Набор комплектующих элементов для фонаря на солнечной батарее
Прежде чем приступать к покупке деталей, нужно определиться, сколько светильников будет установлено и в каких местах. Какова будет их мощность. Определившись с этим, можно начать подбирать комплектующие элементы для светильников.
Естественно, для фонаря на солнечных батареях в первую очередь нужно приобрести солнечные модули. В продаже имеются гелиевые преобразователи различных модификаций, качества и эффективности. Если учесть, что основное назначение этих преобразователей состоит только в том, чтобы за световой день зарядить аккумулятор, то вполне достаточно приобрести в розницу некоторое количество солнечных модулей, из которых при необходимости можно собрать достаточно мощную батарею.
Для этих целей вполне подходит солнечная батарея на базе поликристаллического кремния 5.5 В, 90 мА, имеющая размеры 65х65х3 мм. Эта батарея ламинирована силиконом, благодаря чему батарея полностью защищена от всякого рода механических воздействий и от влаги. Это также позволило свести вес батареи до минимума – всего 15 грамм. Батарея идеально подходит для зарядки аккумуляторов 3.6 В – 4.8 В. Стоимость батареи в розницу 137 рублей.
Солнечные батареи Solar Panel 65×65
Следующий компонент светильника – аккумулятор. Для него вполне подойдет литий-ионный аккумулятор с выходным напряжением 3.6 В и емкостью не менее 3000 мАч.
Из имеющихся в продаже сравнительно недорогих аккумуляторов можно выбрать комплект, состоящий из четырех литий-ионных аккумуляторов модели 18650. Каждый аккумулятор имеет выходное напряжение 3.7 В при емкости 9800 мАч. В комплект поставки входит также зарядное устройство, которое может оказаться совсем нелишним, например, для первичной зарядки аккумуляторов. Аккумуляторы имеют такие размеры: диаметр –17 мм, высота – 65 мм. Цена комплекта (с зарядным устройством) – 411 рублей.
Комплект аккумуляторов модели 18650 с зарядным устройством
Далее нужно выбрать светящийся элемент. Наиболее подходящим для этих целей является светодиод. Можно, конечно, использовать и светодиодные лампы, но они будут расходовать слишком много энергии. Современные светодиоды с повышенной яркостью вполне могут удовлетворить любые потребности, поскольку для каждого конкретного светильника их можно устанавливать в нужном количестве.
Для таких фонарей вполне подойдет пятимиллиметровый сверхъяркий белый светодиод типа 3Н5 (helmet). Обычно он применяется в наружной рекламе, в различных электронных табло, в дорожных знаках. Так что для фонаря он подойдет вполне. Он может эксплуатироваться при температуре от -55°С до +50°С. Стоимость одного такого светодиода – 10 рублей.
Сверхяркий белый светодиод типа 3Н5 (helmet)
И, наконец, сердце светильника – электронный блок управления. В его схеме четыре резистора, стоимостью по 1.5 рубля каждый, два транзистора типа КТ503, стоимостью по 9 рублей каждый, один диод Шоттки 11DQ04, стоимостью 24 рубля. Это все размещается на одной плате.
Транзистор КТ503
резистор МЛТ 22 кОм
диод Шоттки 11DQ04
Отдельно подключаются солнечная батарея, аккумулятор, светодиод. Можно, конечно, все это собрать на кусочке пенопласта, текстолита, картона. Но ни один уважающий себя мастер, собирающий что-либо для себя, не позволит себе такую неряшливость.
Для монтажа блока вовсе не обязательно рисовать и вытравливать печатную плату. Для этих целей замечательно подойдет универсальная макетная плата DIY PCB 42×25мм. Эта плата предназначена специально для монтажа и настройки собственных электронных схем. Она изготовлена из высококачественных материалов и имеет позолоченные контакты. Габариты такой платы 45х35х2 мм. Вес 2.8 грамма. Стоимость упаковки 235 рублей. В упаковке 4 такие платы.
