Shēmas un veidi, kā pieslēgt saules baterijas: kā pareizi veikt saules paneļa montāžu

Alternatīvs enerģijas avots, kas balstīts uz saules baterijām, ir lielisks risinājums neatkarīgai enerģijas apgādei. Tas nodrošinās augstu energoefektivitāti ne tikai tveicīgās dienās, bet arī mākoņainā laikā. Būtu labi, ja šāda ierīce būtu jūsu mājās, vai ne?

Tam nepieciešams tikai pareizi izvēlēties tehniskos komponentus un veikt montāžu. To var izdarīt ikviens, kurš zina saules bateriju pieslēgšanas shēmas un veidus. Mēs pastāstīsim, kā tiek uzbūvēta produktīva sistēma, kas pārstrādā “zaļo enerģiju” elektrībā, kas nepieciešama sadzīves iekārtu barošanai.

Turklāt jūs uzzināsiet, kā izvēlēties vietu saules paneļu uzstādīšanai un kā tos savienot ar stacionāro elektrotīklu. Noderīgi padomi un svarīgi ieteikumi sniegs efektīvu palīdzību mājas meistariem. Lai atvieglotu uztveri, ir sniegtas tematiskas fotogrāfijas, shēmas un video materiāli.

Saules baterijas uzbūve

Plānojot pašrocīgi pieslēgt saules paneļus, ir jāzina, no kādiem elementiem sistēma sastāv.

Saules paneļi sastāv no fotoelementu bateriju komplekta, kuru galvenais mērķis ir pārveidot saules enerģiju elektroenerģijā. Sistēmas strāvas stiprums ir atkarīgs no gaismas intensitātes: jo spilgtāks starojums, jo lielāka strāva tiek ģenerēta.

Sistēmas galvenie konstruktīvie elementi ir:

• Saules baterija – pārveido saules gaismu elektroenerģijā.
• Akumulators – ķīmiskais strāvas avots, kas uzkrāj ģenerēto elektroenerģiju.
• Uzlādes kontrolieris – uzrauga akumulatoru spriegumu.
• Invertors, kas pārveido akumulatoru baterijas līdzspriegumu maiņspriegumā 220 V, kas nepieciešams apgaismes sistēmas un sadzīves tehnikas darbībai.
• Drošinātāji, kas uzstādīti starp visiem sistēmas elementiem un aizsargā sistēmu no īssavienojuma.
• MC4 standarta savienotāju komplekts.

Papildus kontroliera galvenajam mērķim – uzraudzīt akumulatoru spriegumu, ierīce pēc nepieciešamības atslēdz atsevišķus elementus. Ja dienas laikā spriegums uz akumulatora spailēm sasniedz 14 voltu atzīmi, kas norāda uz to pārlādēšanu, kontrolieris pārtrauc uzlādi.

Papildus saules modulim šādas elektrostacijas ierīcē ietilpst fotoelektriskie pārveidotāji – kontrolieris un invertors, kā arī tiem pievienotie akumulatori.

Nakts periodā, kad akumulatoru sprieguma rādītājs sasniedz ārkārtīgi zemu atzīmi 11 volti, kontrolieris aptur elektrostacijas darbību.

Kur labāk uzstādīt paneļus?

Pirmais, kas jādara pirms saules baterijas uzstādīšanas un pievienošanas – noteikt agregāta novietojuma vietu.

Fotoelektrisko moduļu uzstādīšanai ir ērti izmantot stacionāras konstrukcijas, kas izgatavotas no metāla profiliem, vai arī modernākus rotējošus analogus.

Saules baterijas var izvietot praktiski jebkurā labi apgaismotā vietā:

• uz lauku mājas jumta;
• uz daudzdzīvokļu mājas balkona;
• uz mājai piegulošās teritorijas.

Galvenais – nodrošināt nepieciešamos apstākļus maksimālas elektroenerģijas ražošanas iegūšanai. Viens no tādiem ir orientācija un slīpuma leņķis attiecībā pret horizontu. Tātad agregāta gaismu absorbējošajai virsmai jābūt vērstai uz dienvidu pusi.

Ideālā gadījumā saules stariem vajadzētu krist uz tās 90° leņķī. Lai panāktu šo efektu, ir jāizvēlas optimālais slīpuma leņķis atkarībā no reģiona klimatiskajiem apstākļiem. Katram reģionam šis rādītājs ir atšķirīgs.

