14÷14,5 В. Делает это он разными способами и работает периодически:
при повышенной солнечной активности,
отсутствии потребления электроэнергии (аккумуляторы ничего не питают — не нужна зарядка),
заниженной емкости аккумуляторных батарей, когда они не справляются с нагрузкой и часть энергии потребителям идет от модулей солнечных батарей.
Полный заряд батареи выполняет МРРТ контроллер, занимающийся сканированием точки с максимальной мощностью отдачи у солнечной батареи (см. Как устроены и работают солнечные батареи). Это самая надежная, но дорогая конструкция. Остальные модели, особенно разработки On/Off вполне можно заменить силовым диодом.
Он не даст в темное время суток перетекать току от аккумуляторных батарей к солнечной батарее, предотвратит их разряд. При этом способе не рекомендуется оставлять на длительное время солнечную электростанцию без нагрузки: аккумуляторы будут подзаряжаться без какого-либо ограничения, а нам необходимо обеспечить баланс между зарядом и расходом энергии. В этом случае можно исключить часть солнечной батареи из работы или скоммутировать дополнительно постоянную нагрузку: вентиляцию, обогрев, светильники…
Использование диода с отказом от контроллера удешевляет схему, но требует более тщательного наблюдения за ней и внесения ручных корректировок в работу.
В заключение обратите внимание на самое главное при создании конструкции: все элементы схемы домашней солнечной электростанции работают в комплексе, а поэтому должны быть хорошо подобраны и сбалансированы между собой и потребителями.
В следующих статьях будут рассмотрены устройство и принцип действия контроллеров, инверторов и аккумуляторных батарей для домашних солнечных электростанций.
Смотрите также: Солнечные аккумуляторы: как подобрать, эксплуатировать и восстановить пластины (десульфатировать)
Источник: http://electrik.info
Альтернативные источники электроэнергии все больше интересуют владельцев домов. Их привлекает дешевизна использования солнечной энергии. Но массовое внедрение устройств, работающих от световых потоков Солнца, сдерживается дороговизной оборудования и сложностью его подбора и монтажа.
На самом деле собрать своими руками и эксплуатировать солнечную электростанцию по силам домашнему мастеру, даже ученику старших классов. Для этого надо:
ознакомиться с принципами работы схемы,
определиться с задачами оборудования,
подобрать наиболее подходящую комплектацию станции,
провести механический монтаж всех элементов,
собрать электрическую схему,
проверить работоспособность и грамотно эксплуатировать.
Многочисленные практические эксперименты позволяют рекомендовать универсальную схему решения задач солнечной электростанции для дома.
Типовая схема домашней электростанции с солнечной батареей (для увеличения нажмите на рисунок):
В ее состав входят:
модуль солнечных батарей на основе отдельных фотоячеек,
контроллер,
накопительные аккумуляторы электрической энергии,
инвертор.
Следует хорошо представлять, что в солнечной электростанции роль солнечных батарей заключается не в прямом питании электрических потребителей (хотя в определенных ситуациях это вполне оправдано: часы, калькуляторы и подобные приборы), а в обеспечении заряда рабочих аккумуляторов схемы, которые:
получают электроэнергию от солнечных модулей,
накапливают ее и передают потребителям.
Вопрос создания домашней станции следует начинать с определения ее нагрузки. Для этого надо проанализировать все потребители, которые будут работать от энергии Солнца. Их разделяют на два основных класса:
устройства, работающие от сети переменного тока 220 В,
радиоэлектронная и компьютерная техника, функционирующая от постоянного тока напряжением 12/24В.
Электродвигатели холодильников, стиральных машин, пылесосов и других устройств работают только от сети ~220В/50Гц. Их придется подключать через устройство, которое из постоянной электроэнергии аккумуляторов формирует синусоидальные гармоники с необходимыми характеристиками. Этот прибор называют инвертором.
Как он работает и способы его подбора под определенные нагрузки — тема отдельной статьи. А сейчас важно понять, что выходная мощность подбираемого инвертора должна обеспечивать надежную работу всех подключенных к нему потребителей и даже иметь небольшой запас.
В целях экономии вполне допустим вариант поочередной эксплуатации потребителей переменного тока. Согласитесь, что иногда необязательно включать моющий пылесос на нагрев воды при работающей стиральной машине. Вполне разумно дождаться окончания стирки, а потом заняться пылесосом. Это значительно снизит нагрузку на инвертор.
Переход на использование солнечной электростанции в доме следует совместить с заменой приборов осветительной сети. Нет смысла тратить энергию инвертора на нагрев нитей ламп накаливания. От них следует сразу отказаться, или в крайнем случае перейти на энергосберегающие лампы, работающие от напряжения =24/12В.