Универсальная макетная плата DIY PCB 42х25мм
При изготовлении блока электроники для монтажа лучше всего использовать провод марки МГТФ 0,2. Это многожильный гибкий медный провод во фторопластовой изоляции. Работает в температурном диапазоне от -60°С до +220°С.
Провод МГТФ 0,2
Рабочие напряжения – до 250 вольт переменного тока с частотой до 5 кГц или до 350 вольт постоянного тока. Моток такого провода в 190 метров стоит порядка 15 рублей.
Виды солнечных панелей
Солнечные батареи функционируют долго, могут вырабатывать постоянный ток, даже если погода пасмурная. Вместе с тем появляется возможность предупредить возникновение скачков напряжения. Как результат, техника на объекте, подключенная к такому источнику электроэнергии, служит дольше, т. к. созданы более щадящие условия эксплуатации (исключается риск повышения, падения напряжения, отключение питания).
Модуль представляет собой панель, состоящую из нескольких преобразователей, объединенных между собой. Чтобы изменить характеристики солнечной батареи, добавляют такие конструкции. Но эффективность работы подобных устройств зависит не только от количества модулей, а еще и от того, насколько правильно была выполнена установка (учитывают углы наклона панелей, интенсивность солнечного освещения на участке). Модули представлены видами:
Монокристаллические. Производятся из чистого материала – монокристаллического кремния. Его отличает высокие показатели эффективности. Причем КПД солнечных элементов – около 22%, а панелей на их основе – не более 18%. Такие модули рекомендуется применять в местности, где уровень освещенности часто низкий.
Монокристаллическая солнечная панель
Поликристаллические. По стоимости они предпочтительнее, т. к. производятся из мультикристаллических пластин. Еще одна причина низкой цены – недостаточно высокая производительность. Рекомендуется применять такие модули, если в местности сравнительно одинаковый уровень освещенности в разное время, отсутствуют резкие перепады.
Поликристаллические солнечные панели
Аморфные. Другое название – тонкопленочные солнечные батареи. Они отличаются универсальным действием (применяются на разных объектах, в различных целях). Могут устанавливаться там, где жаркое солнце внезапно сменяется облачной погодой. Теоретически аморфные панели в будущем будут использоваться не только на крышах, но и на сумках, других бытовых изделиях. Минусом таких панелей является более низкая производительность, если сравнивать с поли-, монокристаллическими.
Тонкопленочные (аморфные) солнечные панели
Гетероструктурные. Считаются наиболее эффективными, их КПД достигает 25%. Панели вырабатывают электроэнергию при солнечной и пасмурной погоде. В России такую продукцию представляет марка «Хевел». Компания-производитель разрабатывает и внедряет собственную технологию производства гетероструктурных панелей.
Гетероструктурные солнечные панели
Основные элементы конструкции:
- аккумулятор, позволяющая устранить перепады напряжения, вызванные изменением освещенности панели, а еще одна накапливает энергию;
- инвертор – преобразователь тока (из постоянного в переменный);
- контроллер: обеспечивает стабильную работу модуля, т. к. контролирует все параметры (температуру, зарядное напряжение аккумулятора и др.).
В продаже встречаются готовые системы, а также отдельные элементы для сбора с учетом собственных потребностей.