Lai nodrošinātu maksimālu saules bateriju veiktspēju, ieteicams mainīt ierīču slīpuma leņķi 2-4 reizes gadā: 18. aprīlī, 24. augustā, 7. oktobrī un 5. martā.

Piemēram, Maskavas reģionā saules bateriju virsmas slīpuma leņķis vasaras mēnešos ir 15-20°, bet ziemas mēnešos tas mainās līdz 60-70°.

Novietojot saules baterijas uz mājai piegulošās teritorijas, paneļus labāk pacelt vismaz pusmetru virs augsnes virsmas – gadījumā, ja izkrīt daudz sniega. Šāds risinājums ir pareizs arī tādā ziņā, ka nodrošina pietiekamu attālumu gaisa cirkulācijai.

Ir vērts atcerēties, ka pat neliela ēna kaitīgi ietekmē agregāta elektroenerģijas ražošanu. Paneļi jānovieto tikai vietās, kas nav pakļautas pat vismazākajam noēnojumam.

Daži «mākslinieki» ar mērķi aizsargāt baterijas uzstāda virs paneļiem papildu stiklu, bet pat pie redzamās caurspīdīguma stikla slānis spēj samazināt paneļu efektivitāti par 30%.

Ir vairāki paneļu fiksēšanas veidi:

• izmantojot spiedfiksatorus;
• izmantojot skrūvju savienojumu caur caurumiem, kas atrodas rāmja apakšējā daļā.

Atbalsta konstrukcijai jābūt izgatavotai no korozijizturīgiem materiāliem. Neatkarīgi no montāžas veida paneļu konstrukcijā nedrīkst patstāvīgi veikt izmaiņas un urbt papildu caurumus.

Mājas īpašnieka uzdevums ir uzturēt paneļus tīrus. Putekļu, sniega un putnu izkārnījumu uzkrāšanās uz paneļa virsmas samazina sistēmas saražoto elektroenerģijas daudzumu vismaz par 10%.

Saules bateriju savienošanas varianti

Saules baterijas sastāv no vairākiem atsevišķiem paneļiem. Lai palielinātu sistēmas izejas parametrus – jaudu, spriegumu un strāvu – elementi tiek savienoti savā starpā, izmantojot fizikas likumus.

Vairāku paneļu savienošanu savā starpā var veikt, izmantojot vienu no trim saules bateriju montāžas shēmām:

• paralēlā;
• secīgā;
• jauktā.

Paralēlā shēma paredz vienādu spaiļu savienošanu savā starpā, kurā elementiem ir divi kopīgi vadu savienojuma un atzarojuma mezgli.

Paralēlajā shēmā “plusi” tiek savienoti ar “plusiem”, bet “mīnusi” ar “mīnusiem”, kā rezultātā izejas strāva palielinās, bet izejas spriegums paliek 12 voltu robežās.

Maksimāli iespējamās izejas strāvas lielums paralēlajā shēmā ir tieši proporcionāls pievienoto elementu skaitam. Daudzuma aprēķināšanas principi ir sniegti mūsu ieteiktajā rakstā.

Secīgā shēma paredz pretējo polu savienošanu: pirmā paneļa “plusu” ar otrā paneļa “mīnusu”. Atlikušais neizmantotais otrā paneļa “pluss” un pirmās baterijas “mīnuss” tiek pievienoti shēmā tālāk izvietotajam kontrolierim.

Šāds savienojuma veids rada apstākļus elektriskās strāvas plūsmai, kurā paliek tikai viens ceļš enerģijas nesēja pārvadīšanai no avota līdz patērētājam.

Secīgajā pieslēguma shēmā izejas spriegums palielinās un sasniedz 24 voltu atzīmi, kas bieži vien ir pietiekami portatīvās tehnikas, LED lampu un dažu elektrisko patērētāju barošanai.

Secīgi paralēlo jeb jaukto shēmu visbiežāk izmanto, ja nepieciešams savienot vairākas bateriju grupas. Izmantojot šo shēmu, izejā var palielināt gan spriegumu, gan strāvu.

Secīgi paralēlajā pieslēguma shēmā izejas spriegums sasniedz atzīmi, kuras raksturlielumi vislabāk atbilst lielākajai daļai sadzīves uzdevumu risināšanai.

Šāds variants ir izdevīgs arī tādā ziņā, ka, ja kāds no sistēmas konstruktīvajiem elementiem sabojājas, citas savienojošās ķēdes turpina darboties. Tas būtiski paaugstina visas sistēmas darba uzticamību.

