Электростанция для частного дома своими руками: Солнечная электростанция на дом 200 м2 своими руками / Хабр

Солнечная электростанция на дом 200 м2 своими руками / Хабр

Частенько в сети проскакивают сообщения о борьбе за экологию, развитие альтернативных источников энергии. Иногда даже проводят репортажи о том, как в заброшенной деревне сделали солнечную электростанцию, чтобы местные жители могли пользоваться благами цивилизации не 2-3 часа в сутки, пока работает генератор, а постоянно. Но это всё как-то далеко от нашей жизни, поэтому я решил на своем примере показать и рассказать, как устроена и как работает солнечная электростанция для частного дома. Расскажу обо всех этапах: от идеи до включения всех приборов, а также поделюсь опытом эксплуатации. Статья получится немаленькая, поэтому кто не любит много букв могут посмотреть ролик. Там я постарался рассказать то же самое, но будет видно, как я все это сам собираю.

Исходные данные: частный дом площадью около 200 м2 подключен к электросетям. Трехфазный ввод, суммарной мощностью 15 кВт.

В доме стандартный набор электроприборов: холодильник, телевизоры, компьютеры, стиральные и посудомоечные машинки и так далее. Стабильностью электросеть не отличается: зафиксированный мною рекорд — отключение 6 дней подряд на период от 2 до 8 часов.

Что хочется получить: забыть о перебоях электроэнергии и пользоваться электричеством, невзирая ни на что.

Какие могут быть бонусы: Максимально использовать энергию солнца, чтобы дом приоритетно питался солнечной энергией, а недостаток добирал из сети. Как бонус, после принятия закона о продаже частными лицами электроэнергии в сеть, начать компенсировать часть своих затрат, продавая излишки выработки в общую электросеть.

С чего начать?

Всегда есть минимум два пути для решения любой задачи: учиться самому или поручить решение задачи кому-то другому. Первый вариант предполагает изучение теоретических материалов, чтение форумов, общение с владельцами солнечных электростанций, борьбу с внутренне жабой и, наконец, покупку оборудования, а после — установку.

Второй вариант: позвонить в специализированную фирму, где зададут много вопросов, подберут и продадут нужное оборудование, а могут и установить за отдельные деньги. Я решил совместить эти два способа. Отчасти потому что мне это интересно, а отчасти для того, чтобы не напороться на продавцов, которым надо просто заработать, продав не совсем то, что мне нужно. Теперь пришло время теории, чтобы понять, как я делал выбор.

На фото пример «освоения» денег на строительство солнечной электростанции. Обратите внимание, солнечные панели установлены ЗА деревом – таким образом, свет на них не попадает, и они просто не работают.

Типы солнечных электростанций

Сразу отмечу, что говорить я буду не о промышленных решениях и не о сверхмощных системах, а об обычной потребительской солнечной электростанции для небольшого дома. Я не олигарх, чтобы разбрасываться деньгами, но я придерживаюсь принципа достаточной разумности. То есть я не хочу греть бассейн «солнечным» электричеством или заряжать электромобиль, которого у меня нет, но я хочу, чтобы в моем доме все приборы постоянно работали, без оглядки на электросети.

Теперь расскажу про типы солнечных электростанций для частного дома. По большому счету, их всего три, но бывают вариации. Расположу, по росту стоимости каждой системы.

Сетевая Солнечная Электростанция — этот тип электростанции сочетает в себе невысокую стоимость и максимальную простоту эксплуатации. Состоит всего из двух элементов: солнечных панелей и сетевого инвертора. Электричество от солнечных панелей напрямую преобразуется в 220В/380В в доме и потребляется домашними энергосистемами. Но есть существенный недостаток: для работы ССЭ необходима опорная сеть. В случае отключения внешней электросети, солнечные батареи превратятся в «тыкву» и перестанут выдавать электричество, так как для функционирования сетевого инвертора нужна опорная сеть, то есть само наличие электричества. Кроме того, со сложившейся инфраструктурой электросети, работа сетевого инвертора не очень выгодна. Пример: у вас солнечная электростанция на 3 кВт, а дом потребляет 1 кВт. Излишки будут «перетекать» в сеть, а обычные счетчики считают энергию «по модулю», то есть отданную в сеть энергию счетчик посчитает, как потребленную, и за нее еще придется заплатить. Тут логично подходит вопрос: куда девать лишнюю энергию и как этого избежать? Переходим ко второму типу солнечных электростанций.

Гибридная Солнечная Электростанция – этот тип электростанции сочетает в себе достоинства сетевой и автономной электростанции. Состоит из 4 элементов: солнечные панели, солнечный контроллер, аккумуляторы и гибридный инвертор. Основа всего – это гибридный инвертор, который способен в потребляемую от внешней сети энергии подмешивать энергию, выработанную солнечными панелями. Более того, хорошие инверторы имеют возможность настройки приоритезации потребляемой энергии. В идеале, дом должен потреблять сначала энергию от солнечных панелей и только при ее недостатке, добирать из внешней сети. В случае исчезновения внешней сети инвертор переходит в автономную работу и пользуется энергией от солнечных панелей и энергией, запасенной в аккумуляторах. Таким образом, даже если электроэнергию отключат на продолжительное время и будет пасмурный день (или электричество отключат ночью), в доме всё будет функционировать. Но что делать, если электричества нет вообще, а жить как-то надо? Тут я перехожу к третьему типу электростанции.

Автономная Солнечная Электростанция – этот тип электростанции позволяет жить полностью независимо от внешних электросетей. Она может включать в себя больше 4 стандартных элементов: солнечные панели, солнечный контроллер, АКБ, инвертор.

Дополнительно к этому, а иногда вместо солнечных панелей, может быть установлена ГидроЭлектроСтанция малой мощности, ветряная электростанция, генератор (дизельный, газовый или бензиновый). Как правило, на таких объектах присутствует генератор, поскольку может не быть солнца и ветра, а запас энергии в аккумуляторах не бесконечен – в этом случае генератор запускается и обеспечивает энергией весь объект, попутно заряжая АКБ. Такая электростанция легко трансформируется в гибридную, при подключении внешней электросети, если инвертор обладает этими функциями. Основное отличие автономного инвертора от гибридного – это то, что он не умеет подмешивать энергию от солнечных панелей к энергии из внешней сети. При этом гибридный инвертор, наоборот, умеет работать в качестве автономного, если внешняя сеть будет отключена. Как правило, гибридные инверторы соразмерны по цене с полностью автономными, а если и отличаются, то несущественно.

Что такое солнечный контроллер?

Во всех типах солнечных электростанций присутствует солнечный контроллер. Даже в сетевой солнечной электростанции он есть, просто входит в состав сетевого инвертора. Да и многие гибридные инверторы выпускаются с солнечными контроллерами на борту. Что же это такое и для чего он нужен? Буду говорить о гибридной и автономной солнечной электростанции, поскольку это как раз мой случай, а с устройством сетевого инвертора могу ознакомить детальнее в комментариях, если будут запросы в комментариях.

Солнечный контроллер – это устройство, которое полученную от солнечных панелей энергию преобразует в перевариваемую инвертором энергию. Например, солнечные панели изготавливаются с напряжением кратно 12В. И АКБ изготавливаются кратно 12В, так уж повелось. Простые системы на 1-2 кВт мощности работают от 12В. Производительные системы на 2-3 кВт уже функционируют от 24В, а мощные системы на 4-5 кВт и более работают на 48В. Сейчас я буду рассматривать только «домашние» системы, потому что знаю, что есть инверторы, работающие на напряжениях в несколько сотен вольт, но для дома это уже опасно.

Итак, допустим у нас есть система на 48В и солнечные панели на 36В (панель собрана кратно 3х12В). Как получить искомые 48В для работы инвертора? Конечно, к инвертору подключаются АКБ на 48В, а к этим аккумуляторам подключается солнечный контроллер с одной стороны и солнечные панели с другой. Солнечные панели собираются на заведомо большее напряжение, чтобы суметь зарядить АКБ. Солнечный контроллер, получая заведомо большее напряжение с солнечных панелей, трансформирует это напряжение до нужной величины и передает в АКБ. Это упрощенно. Есть контроллеры, которые могут со 150-200 В от солнечных панелей понижать до 12 В аккумуляторов, но тут протекают очень большие токи и контроллер работает с худшим КПД. Идеальный случай, когда напряжение с солнечных панелей вдвое больше напряжения на АКБ.

Солнечных контроллеров существует два типа: PWM (ШИМ – Широтно-Импульсная Модуляция) и MPPT (Maximum Power Point Tracking – отслеживание точки максимальной мощности). Принципиальная разница между ними в том, что ШИМ-контроллер может работать только со сборками панелей, не превышающими напряжения АКБ. MPPT – контроллер может работать с заметным превышением напряжения относительно АКБ. Кроме того, MPPT-контроллеры обладают заметно бОльшим КПД, но и стоят дороже.

Как выбрать солнечные панели?