Общие правила
Подводя итог всему вышесказанному можно кратко сформулировать основные правила при подборе солнечной электростанции для вашего дома:
выбираем стандартные унифицированные модели, не гонимся за мощностями и размерами
при нагрузке до 1кВт выбираем систему на 12V, свыше 1кВт – 24V
MPPT лучше PWM контроллера
моно или поли – без разницы
число панелей и АКБ к ним считаем по калькуляторам с учетом всех вводных данных
панели и их количество всегда выбираем в привязке с контроллером и инвертором, а не по отдельности
Сегодняшние цены на панели, контроллеры, инверторы и уже готовые сборки солнечных электростанций мощностью от 0,5кВт до 7кВт, где все уже рассчитали за вас – ТЫЦ
Выбор фонарей для уличного освещения
Количество осветительных приборов автономного действия на прилавках магазинов нередко ставит в тупик. Солнечные лампы, предлагающиеся пользователям, имеют различные параметры, размеры, уровень мощности и прочие особенности. Выбрать оптимальный вариант довольно сложно, тем более, что в продаже немало изделий из стран Юго-Восточной Азии, полагаться на качество и соответствие заявленным характеристикам которых рискованно
Рассмотрим наиболее важные показатели, на которые следует обращать внимание в первую очередь:
Мощность
Значение мощности светильника в значительной степени зависит от его конструкции. Большинство пользователей неплохо ориентируется в параметрах ламп накаливания, но наиболее эффективные светодиодные конструкции имеют совсем другие показатели.
Если появляются сомнения, следует уточнить степень яркости у продавца.
Класс защиты и материал корпуса
Светильники на солнечных батареях для дачи, участка частного дома или коттеджа, других мест установки, имеют одну общую особенность — они работают в условиях улицы. Для того, чтобы обеспечить должную работоспособность и долговечность, светильник должен быть защищен от внешних воздействий. Необходимо выбирать фонари в прочных и герметичных корпусах из надежного и стойкого материала. Оптимальный вариант — алюминий или ударопрочный пластик.
Вид и способ монтажа
Способ монтажа светильника определяет его возможности — площадь освещения, степень приема солнечных лучей и т.п. Существуют разные варианты:
- Грунтовый монтаж. Как правило, это уличные светильники для загородного дома на солнечных батареях, которые устанавливаются вдоль дорожек, возле лестниц, входов или иных местах, требующих подсветки. Для установки чаще всего используется штырь, прикрепленный к стойке фонаря, который просто втыкают в почву.
- Настенный монтаж. Установка на вертикальные поверхности, стены, деревья, заборы и т.п.
- Подвесные модели. Вариантов установки масса, любые балки, сучья, горизонтальные перекладины.
- Встраиваемые конструкции. Они устанавливаются так, чтобы плоский плафон составлял единую плоскость с опорной конструкцией. Применяются для освещения ступенек, парапетов, опор столбов и т.д.
- Декоративные светильники. Украшают и оформляют ландшафт участка.
Оптимальный вариант каждый выбирает исходя из собственных предпочтений, возможностей и необходимости.
Советы по выбору
В вопросе, какие солнечные батареи лучше брать для дома, важно сначала определиться, в каком режиме они будут работать. Использование солнечной энергии в быту может обеспечивать:
- Аварийное электроснабжение. Для выбора мощности панели необходимо рассчитать, сколько потребляют приборы, которые должны работать при отключении энергии. Чаще это 4-5 кВт/ч, которые обеспечивают резервное отопление и освещение.
- Базовое электроснабжение. В этом случае батареи замещают электрическую энергию почти полностью. Рассчитать потребуется уже суточное потребление электроэнергии.
- Комфортный режим. На работу батарей приходятся только некоторые приборы. Чаще это духовые шкафы, телевизор, чайник и вытяжка.
Кроме ожидаемой нагрузки, имеет значение время автономной работы батареи. Оно напрямую зависит от емкости аккумулятора. Чем она выше, тем больше панель сможет накопить энергии, которая будет расходоваться в пасмурные дни
Решая вопрос, как правильно выбрать солнечную батарею для частного дома, необходимо обратить внимание и на ее разновидности
Монокристаллические
Если цена не важна, стоит выбирать монокристаллические панели. Их КПД за 25 лет снижается не более чем на 20%. Они состоят из одного кремниевого кристалла и за счет его одностороннего направления эффективнее. Такие панели выбирают в регионах с более высокой активностью солнца.