Kombinētās shēmas montāžas princips ir tāds, ka ierīces katras grupas ietvaros tiek savienotas paralēli. Bet visu grupu pieslēgšana vienā ķēdē tiek veikta secīgi.

Kombinējot dažādus savienojumu veidus, nebūs grūti salikt bateriju ar nepieciešamajiem parametriem. Galvenais – savienoto elementu skaitam jābūt tādam, lai akumulatoriem pievadītais darba spriegums, ņemot vērā tā kritumu uzlādes ķēdē, pārsniegtu pašu akumulatoru spriegumu, un baterijas slodzes strāva nodrošinātu nepieciešamo uzlādes strāvas lielumu.

Saules elektrosistēmas montāžas shēma

Saules paneļu pieslēgšana tiek veikta, izmantojot iebūvētos savienojošos vadus ar šķērsgriezumu 4 mm². Šim nolūkam vislabāk piemēroti viendzīslu vara vadi, kuru izolācijas apvalks ir izturīgs pret ultravioleto starojumu.

Ja tiek izmantots vads, kura izolācija nav izturīga pret UV staru iedarbību, tā ārējo ieguldīšanu ieteicams veikt gofrētā caurulē.

Katra vada gals ir savienots ar MC4 standarta savienotāju, izmantojot lodēšanu vai presēšanu, tādējādi nodrošinot hermētisku savienojumu.

Neatkarīgi no izvēlētās shēmas pirms saules paneļu pieslēgšanas obligāti ir jāpārbauda elektroinstalācijas pareizība.

Pieslēdzot paneļus, nav ieteicams pārsniegt citu ierīču tehniskās prasības attiecībā uz pieļaujamo strāvu un maksimālo spriegumu. Svarīgi ievērot ražotāja norādītās uzlādes kontroliera un invertora tehniskās prasības.

Standarta vienkāršākās saules elektrostacijas montāžas shēma izskatās šādi.

Paneļu pieslēgšanas shēma akumulatoram, inverterim un kontrolierim ir vienkārša izpildījumā, tāpēc īpašas grūtības pieslēgšanā nerada.

Lai izvairītos no kontroliera bojājuma, pieslēdzot sistēmas elementus, ir svarīgi ievērot secību.

Montāžas darbi tiek veikti vairākos posmos:

1. Akumulators tiek pievienots kontrolierim, izmantojot atbilstošos savienotājus un neaizmirstot ievērot polaritāti.
2. Saules bateriju pievieno kontrolierim caur savienotājiem, ievērojot to pašu polaritāti.
3. Kontroliera savienotājiem pievieno slodzi 12 V.
4. Ja nepieciešams pārveidot elektrisko spriegumu no 12 V uz 220 V, tad shēmā iekļauj invertoru. To pievieno tikai akumulatoram un nekādā gadījumā ne tieši kontrolierim.
5. Invertora brīvajai izejai pievieno elektroierīces, kas ir paredzētas 220 V spriegumam.

Pēc savienojuma izveides ir jāpārbauda polaritāte un jāizmēra paneļu tukšgaitas spriegums. Ja rādītājs atšķiras no pases vērtības, savienojums ir izveidots nepareizi.

Lai pievienotu ierīci sistēmai, nav nepieciešams atvērt izvadu montāžas kārbu – visi savienojuma spailes ir pieejamas.

Pēdējā posmā saules baterija ir jāiezemē. Lai samazinātu īssavienojuma iespējamību, savienojuma vietās starp akumulatoru, invertoru un kontrolieri uzstāda drošinātājus.

Saules elektrostaciju enerģija tiks izmantota mazjaudas sadzīves ierīču barošanai un mobilo iekārtu akumulatoru uzlādēšanai:

Tiem, kas vēlas pašrocīgi izveidot saules bateriju, palīdzēs informācija, kas sniegta nākamajā rakstā.

Dažādos virzienos vērstu elementu pieslēgšana

Izmantojot saules bateriju montāžas secīgo shēmu, lai nesamazinātu ierīču darbības efektivitāti, visas kopējās ķēdes paneļi jānovieto vienā leņķī un vienā plaknē.

Ja paneļi atradīsies dažādās plaknēs, tas var novest pie tā, ka tuvākais vai vairāk apgaismotais strādās jaudīgāk nekā nedaudz tālāk esošie.