На первый взгляд, все солнечные панели одинаковы: ячейки солнечных элементов соединены между собой шинками, а на задней стороне есть два провода: плюс и минус. Но есть в этом деле масса нюансов. Солнечные панели бывают из разных элементов: аморфных, поликристаллических, монокристаллических. Я не буду агитировать за тот или иной тип элементов. Скажу просто, что сам предпочитаю монокристаллические солнечные панели. Но и это не всё. Каждая солнечная батарея – это четырехслойный пирог: стекло, прозрачная EVA-пленка, солнечный элемент, герметизирующая пленка. И вот тут каждый этап крайне важен. Стекло подходит не любое, а со специальной фактурой, которое снижает отражение света и преломляет падающий под углом свет таким образом, чтобы элементы были максимально освещены, ведь от количества света зависит количество выработанной энергии. От прозрачности EVA-пленки зависит, сколько энергии попадет на элемент и сколько энергии выработает панель. Если пленка окажется бракованной и со временем помутнеет, то и выработка заметно упадет.

Далее идут сами элементы, и они распределяются по типам, в зависимости от качества: Grade A, B, C, D и далее. Конечно, лучше иметь элементы качества А и хорошую пайку, ведь при плохом контакте, элемент будет греться и быстрее выйдет из строя. Ну и финишная пленка должна также быть качественной и обеспечивать хорошую герметизацию. В случае разгерметизации панелей, очень быстро на элементы попадет влага, начнется коррозия и панель также выйдет из строя.

Как правильно выбрать солнечную панель? Основной производитель для нашей страны – это Китай, хотя на рынке присутствуют и Российские производители. Есть масса OEM-заводов, которые наклеят любой заказанный шильдик и отправят панели заказчику. А есть заводы, которые обеспечивают полный цикл производства и способны проконтролировать качество продукции на всех этапах производства. Как узнать о таких заводах и брендах? Есть пара авторитетных лабораторий, которые проводят независимые испытания солнечных панелей и открыто публикуют результаты этих испытаний. Перед покупкой вы можете вбить название и модель солнечной панели и узнать, насколько солнечная панель соответствует заявленным характеристикам. Первая лаборатория – это Калифорнийская Энергетическая Комиссия, а вторая лаборатория Европейская – TUV. Если производителя панелей в этих списках нет, то стоит задуматься о качестве. Это не значит, что панель плохая. Просто бренд может быть OEM, а завод-производитель выпускает и другие панели. В любом случае, присутствие в списках этих лабораторий уже свидетельствует о том, что вы покупаете солнечные батареи не у производителя-однодневки.

Мой выбор солнечной электростанции

Перед покупкой стоит очертить круг задач, которые ставятся перед солнечной электростанцией, чтобы не заплатить за ненужное и не переплатить за неиспользуемое. Тут я перейду к практике, как и что делал я сам. Для начала, цель и исходные: в деревне периодически отключают электроэнергию на период от получаса до 8 часов. Возможны отключения как раз в месяц, так и подряд несколько дней. Задача: обеспечить дом электроснабжением в круглосуточном режиме с некоторым ограничением потребления на период отключения внешней сети. При этом, основные системы безопасности и жизнеобеспечения должны функционировать, то есть: должны работать насосная станция, система видеонаблюдения и сигнализации, роутер, сервер и вся сетевая инфраструктура, освещение и компьютеры, холодильник.

Вторично: телевизоры, развлекательные системы, электроинструмент (газонокосилка, триммер, насос для полива огорода). Можно отключить: бойлер, электрочайник, утюг и прочие греющие и много потребляющие устройства, работа которых сиюминутно не важна. Чайник можно вскипятить на газовой плите, а погладить позже.

Как правило, солнечную электростанцию можно купить в одном месте. Продавцы солнечных панелей также продают всё сопутствующее оборудование, поэтому я начал поиск отталкиваясь от солнечных батарей. Один из солидных брендов – TopRay Solar. О них есть хорошие отзывы и реальный опыт эксплуатации в России, в частности, в Краснодарском крае, где знают толк в солнце. В РФ есть официальный дистрибьютор и дилеры по регионам, на вышеозначенных сайтах с лабораториями для проверки солнечных панелей этот бренд присутствует и далеко не на последних местах, то есть можно брать. Кроме того, фирма-продавец солнечных панелей TopRay, также занимается собственным производством контроллеров и электроники для дорожной инфраструктуры: системы управления трафиком, светодиодные светофоры, мигающие знаки, солнечные контроллеры и прочее.

Ради любопытства даже напросился на их производство – вполне технологично и даже есть девушки, которые знают, с какой стороны подходить к паяльнику. Бывает же!

Со своим списком хотелок я обратился к ним и попросил собрать мне пару комплектаций: подороже и подешевле для моего дома. Мне задали ряд уточняющих вопросов насчет резервируемой мощности, наличия потребителей, максимальной и постоянной потребляемой мощности. Последнее вообще оказалось для меня неожиданным: дом в режиме энергосбережения, когда работают только системы видеонаблюдения, охраны, связь с инетом и сетевая инфраструктура, потребляет 300-350 Вт. То есть даже если дома никто не пользуется электричеством, на внутренние нужды уходит до 215 кВт*ч в месяц. Вот тут и задумаешься над проведением энергетического аудита. И начнешь выключать из розеток зарядки, телевизоры и приставки, которые в режиме ожидания потребляют по чуть-чуть, а набегает прилично.
Не буду томить, остановился я на более дешевой системе, так как зачастую до половины суммы за электростанцию может занимать стоимость аккумуляторов.

Список оборудования получился следующим:

1. Солнечная батарея TopRay Solar 280 Вт Моно – 9 шт
2. Однофазный Гибридный инвертор на 5 кВт InfiniSolar V-5K-48 – 1 шт
3. Аккумулятор AGM Парус HML-12-100 – 4 шт

Дополнительно, мне было предложено приобрести профессиональную систему крепления солнечных панелей на крышу, но я, посмотрев фотографии, решил обойтись самодельными креплениями и тоже сэкономить. Но я решил собирать систему сам и не жалел сил и времени, а монтажники работают с этими системами постоянно и гарантируют быстрый и качественный результат. Так что решайте сами: с заводскими креплениями работать гораздо приятнее и проще, а моё решение просто дешевле.

Что даёт солнечная электростанция?

Этот комплект может выдать до 5 кВт мощности в автономном режиме – именно такой мощности я выбрал однофазный инвертор. Если докупить такой же инвертор и модуль сопряжения к нему, то можно нарастить мощность до 5кВт+5кВт=10 кВт на фазу. Или можно сделать трехфазную систему, но я пока довольствуюсь и этим. Инвертор высокочастотный, а потому достаточно легкий (порядка 15 кг) и занимает немного места – легко монтируется на стену. В него уже встроено 2 MPPT-контроллера мощностью 2,5 кВт каждый, то есть я могу добавить еще столько же панелей без покупки дополнительного оборудования.

Солнечных панелей у меня на 2520 Вт по шильдику, но из-за неоптимального угла установки они выдают меньше – максимум я видел 2400 Вт. Оптимальный угол – это перпендикулярно солнцу, что в наших широтах составляет примерно 45 градусов к горизонту. У меня панели установлены под 30 градусов.

Сборка АКБ составляет 100А*ч 48В, то есть запасено 4,8 кВт*ч, но забирать энергию полностью крайне нежелательно, поскольку тогда их ресурс заметно сокращается. Желательно разряжать такие АКБ не более, чем на 50%. Это литий-железофосфатные или литий-титанатные можно заряжать и разряжать глубоко и большими токами, а свинцово-кислотные, будь то жидкостные, гелевые или AGM лучше не насиловать. Итак, у меня есть половина емкости, а это 2,4 кВт*ч, то есть порядка 8 часов в полностью автономном режиме без солнца. Этого хватит на ночь работы всех систем и еще останется половина емкости АКБ на аварийный режим. Утром уже встанет солнце и начнет заряжать АКБ, параллельно обеспечивая дом энергией. То есть дом может функционировать и автономно в таком режиме, если снизить энергопотребление и погода будет хорошей. Для полной автономии можно было бы добавить еще аккумуляторов и генератор. Ведь зимой солнца совсем мало и без генератора будет не обойтись.

Начинаю собирать

Перед покупкой и сборкой необходимо просчитать всю систему, чтобы не ошибиться с расположением всех систем и прокладкой кабелей. От солнечных панелей до инвертора у меня порядка 25-30 метров и я заранее проложил два гибких провода сечением 6 кв.мм, так как по ним будет передаваться напряжение до 100В и ток 25-30А. Такой запас по сечению был выбран, чтобы минимизировать потери на проводе и максимально доставить энергию до приборов. Сами солнечные панели я монтировал на самодельные направляющие из алюминиевых уголков и притягивал их самодельными же креплениями. Чтобы панель не сползала вниз, на алюминиевом уголке напротив каждой панели смотрит вверх пара 30мм болтов, и они являются своеобразным «крючком» для панелей. После монтажа их не видно, но они продолжают нести нагрузку.

Солнечные панели были собраны в три блока по 3 панели в каждом. В блоках панели подключаются последовательно — так напряжение удалось поднять до 115В без нагрузки и снизить ток, а значит можно выбрать провода меньшего сечения. Блоки между собой подключены параллельно специальными коннекторами, обеспечивающими хороший контакт и герметичность соединения – называются MC4. Их же я использовал для подключения проводов к солнечному контроллеру, так как они обеспечивают надежный контакт и быстрое замыкание\размыкание цепи для обслуживания.