Поликристаллические
При выборе недорогих батарей для дачи или дома оптимальный вариант – поликристаллические кремниевые. Они стоят дешевле, чем монокристаллические, но вполне могут обеспечить дом достаточным количеством электричества. Здесь мелкие кристаллы объединены в фотоэлементы. По сравнению с монокристальными они менее эффективны, но лучше работают в условиях невысокой активности солнца.
Аморфные
В пасмурную погоду максимально эффективны аморфные батареи. Они работают в любых условиях: при рассвете, закате, запыленном воздухе и в дождь. Рассеянный свет обеспечивает им на 10% больше эффективности, чем у поликристалла. Благодаря гибкости, панели удобно монтировать на криволинейные поверхности, поэтому они не требовательны к углу наклона. Их располагают на крыше дома, покатых и неровных частях.
Многие интересуются, какая солнечная батарея лучше – монокристаллическая или поликристаллическая. Первая эффективнее, но требует много света. Если площадь ограничена и из нее нужно выжать максимум, лучше взять монокристаллические элементы. Когда места много, обходятся поликристаллическими. Для удобства эффективность и отличия разных панелей представлены в таблице.
| Тип панелей | КПД, % | Стоимость, долларов |
| Монокристаллические | 17-22 | 170-200 |
| Поликристаллические | 12-18 | 150 |
| Аморфные | 5-6 | 250 |
Инвертор
Способы подключения солнечных батарей могут быть разными, но подбор параметров частей системы имеет общие принципы. Рассмотрим, как подобрать инвертор для СЭС разных типов.
Электростанция полностью автономного типа. Такая система не подключена к сети Энергосбыта (внешней магистрали), пользователь получает все электричество только от панелей. Подойдет инвертор off-grid. Эти автономные модели могут быть одно и трехфазными, способны преобразовывать постоянный токи разного вольтажа 12, 24, 48, 96 В и выше. Данные изделия самые дешевые (25–600 долл.), но это не означает их неэффективность — для не особо требовательной сборки указанного типа они подойдут, нет смысла брать более дорогие изделия, так как их потенциал не будет использоваться.
Схема с подключением к центральной сети. СЭС работает как автономно, так и совместно с главной магистралью. Но без аккумуляторов. Тут подойдет инвертор on-grid:
- регулирует забор электричества, но не из АКБ, а из сети Энергосбыта, если модули не выдают достаточного его количества;
- отправляет излишки продуцируемой энергии в центральную сеть, например, для продажи «по зеленым тарифам».
Стоимость изделия on-grid 200–20 000 $. Зависит от мощности конкретной модели, например, для устройства на 3–6 кВт — 2000 $, на 1000 кВт — 15 000 $ и выше. Для дома хватит 5 кВт.
Аккумуляторно-сетевая СЭС — самый распространенный оптимальный тип: вырабатывается энергия для запитывания приборов дома, излишек накапливается в АКБ, которые отдают заряд ночью и/или когда модули не справляются с нагрузкой, а также в центральную сеть для продажи. Если система из-за возросших потребностей не справится с нагрузкой, то предполагается забор энергии из магистрали Энергосбыта. Для таких условий подойдет модель hybrid (с сетевыми функциями). Цена начинается с 500–600 $ и до около 20 000 $.
Иные параметры
Дальше кратко подбор инвертора по иным критериям, которые необходимо учесть перед тем, как подключить солнечную панель.