Это избавит от лишних трат энергии потому, что их, как и остальное радиоэлектронное и компьютерное оборудование можно запитать напрямую от постоянного напряжения накопительных аккумуляторов.
Смотрите, что происходит: электронная схема, например, ноутбука работает от электроэнергии батареи =12В.
Для ее подзаряда используется блок питания, который преобразует переменное напряжение ~220В/50Гц в величину =19В.
12 вольт вполне достаточно для работы этого ноутбука. Причем из него вообще можно изъять аккумулятор и питать напрямую от накопительных аккумуляторных батарей (АКБ). При таком способе создается порядка 40% экономии энергии по сравнению со способом ее двойного преобразования инвертором, а затем блоком питания.
Зачем дополнительно нагружать создаваемую конструкцию ненужными устройствами, бессмысленно грея окружающий воздух сложными электронными приборами? Схему питания каждого бытового помощника надо хорошо продумать и подобным образом упростить его электропитание. Для этого потребуется совсем немного затрат:
отрезки провода,
стандартные переходники.
В заключение такой работы будет не сложно рассчитать требуемую выходную мощность инвертора, а по ней уже подобрать подходящую модель для покупки.
Теперь пришло время определиться с накопительными аккумуляторными батареями для домашней солнечной электростанции. Правила их выбора и основные характеристики здесь не рассматриваем - это объемная отдельная тема, которая будет подробно рассмотрена в другой статье.
А сейчас заострим свое внимание на том, что эти аккумуляторные батареи должны надежно питать обе группы потребителей, которые мы кратко рассмотрели. Здесь тоже следует соблюдать очередность работы приборов и иметь какой-то запас.
Определившись с задачей аккумуляторов (их емкостью и суммарным выходным напряжением) можно подбирать модули солнечных батарей. Их современное производство выпускает большим ассортиментом с разными способами изготовления. Они обладают отличающимися друг от друга характеристиками и возможностями.
Обратите внимание на то, что модули солнечных батарей:
по выходному напряжению должны соответствовать накопительныаккумумляторным батареям,
обладать мощностью, способной при средних условиях освещения выдавать номинальный зарядный ток на рабочие аккумуляторы.
Есть еще одно устройство в этой схеме: контроллер. Он работает посредником между солнечными батареями и накопительными аккумуляторным батареям, регулируя процесс заряда.
Рассмотрим упрощенную электросхему для солнечной электростанции, работающей без контроллеров. Это сделано для того, чтобы у вас было четкое понимание его назначения.
Упрощенная схема домашней электростанции с солнечной батареей (для увеличения нажмите на рисунок):
В этой схеме контроллер убран, а вместо него работает обыкновенный диод. Почему так поступили?
Единственная задача контроллера: подзаряд накопительных аккумуляторных батарей до 14÷14,5 В. Делает это он разными способами и работает периодически:
при повышенной солнечной активности,
отсутствии потребления электроэнергии (аккумуляторы ничего не питают — не нужна зарядка),
заниженной емкости аккумуляторных батарей, когда они не справляются с нагрузкой и часть энергии потребителям идет от модулей солнечных батарей.
Полный заряд батареи выполняет МРРТ контроллер, занимающийся сканированием точки с максимальной мощностью отдачи у солнечной батареи (см. Как устроены и работают солнечные батареи). Это самая надежная, но дорогая конструкция. Остальные модели, особенно разработки On/Off вполне можно заменить силовым диодом.
Он не даст в темное время суток перетекать току от аккумуляторных батарей к солнечной батарее, предотвратит их разряд. При этом способе не рекомендуется оставлять на длительное время солнечную электростанцию без нагрузки: аккумуляторы будут подзаряжаться без какого-либо ограничения, а нам необходимо обеспечить баланс между зарядом и расходом энергии. В этом случае можно исключить часть солнечной батареи из работы или скоммутировать дополнительно постоянную нагрузку: вентиляцию, обогрев, светильники…
Использование диода с отказом от контроллера удешевляет схему, но требует более тщательного наблюдения за ней и внесения ручных корректировок в работу.
В заключение обратите внимание на самое главное при создании конструкции: все элементы схемы домашней солнечной электростанции работают в комплексе, а поэтому должны быть хорошо подобраны и сбалансированы между собой и потребителями.
В следующих статьях будут рассмотрены устройство и принцип действия контроллеров, инверторов и аккумуляторных батарей для домашних солнечных электростанций.
Смотрите также: Солнечные аккумуляторы: как подобрать, эксплуатировать и восстановить пластины (десульфатировать)
Источник: http://electrik.info