Далее переходим к монтажу в доме. АКБ предварительно заряжены «умной» автомобильной зарядкой, чтобы выровнять напряжение и подключены последовательно для обеспечения напряжения 48В. Далее, они подключены к инвертору кабелем с сечением 25 мм кв. Кстати, во время первого подключения АКБ к инвертору будет заметная искра на контактах. Если вы не спутали полярность, то всё нормально – в инверторе установлены довольно емкие конденсаторы и они начинают заряжаться в момент подключения к аккумуляторам. Максимальная мощность инвертора – 5000 Вт, а значит ток, который может проходить по проводу от АКБ будет составлять 100-110А. Выбранного кабеля хватает для безопасной эксплуатации. После подключения АКБ, можно подключать внешнюю сеть и нагрузку дома. К клеммным колодкам цепляются провода: фаза, ноль, заземление. Тут всё просто и наглядно, но если для вас починить розетку небезопасно, то подключение этой системы лучше доверить опытным электромонтажникам. Ну и последним элементом подключаю солнечные панели: тут тоже надо быть внимательным и не перепутать полярность. При мощности в 2,5 кВт и неправильном подключении, солнечный контроллер сгорит моментально. Да что там говорить: при такой мощности, от солнечных панелей можно заниматься сваркой напрямую, без сварочного инвертора. Здоровья это солнечным панелям не добавит, но мощь солнца действительно велика. Так как я дополнительно использую разъемы MC4, перепутать полярность просто невозможно при первоначальном правильном монтаже.

Всё подключено, один щелчок выключателя и инвертор переходит в режим настройки: тут надо выставить тип АКБ, режим работы, зарядные токи и прочее. Для этого есть вполне понятная инструкция и если вы можете справиться с настройкой роутера, то настройка инвертора тоже не будет очень сложной. Надо только знать параметры АКБ и правильно их настроить, чтобы они прослужили как можно дольше. После этого, хм… После этого наступает самое интересное.

Эксплуатация гибридной солнечной электростанции

После запуска солнечной электростанции, я и моя семья пересмотрели многие привычки. Например, если раньше стирка или посудомоечная машина запускались после 23 часов, когда работал ночной тариф в электросетях, то теперь эти энергозатратные работы перенесены на день, потому что стиралка потребляет 500-2100 Вт во время работы, посудомоечная машина потребляет 400-2100 Вт. Почему такой разброс? Потому что насосы и моторы потребляют немного, а вот нагреватели воды крайне прожорливы. Гладить оказалось тоже «выгоднее» и приятнее днем: в комнате гораздо светлее, а энергия солнца полностью покрывает потребление утюга. На скриншоте продемонстрирован график выработки энергии солнечной электростанцией. Хорошо виден утренний пик, когда работала стиральная машинка и потребляла много энергии – эта энергия была выработана солнечными панелями.

Первые дни я по несколько раз подходил к инвертору, взглянуть на экран выработки и потребления. После поставил утилиту на домашний сервер, который в реальном времени отображает режим работы инвертора и все параметры электросети. К примеру, на скриншоте видно, что дом потребляет больше 2 кВт энергии (пункт AC output active power) и вся эта энергия заимствуется от солнечных батарей (пункт PV1 input power). То есть инвертор, работая в гибридном режиме с приоритетом питания от солнца, полностью покрывает энергопотребление приборов за счет солнца. Это ли не счастье? Каждый день в таблице появлялся новый столбик выработки энергии и это не могло не радовать. А когда во всей деревне отключили электричество, я узнал об этом только по писку инвертора, который оповещал о работе в автономном режиме. Для всего дома это означало только одно: живем как прежде, пока соседи ходят за водой с ведрами.

Но есть в наличии дома солнечной электростанции и нюансы:

1. Я начал замечать, что птицы любят солнечные панели и, пролетая над ними, не могут сдержаться от счастья наличия технологичного оборудования в деревне. То есть иногда всё же солнечные панели надо мыть от следов и пыли. Думаю, что при установке под 45 градусов, все следы просто смывались бы дождями. Выработка от нескольких птичьих следов вообще не падает, но если затенена часть панели, то падение выработки становится ощутимым. Это я заметил, когда солнце пошло к закату и тень от крыши начала накрывать панели одну за другой. То есть лучше располагать панели вдали от всех конструкций, способных их затенить. Но даже вечером, при рассеянном свете, панели выдавали несколько сотен ватт.
2. При большой мощности солнечных панелей и подкачке от 700 Ватт и более, инвертор включает вентиляторы активнее и их становится слышно, если дверь в техническое помещение открыта. Тут либо закрывать дверь, либо крепить инвертор на стену через демпфирующие прокладки. В принципе, ничего неожиданного: любая электроника греется при работе. Просто надо учитывать, что инвертор не стоит вешать там, где он может мешать звуком своей работы.
3. Фирменное приложение умеет отправлять оповещения по электронной почте или в SMS, если произошло какое-либо событие: включение/отключение внешней сети, разряд АКБ и подобное. Вот только приложение работает по незащищенному 25 порту SMTP, а все современные почтовые сервисы, вроде gmail.com или mail.ru работают по защищенному порту 465. То есть сейчас, фактически, оповещения по почте не приходят, а хотелось бы.

Не сказать, что эти пункты как-то огорчают, ведь всегда надо стремиться к совершенству, но имеющаяся энергонезависимость того стоит.

Заключение

Полагаю, что это не последний мой рассказ о собственной солнечной электростанции. Опыт эксплуатации в различных режимах и в разное время года однозначно будет отличаться, но я точно знаю, что даже если в Новый Год отключат электричество, в моём доме будет светло. По результатам эксплуатации установленной солнечной электростанции могу отметить, что оно того стоило. Несколько отключений внешней сети прошли незаметно. О нескольких я узнал только по звонкам соседей с вопросом «У тебя тоже нет света?». Бегущие цифры выработки электричества безмерно радуют, а возможность убрать от компа UPS зная, что даже при отключении электроэнергии всё продолжит работать – это приятно. Ну а когда у нас наконец-то примут закон о возможности продажи электроэнергии частными лицами в сеть, я первый подам заявку на эту функцию, ведь в инверторе достаточно изменить один пункт и всю выработанную, но не потребленную домом энергию, я буду продавать в сеть и получать за это деньги. В общем, это оказалось довольно просто, эффективно и удобно. Готов ответить на ваши вопросы и выдержать натиск критиков, убеждающих всех, что в наших широтах солнечная электростанция – это игрушка.

Солнечная электростанция на дом площадью 200 м² своими руками — Техника на vc.ru

Частенько в сети проскакивают сообщения о борьбе за экологию, развитие альтернативных источников энергии. Иногда даже проводят репортажи о том, как в заброшенной деревне сделали солнечную электростанцию, чтобы местные жители могли пользоваться благами цивилизации не два-три часа в сутки, пока работает генератор, а постоянно.

121 930 просмотров

Но это всё как-то далеко от нашей жизни, поэтому я решил на своём примере показать и рассказать, как устроена и как работает солнечная электростанция для частного дома.

Расскажу обо всех этапах: от идеи до включения всех приборов, а также поделюсь опытом эксплуатации. Статья получится немаленькая, поэтому кто не любит много букв, может посмотреть ролик. Там я постарался рассказать то же самое, но будет видно, как я всё это сам собираю.

Исходные данные: частный дом площадью около 200 м² подключён к электросетям. Трёхфазный ввод, суммарной мощностью 15 кВт. В доме стандартный набор электроприборов: холодильник, телевизоры, компьютеры, стиральные и посудомоечные машинки и так далее.

Стабильностью электросеть не отличается: зафиксированный мною рекорд — отключение шесть дней подряд на период от двух до восьми часов.

Что хочется получить: забыть о перебоях электроэнергии и пользоваться электричеством, невзирая ни на что.

Какие могут быть бонусы: максимально использовать энергию солнца, чтобы дом приоритетно питался солнечной энергией, а недостаток добирал из сети. Как бонус — после принятия закона о продаже частными лицами электроэнергии в сеть начать компенсировать часть своих затрат, продавая излишки выработки в общую электросеть.

С чего начать

Всегда есть минимум два пути для решения любой задачи: учиться самому или поручить решение задачи кому-то другому. Первый вариант предполагает изучение теоретических материалов, чтение форумов, общение с владельцами солнечных электростанций, борьбу с внутренне жабой и, наконец, покупку оборудования, а после — установку.

Второй вариант: позвонить в специализированную фирму, где зададут много вопросов, подберут и продадут нужное оборудование, а могут и установить за отдельные деньги.

Я решил совместить эти два способа. Отчасти потому, что мне это интересно, а отчасти для того, чтобы не напороться на продавцов, которым надо просто заработать, продав не совсем то, что мне нужно. Теперь пришло время теории, чтобы понять, как я делал выбор.

На фото пример «освоения» денег на строительстве солнечной электростанции. Обратите внимание, солнечные панели установлены за деревом — так свет на них не попадает, и они просто не работают.

Типы солнечных электростанций

Сразу отмечу, что говорить я буду не о промышленных решениях и не о сверхмощных системах, а об обычной потребительской солнечной электростанции для небольшого дома. Я не олигарх, чтобы разбрасываться деньгами, но я придерживаюсь принципа достаточной разумности.