Tas nozīmē, ka tuvākais panelis ģenerēs elektrību, kuras daļa tiks izmantota tālāko paneļu sildīšanai. Iemesls ir tas, ka strāva plūst pa mazākās pretestības ceļu. Lai samazinātu zudumus, katram panelim labāk izmantot atsevišķu kontrolieri.

Pamatprasības, izmantojot kontrolieri – pieslēgto paneļu jauda virs 1 kW un akumulatoru attālums viens no otra ir pietiekami liels

Jautājumu var atrisināt arī uzstādot atdalošās diodes. Tās tiek izvietotas iekšpusē starp plāksnēm. Pateicoties tam, izdodot maksimālo jaudas rādītāju, plāksnes nepārkarst.

Ne mazsvarīga nozīme ir arī sprieguma kritumam savienojumos, kā arī pašos sistēmas zemsprieguma daļas vados.

Tabula par pārvadītās jaudas neatbilstību vada šķērsgriezumam, sarkanā krāsā norādot parametrus, pie kuriem rodas spēcīgas ugunsbīstamas sasilšanas risks

Kā piemērs var kalpot fakts, ka uz vienu metru garu kabeļa posmu ar šķērsgriezumu 4 mm², strāvai plūstot ar rādītāju 80A (spriegums 12 V), vērtības samazinās par 3,19%, kas ir 30,6 W. Izmantojot savijumus, sprieguma kritums var variēt no 0,1 līdz 0,3 V.

Saules enerģijas un stacionārā tīkla apvienošana

Plānojot izmantot saules elektroenerģiju paralēli ar ierīkotu centralizētu stacionāru tīklu, pieslēguma shēma tiek veidota nedaudz atšķirīga. Un galvenais iemesls šādam risinājumam ir tas, ka privātpatērētājam nav iespējas «izmest» atlikušo enerģiju.

Un tas var izraisīt sprieguma svārstības, kas ilgst līdz vienai sekundei.

Apvienojot saules elektroenerģiju ar stacionāru centralizētu tīklu, vadās pēc tā paša noteikuma: jo vairāk avotu tiek pieslēgti, jo sarežģītāka kļūst shēma

Saskaņā ar iepriekš minēto shēmu, spriegums no saules lauka vispirms tiek novirzīts uz akumulatoru, un no turienes tiek nodots slodzei.

Projektējot šādu montāžas variantu, jāņem vērā divu veidu slodzes:

• ne rezervējamā – gaisma mājā, sadzīves tehnika u.c.;
• rezervējamā – avārijas apgaismojums, ledusskapis, elektriskais katls.

Ņemiet vērā: jo lielāka akumulatora ietilpība, jo ilgāk autonomā režīmā darbosies rezervējamās elektroierīces.

Izvēloties šādu enerģijas ģenerēšanas veidu tīklā, esiet gatavi tam, ka būs jānoformē atļauja vietējos energotīklos.

Neskatoties uz to, ka invertori saules baterijām ražo spriegumu, kura kvalitāte reizēm ir augstāka nekā centralizētajā tīklā, vietējie energotīkli nedod atļauju, lai elektrības skaitītājs grieztos pretējā virzienā.

Šī iemesla dēļ saskaņā ar shēmu saules invertori pārtrauc darbu brīdī, kad pazūd spriegums tīklā. Un rezervējamā slodze sāk «saņemt barošanu» no akumulatora.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Tālāk sniegtā videomateriāla autori dalās ar personīgo pieredzi un analizē saules paneļu montāžas nianses.

Video #1. Rūpnīcas parauga sistēmas salikšanas un montāžas piemērs:

Video #2. Kā pareizi uzstādīt paneļus:

Nekas sarežģīts nav vairāku paneļu savienošanas procesā ar citiem sistēmas elementiem. Taču iesācējam meistaram process var kļūt apgrūtinošs. Tāpēc, ja nav pieredzes aprēķinos un montāžas iemaņās, ir vērts vērsties pie speciālista, kam ir nepieciešamās zināšanas.

Vai vēlaties pastāstīt, kā jūs salikāt savu saules elektrostaciju dārza mājai vai lauku mājai? Iespējams, jums ir zināmi procesa smalkumi, kas nav aprakstīti rakstā? Lūdzu, rakstiet komentārus zemāk esošajā blokā, uzdodiet jautājumus, dalieties ar viedokli un fotogrāfijām par raksta tēmu.