| Параметр | Описание |
|---|---|
| Мощность | Зависит от номинала по мощности СЭС, связанной со стороной от постоянного тока и максимумом нагрузки — от переменного. Надо взять полное значение по мощности СЭС (допустимая погрешность 90–120%) и мощность всех приборов при их одновременном включении. Первая характеристика указана в ТД панелей, по второй считают не просто кВт, а совокупное пиковое (пусковое) значение, которое может превышать рабочее в 5–7 раз. Из-за перегрузки во время запуска даже на 2–3 сек. инвертор не запустится. |
| По напряжению | Рекомендованное соотношение (вольтаж/мощность СЭС):
|
| КПД | Это малозначимый параметр — все современные изделия имеют 90–95% КПД. Энергопотребление прибора не должно быть большим 5–10% проходящей через него энергии. |
| Вес | 1 кг — 100 Вт. Качественный прибор не может быть легким, так как чем он мощнее, тем больше трансформатор и его медные обмотки. |
| Меандровые, синусоидальные типы сигнала | Меандр (прямоугольная форма) — дешевый, не защитит полностью от скачков напряжения. Плохо влияет на индуктивные нагрузки, например, на компрессор, насосы кондиционеры, стиралки. К нему ставят дополнительные стабилизаторы. Чистая синусоида — дорогое изделие, колебания очень плавные, только такая модель рекомендована без оговорок для частного дома для запитывания перечисленных выше и всех других приборов. Квазисинусоид — тут применен компромисс, грубо говоря, имитация чистой синусоиды, подойдет для таких же целей, как в предыдущем пункте, прибор менее качественный, но дешевле. |
| 1 или 3 фазный | Трехфазный можно поставить и на 1 и на 3-фазную сеть. Однофазный — только на такую же систему. |
Количество инверторов
Теоретически 1 прибора, если он подобран правильно под мощность, другие параметры, хватит для всей СЭС. Но при большом количестве пластин в нескольких линях желательно на каждую ставить свой инвертор. Причина в том, что нестабильность одной ветки (расположенность на чуть ниже освещаемой стороне) негативно влияет на общий инвертор, КПД понизится. А с отдельными такими устройствами этот недостаток нивелируется.
Хороший вариант — модель для нескольких отдельных MPPT входов (2– 4 и больше). Но цена такого оснащения часто неоправданно высокая.
Выбор АКБ, контроллера и инвертора
Работоспособность системы во многом зависит и от других компонентов, входящих в комплект солнечных батарей для дома
Особое внимание следует уделить аккумулятору, который в нужное время будет отдавать накопленную электроэнергию. Выбор модели осуществляется в соответствии с потребностью в электроэнергии, поэтому нужно заранее рассчитать ее суточный расход для имеющихся потребителей, в том числе и для освещения. Расчет выполняется с запасом в 10%, учитывающим потери в инверторе во время преобразования тока
Расчет выполняется с запасом в 10%, учитывающим потери в инверторе во время преобразования тока.
Если система солнечных батарей используется в качестве автономного источника питания, емкость аккумулятора должна быть максимально возможной. Если же планируется аварийный или резервный режим, то в первую очередь нужно рассматривать сроки эксплуатации.
Тип АКБ выбирается по условиям применения. При незначительных нагрузках вполне достаточно обычных стартерных батарей, хотя они и требуют регулярного обслуживания. Гелевым устройствам подобный уход не требуется, но электроэнергии они способны накопить значительно больше. Аккумулятором с герметичной и заливной конструкцией можно пользоваться в течение длительного времени, несмотря на высокую мощность потребителей.
Следующее оборудование для солнечных батарей представляет собой контроллер, подключаемый на участке между АКБ и солнечной панелью. Наиболее сложные и дорогие изделия способны отслеживать изменяющиеся входящие потоки и выравнивать их до требуемых значений. Такие приборы лучше всего подходят для больших солнечных систем, а на даче можно использовать более простые модели, например PWM. Когда аккумулятор заряжается на 80%, эти устройства снижают напряжение на солнечных панелях и далее поддерживают его на определенном уровне. Самые простые и дешевые приборы в таких случаях просто отключают подачу напряжения.
Выбор преобразователя – инвертора также требует определенной информации о системе. Входное напряжение должно соответствовать мощности данного устройства. Например, при показателе в 24 В, мощность инвертора составляет не менее 600 ватт
Рекомендуется выбирать инвертор синусоидального типа, обращать внимание на массу, которая зависит от мощности устройства. На каждые 100 ватт приходится 1 кг устройства, следовательно, инвертор на 3 квт будет весить 30 кг. Значение выходного тока должно соответствовать мощности всех подключенных потребителей
Значение выходного тока должно соответствовать мощности всех подключенных потребителей.