То есть я не хочу греть бассейн «солнечным» электричеством или заряжать электромобиль, которого у меня нет, но я хочу, чтобы в моём доме все приборы постоянно работали, без оглядки на электросети.

Теперь расскажу про типы солнечных электростанций для частного дома. По большому счёту, их всего три, но бывают вариации. Расположу по росту стоимости каждой системы.

Сетевая солнечная электростанция — этот тип электростанции сочетает в себе невысокую стоимость и максимальную простоту эксплуатации. Состоит всего из двух элементов: солнечных панелей и сетевого инвертора. Электричество от солнечных панелей напрямую преобразуется в 220 В или 380 В в доме и потребляется домашними энергосистемами.

Но есть существенный недостаток: для работы ССЭ необходима опорная сеть. В случае отключения внешней электросети солнечные батареи превратятся в «тыкву» и перестанут выдавать электричество, так как для функционирования сетевого инвертора нужна опорная сеть, то есть само наличие электричества.

Кроме того, со сложившейся инфраструктурой электросети работа сетевого инвертора не очень выгодна. Пример: у вас солнечная электростанция на 3 кВт, а дом потребляет 1 кВт. Излишки будут «перетекать» в сеть, а обычные счётчики считают энергию «по модулю», то есть отданную в сеть энергию счётчик посчитает как потреблённую, и за неё ещё придётся заплатить.

Тут логично подходит вопрос: куда девать лишнюю энергию и как этого избежать? Переходим ко второму типу солнечных электростанций.

Гибридная солнечная электростанция — этот тип электростанции сочетает в себе достоинства сетевой и автономной электростанций. Состоит из четырёх элементов: солнечные панели, солнечный контроллер, аккумуляторы и гибридный инвертор.

Основа всего — гибридный инвертор, который способен в потребляемую от внешней сети энергию подмешивать энергию, выработанную солнечными панелями. Более того, хорошие инверторы имеют возможность настройки приоритизации потребляемой энергии.

В идеале дом должен потреблять сначала энергию от солнечных панелей и только при её недостатке — добирать из внешней сети. В случае исчезновения внешней сети инвертор переходит в автономную работу и пользуется энергией от солнечных панелей и энергией, запасённой в аккумуляторах.

Таким образом, даже если электроэнергию отключат на продолжительное время и будет пасмурный день (или электричество отключат ночью), в доме всё будет функционировать. Но что делать, если электричества нет вообще, а жить как-то надо? Тут я перехожу к третьему типу электростанции.

Автономная солнечная электростанция — этот тип электростанции позволяет жить полностью независимо от внешних электросетей. Она может включать в себя больше четырёх стандартных элементов: солнечные панели, солнечный контроллер, АКБ, инвертор.

Дополнительно к этому, а иногда вместо солнечных панелей, может быть установлена гидроэлектростанция малой мощности, ветряная электростанция, генератор (дизельный, газовый или бензиновый). Как правило, на таких объектах присутствует генератор, поскольку может не быть солнца и ветра, а запас энергии в аккумуляторах не бесконечен — в этом случае генератор запускается и обеспечивает энергией весь объект, попутно заряжая АКБ.

Такая электростанция легко трансформируется в гибридную при подключении внешней электросети, если инвертор обладает этими функциями. Основное отличие автономного инвертора от гибридного — это то, что он не умеет подмешивать энергию от солнечных панелей к энергии из внешней сети.

При этом гибридный инвертор, наоборот, умеет работать в качестве автономного, если внешняя сеть будет отключена. Как правило, гибридные инверторы соразмерны по цене с полностью автономными, а если и отличаются, то несущественно.

Что такое солнечный контроллер

Во всех типах солнечных электростанций присутствует солнечный контроллер. Даже в сетевой солнечной электростанции он есть, просто входит в состав сетевого инвертора. Да и многие гибридные инверторы выпускаются с солнечными контроллерами на борту.

Что же это такое и для чего он нужен? Буду говорить о гибридной и автономной солнечных электростанциях, поскольку это как раз мой случай, а с устройством сетевого инвертора могу ознакомить детальнее в комментариях, если будут вопросы.

Солнечный контроллер — это устройство, которое полученную от солнечных панелей энергию преобразует в перевариваемую инвертором энергию. Например, солнечные панели изготавливаются с напряжением кратно 12 В. И АКБ изготавливаются кратно 12 В, так уж повелось.

Простые системы на 1–2 кВт мощности работают от 12 В. Производительные системы на 2–3 кВт уже функционируют от 24 В, а мощные системы на 4–5 кВт и более работают на 48 В. Сейчас я буду рассматривать только «домашние» системы, потому что знаю, что есть инверторы, работающие на напряжениях в несколько сотен вольт, но для дома это уже опасно.

Итак, допустим, у нас есть система на 48 В и солнечные панели на 36 В (панель собрана кратно 3 х 12 В). Как получить искомые 48 В для работы инвертора? Конечно, к инвертору подключаются АКБ на 48 В, а к этим аккумуляторам подключается солнечный контроллер с одной стороны и солнечные панели с другой.

Солнечные панели собираются на заведомо большее напряжение, чтобы суметь зарядить АКБ. Солнечный контроллер, получая заведомо большее напряжение с солнечных панелей, трансформирует это напряжение до нужной величины и передаёт в АКБ. Это упрощённо.

Есть контроллеры, которые могут со 150–200 В от солнечных панелей понижать до 12 В аккумуляторов, но тут протекают очень большие токи, и контроллер работает с худшим КПД. Идеальный случай, когда напряжение с солнечных панелей вдвое больше напряжения на АКБ.

Солнечных контроллеров существует два типа: PWM (ШИМ — широтно-импульсная модуляция) и MPPT (Maximum Power Point Tracking — отслеживание точки максимальной мощности).

Принципиальная разница между ними в том, что ШИМ-контроллер может работать только со сборками панелей, не превышающими напряжения АКБ. MPPT-контроллер может работать с заметным превышением напряжения относительно АКБ. Кроме того, MPPT-контроллеры обладают заметно большим КПД, но и стоят дороже.

Как выбрать солнечные панели

На первый взгляд, все солнечные панели одинаковы: ячейки солнечных элементов соединены между собой шинками, а на задней стороне есть два провода: плюс и минус.

Но есть в этом деле масса нюансов. Солнечные панели бывают из разных элементов: аморфных, поликристаллических, монокристаллических. Я не буду агитировать за тот или иной тип элементов. Скажу просто, что сам предпочитаю монокристаллические солнечные панели.

Но и это не всё. Каждая солнечная батарея — это четырёхслойный пирог: стекло, прозрачная EVA-плёнка, солнечный элемент, герметизирующая плёнка. И вот тут каждый этап крайне важен.

Стекло подходит не любое, а со специальной фактурой, которое снижает отражение света и преломляет падающий под углом свет таким образом, чтобы элементы были максимально освещены, ведь от количества света зависит количество выработанной энергии.

От прозрачности EVA-плёнки зависит, сколько энергии попадёт на элемент и сколько энергии выработает панель. Если плёнка окажется бракованной и со временем помутнеет, то и выработка заметно упадёт.

Далее идут сами элементы, и они распределяются по типам в зависимости от качества: Grade A, B, C, D и далее. Конечно, лучше иметь элементы качества А и хорошую пайку, ведь при плохом контакте элемент будет греться и быстрее выйдет из строя.

Ну и финишная плёнка должна также быть качественной и обеспечивать хорошую герметизацию. В случае разгерметизации панелей очень быстро на элементы попадёт влага, начнётся коррозия, и панель выйдет из строя.

Как правильно выбрать солнечную панель? Основной производитель для нашей страны — это Китай, хотя на рынке присутствуют и Российские производители. Есть масса OEM-заводов, которые наклеят любой заказанный шильдик и отправят панели заказчику.

А есть заводы, которые обеспечивают полный цикл производства и способны проконтролировать качество продукции на всех этапах производства. Как узнать о таких заводах и брендах? Есть пара авторитетных лабораторий, которые проводят независимые испытания солнечных панелей и открыто публикуют результаты этих испытаний.

Перед покупкой вы можете вбить название и модель солнечной панели и узнать, насколько солнечная панель соответствует заявленным характеристикам. Первая лаборатория — это Калифорнийская энергетическая комиссия, а вторая лаборатория европейская — TUV.

Если производителя панелей в этих списках нет, то стоит задуматься о качестве. Это не значит, что панель плохая. Просто бренд может быть OEM, а завод-производитель выпускает и другие панели. В любом случае присутствие в списках этих лабораторий уже свидетельствует о том, что вы покупаете солнечные батареи не у производителя-однодневки.

Мой выбор солнечной электростанции

Перед покупкой стоит очертить круг задач, которые ставятся перед солнечной электростанцией, чтобы не заплатить за ненужное и не переплатить за неиспользуемое. Тут я перейду к практике, как и что делал я сам.

Цель и исходные: в деревне периодически отключают электроэнергию на период от получаса до восьми часов. Возможны отключения как раз в месяц, так и подряд несколько дней. Задача: обеспечить дом электроснабжением в круглосуточном режиме с некоторым ограничением потребления на период отключения внешней сети.