Зная параметры и характеристики основных компонентов, можно собрать их по частям или приобрести готовые комплекты солнечных батарей.
Солнечные батареи для дома
Установка солнечных батарей
Инверторы для солнечных батарей
Как сделать солнечную батарею своими руками
Расчет солнечных батарей
Производство солнечных батарей
КПД солнечной энергии: хватит ли зарядить телефон
На самом деле у солнечных батарей КПД довольно низкий, и пока это непреодолимый барьер, несмотря на все усилия разработчиков. Солнечная панель площадью в 1 кв. метр производит всего 120 Вт энергии в самый солнечный день – этого достаточно только для зарядки смартфона.
А теперь составьте список всех электроприборов, которые вы рассчитываете использовать в своём доме, и сложите их потребляемую мощность. После расчёта останется только представить себе, есть ли у вас достаточная площадь для установки требуемого количества панелей.
ФОТО: eco-kotly.ruБуквально – хватит ли площади крыши, чтобы обеспечить питанием хотя бы холодильник и телевизор?
На что обращать внимание при выборе солнечных панелей
В связи с тем, что использование энергии Солнца в бытовых целях еще не стало привычным делом, и выбор солнечных панелей вызывает определенные сложности, предлагаем перечень наиболее важных параметров
Итак, при покупке такого модуля стоит обратить внимание на следующие пункты:. производитель
производитель.
Важно обратить внимание, как долго данный производитель представлен на рынке данного товара, и какой у него объем производства. Чем дольше производитель работает в этой отрасли, тем больше ему можно доверять
область использования.
Для каких целей будет использоваться полученная энергия: для зарядки мелкой техники, для электроснабжения крупных электроприборов, для освещения или для полноценного электроснабжения дома. Именно от того, для каких целей покупается солнечный модуль, зависит выбор выходного напряжение и мощности панелей.
напряжение.
Для мелких электроприборов достаточно 9 В, для зарядки смартфонов и ноутбуков – 12-19 В, а для обеспечения всей энергосистемы дома – 24 В и более.
мощность.
Данный параметр рассчитывается на основе среднесуточного энергопотребления (сумма потребляемой энергии всей техникой за день). Мощность солнечных панелей должна с некоторым запасом перекрывать потребление.
качество фотоэлектрических элементов.
Существует 4 категории качества фотоэлементов, из которых состоит солнечная панель: Grad A, Grad B, Grad C, Grad D. Естественно лучше всего первая категория – Grad A. Модули этой категории качества не имеют сколов и микротрещин, однородны по цвету и структуре, имеют набольший КПД и практически не подвержены деградации.
срок службы.
Срок службы солнечных панелей варьируется от 10 до 20 лет. Конечно, длительность полноценной работы такой энергосистемы зависит от качества батарей и правильности их установки.
дополнительные технические параметры.
Наиболее важными являются КПД, толеранс (допустимое отклонения по мощности), температурный коэффициент (влияние температуры на производительность батареи).
Разобравшись в основных технических характеристиках, предлагаем вам рейтинг лучших солнечных панелей в 2022 году.
Выводы
Солнечная батарея для отопления дома должна устанавливаться так, чтобы солнечное освещение в этом месте было максимальным. Если выбранное здание не пригодно для монтажа такой системы, то можно воспользоваться соседним строением. Накопитель вполне можно разместить в подвальном помещении. встречаются и такие системы, где используется несколько накопителей. В этом случае их размеры будут немного скромнее. Те, кто решил для себя выбрать отопление частного дома солнечными батареями, может смело говорить о правильности своего решения. Солнечная энергия – это неиссякаемый источник тепла, при этом абсолютно бесплатный. Для этого требуется только вложить определенную сумму в оборудование и монтаж системы, а потом она себя не только полностью окупит, но еще и избавит от необходимости платить деньги коммунальным службам.