При этом основные системы безопасности и жизнеобеспечения должны функционировать, то есть: должны работать насосная станция, система видеонаблюдения и сигнализации, роутер, сервер и вся сетевая инфраструктура, освещение и компьютеры, холодильник.

Вторично: телевизоры, развлекательные системы, электроинструмент (газонокосилка, триммер, насос для полива огорода). Можно отключить: бойлер, электрочайник, утюг и прочие греющие и много потребляющие устройства, работа которых сиюминутно не важна. Чайник можно вскипятить на газовой плите, а погладить позже.

Как правило, солнечную электростанцию можно купить в одном месте. Продавцы солнечных панелей продают всё сопутствующее оборудование, поэтому я начал поиск, отталкиваясь от солнечных батарей.

Один из солидных брендов — TopRay Solar. О нём есть хорошие отзывы и реальный опыт эксплуатации в России, в частности, в Краснодарском крае, где знают толк в солнце. В РФ есть официальный дистрибьютор и дилеры по регионам, на вышеозначенных сайтах с лабораториями для проверки солнечных панелей этот бренд присутствует, и далеко не на последних местах, то есть можно брать.

Кроме того, фирма-продавец солнечных панелей TopRay также занимается собственным производством контроллеров и электроники для дорожной инфраструктуры: системы управления трафиком, светодиодные светофоры, мигающие знаки, солнечные контроллеры и прочее. Ради любопытства даже напросился на их производство — вполне технологично и даже есть девушки, которые знают, с какой стороны подходить к паяльнику. Бывает же!

Со своим списком хотелок я обратился к ним и попросил собрать мне пару комплектаций: подороже и подешевле для моего дома. Мне задали ряд уточняющих вопросов насчёт резервируемой мощности, наличия потребителей, максимальной и постоянной потребляемой мощности.

Последнее вообще оказалось для меня неожиданным: дом в режиме энергосбережения, когда работают только системы видеонаблюдения, охраны, связь с инетом и сетевая инфраструктура, потребляет 300–350 Вт. То есть даже если дома никто не пользуется электричеством, на внутренние нужды уходит до 215 кВт⋅ч в месяц.

Вот тут и задумаешься над проведением энергетического аудита. И начнёшь выключать из розеток зарядки, телевизоры и приставки, которые в режиме ожидания потребляют по чуть-чуть, а набегает прилично.

Не буду томить, остановился я на более дешёвой системе, так как зачастую до половины суммы за электростанцию может занимать стоимость аккумуляторов. Список оборудования получился следующим:

• Солнечная батарея TopRay Solar 280 Вт Моно — девять штук.
• Однофазный гибридный инвертор на 5 кВт InfiniSolar V-5K-48 — одна штука.
  
• Аккумулятор AGM Парус HML-12-100 — четыре штуки.
  

Дополнительно мне предложили купить профессиональную систему крепления солнечных панелей на крышу, но я, посмотрев фотографии, решил обойтись самодельными креплениями и тоже сэкономить.

Но я решил собирать систему сам и не жалел сил и времени, а монтажники работают с этими системами постоянно и гарантируют быстрый и качественный результат. Так что решайте сами: с заводскими креплениями работать гораздо приятнее и проще, а моё решение просто дешевле.

Что даёт солнечная электростанция

Этот комплект может выдать до 5 кВт мощности в автономном режиме — именно такой мощности я выбрал однофазный инвертор. Если докупить такой же инвертор и модуль сопряжения к нему, то можно нарастить мощность до 5 кВт + 5 кВт = 10 кВт на фазу. Или можно сделать трёхфазную систему, но я пока довольствуюсь и этим.

Инвертор высокочастотный, а потому достаточно лёгкий (около 15 кг) и занимает немного места — легко монтируется на стену. В него уже встроено 2 MPPT-контроллера мощностью 2,5 кВт каждый, то есть я могу добавить ещё столько же панелей без покупки дополнительного оборудования.

Солнечных панелей у меня на 2520 Вт по шильдику, но из-за неоптимального угла установки они выдают меньше — максимум я видел 2400 Вт. Оптимальный угол — это перпендикулярно солнцу, что в наших широтах составляет примерно 45 градусов к горизонту. У меня панели установлены под 30 градусов.

Сборка АКБ составляет 100 А⋅ч 48 В, то есть запасено 4,8 кВт⋅ч, но забирать энергию полностью крайне нежелательно, поскольку тогда их ресурс заметно сокращается. Желательно разряжать такие АКБ не более чем на 50%. Это литий-железофосфатные или литий-титанатные можно заряжать и разряжать глубоко и большими токами, а свинцово-кислотные, будь то жидкостные, гелевые или AGM, лучше не насиловать.

Итак, у меня есть половина ёмкости, а это 2,4 кВт⋅ч, то есть около восьми часов в полностью автономном режиме без солнца. Этого хватит на ночь работы всех систем, и ещё останется половина ёмкости АКБ на аварийный режим.

Утром уже встанет солнце и начнёт заряжать АКБ, параллельно обеспечивая дом энергией. То есть дом может функционировать и автономно в таком режиме, если снизить энергопотребление и погода будет хорошей. Для полной автономии можно было бы добавить ещё аккумуляторов и генератор. Ведь зимой солнца совсем мало, и без генератора будет не обойтись.

Начинаю собирать

Перед покупкой и сборкой необходимо просчитать всю систему, чтобы не ошибиться с расположением всех систем и прокладкой кабелей. От солнечных панелей до инвертора у меня около 25–30 метров, и я заранее проложил два гибких провода сечением 6 мм², так как по ним будет передаваться напряжение до 100 В и ток 25–30 А.

Такой запас по сечению был выбран, чтобы минимизировать потери на проводе и максимально доставить энергию до приборов. Сами солнечные панели я монтировал на самодельные направляющие из алюминиевых уголков и притягивал их самодельными же креплениями.

Чтобы панель не сползала вниз, на алюминиевом уголке напротив каждой панели смотрит вверх пара 30 мм болтов, они — своеобразный «крючок» для панелей. После монтажа их не видно, но они продолжают нести нагрузку.

Солнечные панели были собраны в три блока по три панели в каждом. В блоках панели подключаются последовательно — так напряжение удалось поднять до 115 В без нагрузки и снизить ток, а значит, можно выбрать провода меньшего сечения.

Блоки между собой подключены параллельно специальными коннекторами, обеспечивающими хороший контакт и герметичность соединения — называются MC4. Их же я использовал для подключения проводов к солнечному контроллеру, так как они обеспечивают надёжный контакт и быстрое замыкание и размыкание цепи для обслуживания.

Далее переходим к монтажу в доме. АКБ предварительно заряжены «умной» автомобильной зарядкой, чтобы выровнять напряжение, и подключены последовательно для обеспечения напряжения 48В. Далее они подключены к инвертору кабелем с сечением 25 мм².

Кстати, во время первого подключения АКБ к инвертору будет заметная искра на контактах. Если вы не спутали полярность, то всё нормально — в инверторе установлены довольно ёмкие конденсаторы, и они начинают заряжаться в момент подключения к аккумуляторам.

Максимальная мощность инвертора — 5000 Вт, а значит, ток, который может проходить по проводу от АКБ, будет составлять 100–110 А. Выбранного кабеля хватает для безопасной эксплуатации. После подключения АКБ можно подключать внешнюю сеть и нагрузку дома. К клеммным колодкам цепляются провода: фаза, ноль, заземление. Тут всё просто и наглядно, но если для вас починить розетку небезопасно, то подключение этой системы лучше доверить опытным электромонтажникам.

Ну и последним элементом подключаю солнечные панели: тут тоже надо быть внимательным и не перепутать полярность. При мощности в 2,5 кВт и неправильном подключении солнечный контроллер сгорит моментально. Да что там говорить: при такой мощности от солнечных панелей можно заниматься сваркой напрямую, без сварочного инвертора.

Здоровья это солнечным панелям не добавит, но мощь солнца действительно велика. Так как я дополнительно использую разъемы MC4, перепутать полярность просто невозможно при первоначальном правильном монтаже.

Всё подключено, один щелчок выключателя — и инвертор переходит в режим настройки: тут надо выставить тип АКБ, режим работы, зарядные токи и прочее. Для этого есть вполне понятная инструкция, и если вы можете справиться с настройкой роутера, то настройка инвертора тоже не будет очень сложной. Надо только знать параметры АКБ и правильно их настроить, чтобы они прослужили как можно дольше. После этого, хм. После этого наступает самое интересное.

Эксплуатация гибридной солнечной электростанции

После запуска солнечной электростанции я и моя семья пересмотрели многие привычки. Например, если раньше стирка или посудомоечная машина запускались после 23 часов, когда работал ночной тариф в электросетях, то теперь эти энергозатратные работы перенесены на день, потому что стиралка потребляет 500–2100 Вт во время работы, посудомоечная машина потребляет 400–2100 Вт.

Почему такой разброс? Потому что насосы и моторы потребляют немного, а вот нагреватели воды крайне прожорливы. Гладить оказалось тоже «выгоднее» и приятнее днём: в комнате гораздо светлее, а энергия солнца полностью покрывает потребление утюга.

На скриншоте продемонстрирован график выработки энергии солнечной электростанцией. Хорошо виден утренний пик, когда работала стиральная машинка и потребляла много энергии — эта энергия была выработана солнечными панелями.

Первые дни я по несколько раз подходил к инвертору, чтобы взглянуть на экран выработки и потребления. После поставил утилиту на домашний сервер, который в реальном времени отображает режим работы инвертора и все параметры электросети. К примеру, на скриншоте видно, что дом потребляет больше 2 кВт энергии (пункт AC output active power) и вся эта энергия заимствуется от солнечных батарей (пункт PV1 input power).

То есть инвертор, работая в гибридном режиме с приоритетом питания от солнца, полностью покрывает энергопотребление приборов за счёт солнца. Это ли не счастье? Каждый день в таблице появлялся новый столбик выработки энергии, и это не могло не радовать. А когда во всей деревне отключили электричество, я узнал об этом только по писку инвертора, который оповещал о работе в автономном режиме. Для всего дома это означало только одно: живём, как прежде, пока соседи ходят за водой с вёдрами.

Но есть в наличии дома солнечной электростанции и нюансы:

1. Я начал замечать, что птицы любят солнечные панели и, пролетая над ними, не могут сдержаться от счастья наличия технологичного оборудования в деревне. То есть иногда всё же солнечные панели надо мыть от следов и пыли. Думаю, что при установке под 45 градусов все следы просто смывались бы дождями.

Выработка от нескольких птичьих следов вообще не падает, но если затенена часть панели, то падение выработки становится ощутимым. Это я заметил, когда солнце пошло к закату и тень от крыши начала накрывать панели одну за другой. То есть лучше располагать панели вдали от всех конструкций, способных их затенить. Но даже вечером, при рассеянном свете, панели выдавали несколько сотен ватт.

2. При большой мощности солнечных панелей и подкачке от 700 Ватт и более инвертор включает вентиляторы активнее, и их становится слышно, если дверь в техническое помещение открыта. Тут либо закрывать дверь, либо крепить инвертор на стену через демпфирующие прокладки. В принципе ничего неожиданного: любая электроника греется при работе. Просто надо учитывать, что инвертор не стоит вешать там, где он может мешать звуком своей работы.

3. Фирменное приложение умеет отправлять оповещения по электронной почте или в SMS, если произошло какое-либо событие: включение и отключение внешней сети, разряд АКБ и подобное. Вот только приложение работает по незащищённому 25 порту SMTP, а все современные почтовые сервисы вроде Gmail или Mail.ru работают по защищённому порту 465. То есть сейчас фактически оповещения по почте не приходят, а хотелось бы.

Не сказать, что эти пункты как-то огорчают, ведь всегда надо стремиться к совершенству, но имеющаяся энергонезависимость того стоит.

Заключение

Полагаю, что это не последний мой рассказ о собственной солнечной электростанции. Опыт эксплуатации в различных режимах и в разное время года однозначно будет отличаться, но я точно знаю, что даже если в Новый год отключат электричество, в моём доме будет светло. По результатам эксплуатации установленной солнечной электростанции могу отметить, что оно того стоило.

Несколько отключений внешней сети прошли незаметно. О нескольких я узнал только по звонкам соседей с вопросом «У тебя тоже нет света?». Бегущие числа выработки электричества безмерно радуют, а возможность убрать от компа UPS, зная, что даже при отключении электроэнергии всё продолжит работать, — это приятно.

А когда у нас наконец-то примут закон о возможности продажи электроэнергии частными лицами в сеть, я первый подам заявку на эту функцию, ведь в инверторе достаточно изменить один пункт и всю выработанную, но не потребленную домом энергию, я буду продавать в сеть и получать за это деньги.

В общем, это оказалось довольно просто, эффективно и удобно. Готов ответить на ваши вопросы и выдержать натиск критиков, убеждающих всех, что в наших широтах солнечная электростанция — это игрушка.

Как построить собственный солнечный генератор своими руками?

Портативный, защищенный от непогоды и готовый к работе — самодельный солнечный генератор может удовлетворить все ваши потребности в электроэнергии внутри и вокруг лодки, кемпера или каюты. Есть ли у вас что требуется, чтобы сделать его самостоятельно?

По состоянию на 2017 год солнечная энергия является самым дешевым источником энергии в мире и одним из немногих альтернативных источников, не вызывающих загрязнения или негативного воздействия на окружающую среду.

Пользователи солнечной энергии во всем мире ежегодно экономят планете 75 миллионов баррелей сырой нефти, что является огромным шагом к тому, чтобы сделать нашу планету снова зеленой.

Солнечная энергия не только экологична и дешева, но и невероятно удобна — к ней можно получить доступ везде и использовать в любое время, даже ночью.

Самодельный солнечный генератор — это автономная и портативная мини-электростанция, которую вы можете использовать для питания и зарядки своих гаджетов и даже небольших бытовых приборов и быть на 100% независимыми от сети.

Прочтите и узнайте, как сделать его самостоятельно.

Детали и компоненты

Во-первых, вам нужно найти все необходимые детали и компоненты, которые входят в ваш солнечный генератор.

Прочный корпус — Вам нужен водонепроницаемый, защищенный от атмосферных воздействий и, прежде всего, прочный корпус, в котором будут храниться все важные детали.

Отличным выбором является кейс Pelican 1620, который оснащен несколькими прочными ручками, а также парой катящихся колес.

Еще один способ сделать солнечные генераторы портативными — использовать большой ящик для инструментов DeWalt.

НАЖМИТЕ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ

Инвертор солнечной энергии переменного тока  — С инвертором солнечной энергии вы преобразуете постоянное напряжение, хранящееся в вашей батарее, в переменное напряжение, которое используется бытовыми приборами.

Этот инвертор Renogy 2000 Вт с чистой синусоидой имеет импульсную мощность 4000 Вт и оснащен защитой от перегрузки как для входа постоянного тока, так и для выхода переменного тока.

НАЖМИТЕ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ

Солнечная панель — Солнечная панель поглощает солнечную энергию и подает ее на аккумулятор. Ваша панель будет одним из наиболее уязвимых элементов генератора, поэтому она также должна быть качественной и прочной.

Я рекомендую эту прочную, но легкую солнечную панель Jackery SolarSaga мощностью 100 Вт. Он легко складывается, так что вы можете упаковать его для путешествий и развернуть вместе с генератором в любом месте, где вы решите разбить палатку.

Батарея — Вашему генератору нужна батарея для хранения солнечной энергии. Батареи бывают разных форм и размеров, но лучше всего выбрать литий-ионную или свинцово-кислотную батарею глубокого цикла. Вот преимущества обоих типов:

1. Литий-ионный (литий-железо-фосфатный аккумулятор Renogy 12V 170AH)

• Высокий КПД — до 98%
• Компактный и легкий
• Можно заряжать без частичной зарядки долговременная потеря мощности
• Обычно имеют 10-летнюю гарантию

НАЖМИТЕ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ

2. Свинцово-кислотная батарея глубокого цикла (Renogy 12V Deep Cycle AGM Battery)

• Хорошо зарекомендовавшая себя технология
• Срок службы до 15 лет

  НАЖМИТЕ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ

  Контроллер заряда солнечной батареи — Этот компонент предотвращает перезарядку вашей батареи, регулируя уровни напряжения и тока, поступающие от солнечной панели. [1]

  Если вы строите портативный солнечный генератор, выберите контроллер заряда солнечной батареи с влагонепроницаемым покрытием.

  НАЖМИТЕ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ

  Устройство для обслуживания батареи  — Устройство для обслуживания батареи — это небольшое зарядное устройство, которое подает на батарею небольшое количество электроэнергии, когда она не используется в течение длительного времени.

  Используйте его, чтобы продлить срок службы батареи.

  НАЖМИТЕ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ

  Гнездо питания переменного тока — это внешнее гнездо на жестком футляре.

  Выберите розетку питания, не требующую модификации кабеля или ручной разводки и поставляемую с 18-дюймовым удлинителем.

  НАЖМИТЕ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ

  Светодиодный прожектор — Оснастите свой генератор мощными и надежными светодиодными прожекторами, чтобы вы могли использовать его в качестве источника света в кемпинге, лодке и т. д. или во время отключения электроэнергии дома.

  Рассмотрим комплект для солнечной батареи  — Если вы не уверены, будут ли совместимы различные компоненты солнечного генератора, вы можете сократить путь и приобрести стартовый комплект Renogy 200W Solar Starter Kit.

  Он включает в себя две солнечные панели мощностью 100 Вт, один контроллер заряда 30 А и комплект адаптера для солнечной батареи, а также все необходимые кабели и разъемы.

  Панели, входящие в этот комплект, имеют устойчивый к коррозии алюминиевый каркас, поэтому их можно использовать на открытом воздухе в течение длительного времени.

  НАЖМИТЕ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ

  Вот полезное видео, в котором рассказывается о каждой из этих частей и компонентов.

  Инструменты

  Для сборки солнечного генератора вам понадобится несколько основных инструментов, включая:

  1. Автоматический инструмент для зачистки проводов с резаком
  2. Набор отверток Phillips, Flat и Torx
  3. Пистолет для горячего клея 111-240 В
  4. Аккумуляторная дрель с насадками и шлифовальными насадками
  5. Универсальный нож
  6. Напильники

  Шаги

  Шаг 1.

  Рассчитайте свои потребности в энергии

  Если вам нужен генератор для питания ваших устройств и случайного электроприбора [2] на вашей лодке или фургоне, или во время отключения электроэнергии в вашем доме, ознакомьтесь с этим Список типичных значений мощности для некоторых наиболее распространенных устройств:

  • Потолочный вентилятор: 10–50 Вт
  • DVD-плеер: 15 Вт
  • CB-радио: 5 Вт
  • Модем: 7 Вт
  • Ноутбук: 25–108 Вт
    1/4 дюйма) 250 Вт
  • Тостер 1200 Вт
  • Проигрыватель Blu-ray: 15 Вт
  • Зарядка планшета: 8 Вт
  • Спутниковая антенна: 30 Вт
  • ЖК-телевизор: 150 Вт
  • Светодиодная лампа (эквивалент 40 Вт 75 ЖК-монитор): 10 Вт 9000
  • Зарядка смартфона: 6 Вт
  • Кофемашина 1000 Вт
  • Холодильник (16 куб. футов) 1200 Вт

  Шаг 2. Проверьте оборудование

  .

  1. Вставьте два шнура с косичками, идущие от панели, в соответствующие разъемы (+) и (-) на контроллере заряда.
  2. Теперь подключите контроллер к аккумулятору.
  3. При подключении отрицательного кабеля на контроллере должен загореться зеленый индикатор, показывая, что аккумулятор заряжен.
  4. Поверните панель к окну, чтобы убедиться, что на нее попадает солнечный свет, и на контроллере заряда должен загореться еще один зеленый индикатор, показывая, что панель заряжает аккумулятор.

  Далее необходимо протестировать инвертор.

  1. Подсоедините красный и черный кабели инвертора к клемме инвертора, а другой конец кабелей подключите к аккумулятору.
  2. Убедитесь, что сначала вы подсоединили положительный кабель.
  3. Для проверки инвертора включите его и подключите бытовой прибор с приличной нагрузкой, например, вентилятор.

  Еще один компонент, который необходимо проверить, — это держатель батареи.

  1. Отсоедините аккумулятор от контроллера и прикрепите поддерживающие кабели к соответствующим полюсам аккумулятора.
  2. Опять же, убедитесь, что сначала подключили положительную сторону.

  Одновременно вы можете протестировать контактор для поверхностного монтажа.

  1. Вставьте удлинитель в настенную розетку.
  2. Если все в порядке, должны загореться как зеленый, так и красный индикаторы на мейнтейнере.
  3. Через несколько секунд должен остаться только красный цвет, указывающий на необходимость зарядки.

  Если вы предпочитаете смотреть видео, вот видео, в котором показано, как вы можете протестировать каждый из ваших компонентов:

  Шаг 3. Сборка генератора

  Здесь вы монтируете все оборудование и выполняете некоторые из первых подключений вашей системы.

  Отметьте и вырежьте отверстия

  Вы можете использовать клейкую ленту, чтобы сделать начальные отметки. Таким образом, вы можете отрегулировать их, не оставляя неизгладимых следов на корпусе.

  Измерьте реальный размер каждого отверстия и проведите линии на корпусе. Если вы сомневаетесь, всегда обрезайте меньший размер, а затем при необходимости подпилите или подрежьте отверстие большего размера.

  Для прямых резов используйте вибрирующий многофункциональный инструмент с погружным лезвием. Для круглых отверстий вы можете переключаться между сверлами и кольцевыми пилами.

  Для обрезки и регулировки отверстий используйте дисковый нож с пневматической прямошлифовальной машиной.

  Вы можете ознакомиться со статьей о сравнении электроинструментов Milwaukee и Dewalt на сайте Tool to Action, если вам нужна помощь в выборе подходящих электроинструментов для использования на этом этапе.

  Если вы предпочитаете ручные инструменты, вы можете сделать то же самое с помощью универсального ножа или напильника.

  Крепление внешних компонентов

  После того, как вы прорежете отверстия, проверьте светодиодный прожектор на пригодность, а затем нанесите на края черный силиконовый герметик, чтобы внутренняя часть коробки оставалась водонепроницаемой. Как только силикон начнет затвердевать, аккуратно поместите фонарь в гнездо.

  Зарядный порт 120 В переменного тока поставляется с резиновой прокладкой, поэтому вам не нужно использовать для этого силикон.

  Повторите процесс для компонентов на другой стороне жесткого футляра.

  Для панели дистанционного управления инвертором вам понадобится силиконовый герметик. Закрепите панель саморезами.

  Используйте более тяжелые крепежные болты #10-24 для крепления атмосферостойкой крышки и выпускного отверстия GFCI. Пока не прикручивайте их болтами, потому что вам нужно сначала все подключить.

  Если инвертор солнечной энергии имеет пиковую мощность более 4000 Вт, вам необходимо использовать провод калибра 12 для розетки GFCI. Всегда давайте себе на 4-5 дюймов провода больше, чем вам нужно.

  Теперь необходимо разметить и вырезать отверстия для подключения солнечной панели и сильноточного разъема 350А. Быстроразъемный разъем на 350 А является дополнительной функцией, но он позволяет использовать батарею с помощью соединительных кабелей или последовательно подключать дополнительные батареи и увеличивать мощность генератора.

  Наконец, вам нужно установить второй светодиодный прожектор на крышку солнечного генератора. Следуйте той же процедуре, что и для первого, но сначала подождите, пока не установите все внутренние компоненты.

  Установка аккумулятора

  Поскольку аккумуляторы являются самыми тяжелыми компонентами, поместите их в угол, ближайший к колесам корпуса. Вы можете ориентировать батарею в любом направлении, но убедитесь, что она хорошо поддерживается в направлениях, в которых корпус может использоваться.

  Просверлите два отверстия для болтов крепления аккумулятора, как показано на видео ниже, но не закрепляйте его на месте, пока все компоненты не будут готовы к установке.

  Установка инвертора солнечной энергии

  Вам необходимо расположить инвертор переменного тока с чистой синусоидой так, чтобы его розетки находились рядом с защищенной от атмосферных воздействий розеткой GFCI, а его кабели 12 В находились в пределах досягаемости аккумулятора.

  Отметьте нижние выступы для инвертора и установите оборудование с помощью крепежных болтов #10-24 с шайбами, пружинными шайбами ​​и гайками.

  Наконец, подключите косичку от розетки GFCI к одной из розеток инвертора, а другой конец кабеля дистанционного управления инвертором — к задней части панели дистанционного переключателя.

  Установка контроллера заряда и держателя батареи переменного тока

  Лучшее место для держателя батареи переменного тока — на задней стенке системы, рядом со светодиодным индикатором, который вы установили первым. Затем вы можете подключить шнур питания к розетке водонепроницаемой розетки переменного тока на 120 В, которую вы ранее установили снаружи корпуса.

  После установки всех внешних и внутренних компонентов необходимо соединить их проводами. В этом обучающем видео ниже показана подробная процедура подключения портативных солнечных генераторов, таких как система, описанная здесь.

  О чем следует помнить, если вы используете изготовленную на заказ литиевую батарею

  Если у вас достаточно опыта в изготовлении электроники своими руками, вы можете изготовить литиевую батарею на заказ для использования с вашей системой. Следует помнить несколько вещей:

  Низкотемпературная система отключения или нагрева — Литиевые батареи нельзя заряжать при температуре ниже 32 ° F (0 ° C) без необратимого повреждения. [3] Если вы используете литиевую батарею, найдите контроллер солнечной зарядки с отключением при низкой температуре.

  Контроллер заряда MPPT с возможностью редактирования профиля заряда — Для каждой батареи требуется разное максимальное напряжение. Запрограммируйте параметры профиля зарядки MPPT для точного типа батареи, которую вы планируете использовать.

  Самодельный солнечный генератор — это автономная портативная мини-электростанция, которая позволяет вам быть на 100 % независимым от сети.

  Система защиты от переразряда — Если вы переразрядите литиевую батарею, вы измените ее химический состав и навсегда повредите ее.

  Защита от высоких температур — Если вы планируете использовать батарею в условиях высокой температуры, вам потребуется система охлаждения батареи.

  Балансировка ячеек — Если вы регулярно заряжаете и разряжаете от 100% до 0%, ваши ячейки будут разбалансированы, поэтому вам нужно использовать ручной балансировщик ячеек батареи RC.

  Герметичные батареи — Литиевые батареи сжимаются и расширяются во время разрядки и зарядки. Поэтому, если вы не компенсируете это прокладкой из пеноматериала, вы не должны их заливать.

  Зачем строить собственный солнечный генератор своими руками

  Экологичнее, чем топливные генераторы

  Солнечные генераторы с нулевым уровнем выбросов гораздо более безопасны для окружающей среды, чем генераторы, работающие на ископаемом топливе. Когда вы наслаждаетесь природой, последнее, что вам нужно, это дизельный генератор, загрязняющий все вокруг вас.

  Чтобы посмотреть обзор портативного солнечного генератора, нажмите здесь.

  Безопаснее, чем газовые генераторы

  Солнечные генераторы намного безопаснее для использования в помещении и на открытом воздухе, чем те, которые работают на ископаемом топливе, которые могут протечь или вызвать пожар.

  Без эксплуатационных расходов

  Как только вы инвестируете в компоненты и инструменты, ваши расходы сделаны. Гарантия на их компоненты обычно составляет более 20 лет. [4]

  Аккумулирование электроэнергии дает множество преимуществ. Это позволяет потребителям использовать энергию, когда они хотят ее использовать. Это увеличивает количество энергии, которую мы можем использовать от ветра и солнца, которые являются хорошими источниками с низким содержанием углерода.

  Чарльз Барнхарт, научный сотрудник Глобального проекта по климату и энергетике Стэнфордского университета

  Вы можете легко их отремонтировать

  В отличие от генераторов, работающих на ископаемом топливе, в которых используются сложные двигатели внутреннего сгорания, солнечные генераторы легко ремонтировать, как и строить.

  Мощнее готовых

  Не все готовые генераторы такие же мощные, как солнечный генератор Кадьяк. Если вам нужно больше энергии, чем среднестатистическому владельцу RV, то создание собственных генераторов — это то, что вам нужно.

  Своими достижениями вы гордитесь своими достижениями

  Создавая свой солнечный генератор, вы не только узнаете много нового о технологиях, но и почувствуете личные достижения. Вы можете включить своего супруга и детей и сделать это семейным проектом.

  Дешевле, чем готовые генераторы

  Если вы покупаете их по отдельности, рекомендуемые здесь компоненты обойдутся вам намного дешевле, чем полная готовая генераторная система, подобная этой.

  Посмотреть обзоры готовых солнечных генераторов:

  Часто задаваемые вопросы

  Может ли солнечный генератор питать дом?

  Нет, солнечный генератор не может питать весь дом. Солнечные генераторы не имеют достаточной мощности для питания всего дома. Вы можете использовать его для своей лодки, дома на колесах или кемпинга, а в чрезвычайной ситуации — только для части вашего дома, пока не восстановится сетевое питание.

  Какой размер солнечного генератора мне нужен?

  Размер вашего солнечного генератора зависит от ваших потребностей в электроэнергии. Вы можете рассчитать это, проверив номинальную мощность различных инструментов и приборов, которые вы можете запитать или зарядить с помощью вашего солнечного генератора.

  Как долго работают солнечные генераторы?

  Солнечные генераторы служат от 20 до 30 лет. Компоненты для солнечного генератора, сделанного своими руками, обычно имеют двухлетнюю гарантию.

  Нужен ли мне генератор, если у меня есть солнечные батареи?

  Да, вам нужен генератор, даже если у вас есть солнечные батареи. Тем не менее, вы никогда не должны использовать их вместе в одно и то же время. Ваши солнечные панели постоянно подключены к сети, но в случае отключения электроэнергии генератор может обеспечить аварийное питание, например, для освещения.

  Солнечные генераторы тихие?

  Да, солнечные генераторы очень тихие. В отличие от генераторов, работающих на ископаемом топливе, система солнечных генераторов не использует двигатель, и единственный шум, который вы можете услышать, — это жужжание инвертора. Это делает солнечные генераторы идеальными для активного отдыха, когда вы не хотите беспокоить других людей.

  Что может питать солнечный генератор?

  Солнечный генератор может питать электронные устройства, такие как смартфоны, ноутбуки, портативные телевизоры, небольшие приложения и источники света. Они не подходят для более мощных бытовых приборов, таких как стиральные машины, плиты и холодильники.

  Полезны ли солнечные генераторы?

  Да, солнечные генераторы — это хороший выбор, если вам не требуется много электроэнергии в вашем доме или вам необходимо обеспечить питанием лодку, дом на колесах или каюту.

  Заключение

  Конечно, вы можете пойти и купить готовый солнечный генератор, который соответствует вашим потребностям. Однако, если у вас есть все необходимые инструменты и вы немного разбираетесь в проводке, вы можете построить ее самостоятельно и воспользоваться ее многочисленными преимуществами.

  Генератор, сделанный своими руками, стоит гораздо меньше, чем заводской, не говоря уже о том, что многие детали можно подобрать на заказ.

  Весь смысл создания солнечного генератора с нуля заключается в том, чтобы оставаться самодостаточным и доказывать себе, что вы можете использовать свои навыки и ум, чтобы стать независимым от сети.

  Так почему бы тебе не пойти дальше и не построить его самому?

  Каталожные номера

  1. https://www. solarpowerworldonline.com/2019/12/how-to-select-a-solar-charge-controller/
  2. https://www.treehugger.com /how-build-солнечный-генератор-колеса-видео-4854838
  3. https://electrek.co/2020/02/21/journal-of-energy-storage-studies-ev-owners-manuals-compiles-best-practices-for-batteries/
  4. https: //www.solarreviews.com/blog/what-equipment-do-you-need-for-a-solar-power-system

  Электростанция для кемпинга DIY 1300Wh

  казалось, что на рынке много продуктов, но все они были довольно дорогими… Электростанция Yeti Goal Zero 1400 стоит 19 долларов.00! Мы думали, что в этом не может быть ничего особенного (хотя Goal Zero действительно обладает некоторыми причудливыми функциями, такими как подключение к мобильному приложению, мониторинг и т. д.). По большому счету, дизайн очень простой, просто батарея с возможностью подключиться к нему. Важно знать правильный тип батареи для этого приложения. Итак, что мы сделали, так это составили полное руководство по системе батарейных блоков для электростанций своими руками, которая имеет такие же характеристики мощности, как и дорогие устройства, но за небольшую часть стоимости.

  СМ. СПИСОК ПОКУПОК В КОНЦЕ

  Аккумуляторная батарея «Сделай сам»

  Во-первых, мы начали с ящика для инструментов подходящего размера. Мы чувствовали, что этот Craftsman был достаточно большим, а также достаточно прочным, чтобы выдержать вес. (Полное раскрытие, более дешевая батарея ТЯЖЕЛАЯ)

  Компоновка довольно проста… и батарея будет с одной стороны, поэтому все штекеры, естественно, окажутся с другой.

  Отмерьте расположение разъемов по своему усмотрению; мы решили пойти по этому пути, так как это имело смысл для вилок и инвертора, которые мы использовали.

  Затем мы выбрали инвертор с удобной съемной лицевой панелью, поэтому мы смогли открутить ее и получить около 2 дополнительных дюймов внутренней проводки, чтобы добраться до стены, при этом корпус устройства был закреплен на полу. В этом случае в монтаже инвертора нет ничего особенного, мы просто взяли несколько 2×4 и прикрутили к нему инвертор, а затем прикрутили 2×4 к ящику для инструментов через дно.

  ПРИМЕЧАНИЕ. Изначально мы не понимали, что светодиодные разъемы будут иметь «всегда включенный» синий светодиод, мы думали, что он просто включится, когда что-то будет подключено… но поскольку они всегда были включены, нам пришлось добавить отдельный переключатель. переключитесь на те, чтобы светодиод не разряжал батарею.

  Когда вы заглянете внутрь, вы увидите, что проводка не представляет собой ничего особенного, просто свяжите ее стяжками, когда закончите. Как бы просто это ни звучало, чтобы закрепить аккумулятор, мы просто просверлили прорезь в нижней и боковой части ящика для инструментов, чтобы продеть ремешок. Это работает очень хорошо, просто помните о том, что ящик с инструментами слишком сильно двигается, так как со временем он может износиться через ремешок.

  Обратите внимание, что тумблер теперь также установлен. Мы использовали тот, который рассчитан на 20 А при 120 В, чего более чем достаточно, чтобы просто подключить 4 USB-разъема по 2 А. Вилки прикуривателя не имеют светодиодов, поэтому им не нужно проходить через выключатель.

  Индикатор состояния заряда работает довольно хорошо, он имеет несколько опций меню, которые позволяют запрограммировать его на тип вашей батареи, чтобы показания были более точными. Он также поставляется с термопарой для отображения температуры, поэтому обязательно прикрепите ее к батарее где-нибудь, мы рекомендуем использовать алюминиевую ленту.

  Для зарядки аккумулятора просто используйте зарядное устройство AGM, указанное в списке покупок (убедитесь, что оно настроено на режим 12 В AGM). Поскольку зарядка занимает некоторое время, поэтому начните хотя бы за день до того, как собираетесь его использовать. Для зарядки используем только красный и черный клеммы, только не перепутайте!

  Ниже приведен график напряжения заряда, который мы использовали для программирования нашего аккумулятора (это батарея AGM):

  Состояние бесплатно	Запечатанный или Напряжение залитой свинцово-кислотной батареи	Гелевая батарея voltage	AGM battery voltage
  100%	12. 70+	12.85+	12.80+
  75%	12.4	12.65	12.6
  50%	12.2	12.35	12.3
  25%	12	12	12
  0%	11.8	11.8	11.8

  Мы уже брали аккумулятор с собой в несколько походов, и он отлично работает. Вы можете использовать его для зарядки телефонов, ноутбуков, дронов, запуска обогревателя или одеяла с подогревом и т. д. И все это по разумной цене (просто будьте готовы к тому, что он будет немного тяжелее, чем коммерческие устройства).

  Shopping List

  100Ah Deep Cycle Battery	$ 179.99
  Battery Terminals	$   15.97
  Battery Meter	$   16. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Найти: