Подборка оборудования для автономного энергоснабжения загородного дома
О чем идет речь
Подбор самого экономичного оборудования имеет несколько аспектов. Прежде всего, нужно понять, что именно следует считать экономичным, ведь покупка самого дешевого и порой некачественного оборудования, предназначенного для создания автономной электрической сети, вряд ли можно считать оправданным. Скорее всего, это будет пустая трата денег, за которой последует разочарование в самой идее получения электричества от возобновляемых источников.
Поэтому, варианты покупки и использования солнечных батарей и необходимого для дальнейшего применения полученной электрической энергии оборудования, сомнительного происхождения и качества, сделанного из неясного вещества и имеющего необоснованные технические характеристики в техпаспорте, рассматриваться не будут.
Поэтому задача состоит в выборе надежного оборудования, сделанного производителем с хорошей деловой репутацией, и имеющего только положительные отзывы, что дает надежду на его длительное использование и получение в итоге действительно недорогой электрической энергии.
Для этого рассмотрим вариант подбора солнечных батарей и необходимого оборудования, сделанного в России и Германии.
Цель установки солнечных батарей
Солнечные батареи могут использоваться для полного обеспечения электроэнергией загородного дома, проживание в котором ведется постоянно. Они могут служить источником электрической энергии для дачи, использование которой ведется только в теплое время года, а также могут применяться для снижения расходов электроэнергии из обычной городской сети.
Подбор мощности солнечных батарей нужно вести в соответствии с их дальнейшим использованием. При этом нужно учитывать, что мощность солнечных батарей можно наращивать постепенно. Одновременно можно увеличивать и емкость аккумуляторных батарей, предназначенных для накопления энергии, а вот такие устройства, как контролер заряда и инвертор, нужно приобретать с «запасом», рассчитанным на подключение в будущем тех самых, наращенных батарей м увеличенных по емкости аккумуляторов.
Поэтому расчет нужно вести с учетом перспективы развития событий. Например, столкнувшись с проблемой необходимости зарядки аккумулятора сотового телефона и ноутбука, устав скучать вечерами без телевизора, довольствуясь светом одинокой свечи или керосиновой лампы, обладатель дачного домика, расположенного вдали от линий электропередач, принимает решение приобрести солнечную батарею.
Ее выбор он ведет из расчета минимальной потребляемой мощности, совершенно забыв, что кроме телевизора и зарядного устройства, на даче необходимо иметь и другие электрические приборы. Поэтому нужно учесть интересы всех членов семьи и даже потенциальных гостей, предусмотрев включение в электрическую сеть различных приборов и устройств и рассчитав ее мощность в зависимости от этого.
Не забывайте, что солнечная батарея работает лишь непродолжительное время суток, а это значит, что зарядка аккумуляторов должна вестись максимально быстро. Для этого зарядный ток должен быть равным 0,2-0,3 от емкости аккумулятора. А мощность солнечной батареи должна быть достаточной для его обеспечения.
По идее, солнечная батарея должна вырабатывать электрический ток, величина которого равна зарядному току аккумулятора, или больше него. Если это не учитывается и ток, вырабатываемый солнечной батареей, меньше необходимого значения, то зарядить аккумулятор не удастся. Речь может идти только о его подзарядке.
Выбор батареи ведется по ее техническим характеристикам, приведенным в паспорте устройства. О том, что эти данные справедливы только при наличии стандартных условий, покупатель может узнать из прилагаемой инструкции или из пояснений продавца.
Но то, что мощность батареи, а значит, и ток заряда уменьшаются жарким солнечным днем из-за нагрева солнечного модуля, потребитель может узнать только во время эксплуатации солнечной батареи, обнаружив, что зарядки аккумулятора нет, хотя на улице солнечная погода и нет ни малейшего намека на тень.
При этом, если ток заряда аккумулятора меньше 0,08 от его емкости, идет не зарядка аккумулятора, а лишь его подзарядка. Это значит, что процесс аккумуляции должен вестись в непрерывном режиме.
Это значит, что при выборе солнечного модуля, расчетную мощность устройства нужно увеличить, как минимум, на 20%.
Для начала выберем солнечный модуль, сделанный в Германии, компанией SCHOTT Solar. Здесь покупателям предлагают любые солнечные модули, стоимость которых составляет 2,2 евро за ватт. (http://shott.pp.ua/?page_id=10)
Для обеспечения мощности 1кВт потребуется пять солнечных модулей, мощность каждого из которых составляет 220Вт. Заплатить за них придется 22тысячи евро.
Предприятие «Солнечный ветер» в городе Краснодаре (http://www.solarhome.ru/catalog/index.php?cPath=1_4) выпускает солнечные модули, мощностью 230 Вт. Для обеспечения мощности 1кВт также потребуется пять модулей, при этом запас энергии здесь будет несколько больше. С учетом того, что каждый модуль стоит 24000 рублей, заплатить за них придется 120 тысяч российских рублей.
Обратите внимание, что обе компании предлагают солнечные модули, изготовленные из фотоэлементов на основе монокристаллического кремния, заламинированного при помощи пленки ПВХ. Модули установлены в алюминиевый каркас, и защищены с помощью закаленного стекла с рифленой поверхностью.
Ниже в таблицах приведены технические характеристики модулей отечественного производства и сделанных в Германии.
Фотоэлектрические панели компании SCHOTT Solar представлены следующими моделями:
Фотоэлектрические панели компании Солнечный ветер город Краснодар.
Даже беглого взгляда достаточно, чтобы увидеть, что панели имеют равные технические характеристики и параметры. Для тех, кто действительно хотел бы сделать правильный выбор и купить продукцию высокого качества по приемлемой цене, скажем, что компания «Солнечный ветер» давно и успешно продает свои солнечные модули в Германию, и от покупателей у них в настоящее время просто нет отбоя. По крайней мере, именно такую информацию можно найти на сайте компании.
Разумеется, выбор каждый покупатель делает самостоятельно, но почему бы нам тоже не взять пример с расчетливых и экономных немцев и не отдать предпочтение продукции отечественных производителей из Краснодара. Есть о чем подумать.
Выбираем контролер заряда
При уменьшении освещенности и прекращении процесса зарядки аккумулятора, напряжение в сети может упасть, и аккумулятор начнет отдавать накопленную энергию в сеть, поэтому включать его в систему нужно через диод, препятствующий разряду аккумулятора через поверхность солнечной батареи.
Возникновение такой ситуации опасно не только потерей запаса энергии в аккумуляторе, но и последующим нагревом самой солнечной батареи, что может причинить ей вред. Избежать разряда аккумулятора можно при помощи установки диода, препятствующего его разряду. Если аккумуляторная батарея будет использоваться в качестве источника питания во время ее зарядки, придется включить в сеть еще и буферный конденсатор.
На первый взгляд этого достаточно для успешной работы автономной электрической сети, но не исключены еще и возможности "переполюсовки» аккумуляторов, при которой аккумулятор выходит из строя. Это может произойти при его перезарядке. Напомним, что хороший аккумулятор рассчитан на использование в течение нескольких лет и стоит от двух до двадцати тысяч рублей.
Решить эту проблему можно двумя способами:
Подключать к солнечной батарее, рассчитанной на 12В аккумуляторную батарею, рассчитанную на 18В
Подключать аккумуляторную батарею к солнечному модулю через контролер заряда.
В первом случае аккумулятор будет заряжен только частично, его технические возможности не удастся задействовать полностью, а вот оплатить придется стоимость батареи полностью. На первый взгляд: лишние расходы, но в дальнейшем мощность батареи может быть увеличена, а аккумулятор уже есть, и покупать новый не нужно. Обратите внимание, что купить один аккумулятор дешевле, чем приобрести две аккумуляторные батареи, емкость которых в сумме будет равна нашему «большому» аккумулятору.
Если вы планируете в дальнейшем увеличить мощность сети и хотите это сделать не через 10-15 лет, а в ближайшее время, смело покупайте батарею большей емкости, а затем дополняйте сеть контролером заряда и еще одним солнечным модулем. В пересчете это будет стоить дешевле.
Подключение аккумуляторной батареи к сети с помощью контролера заряда это надежный способ обеспечить бесперебойную работу автономной электрической сети, не опасаясь ее выхода из строя.
В пользу включения в сеть контролера заряда говорит еще и тот факт, что солнечная батарея, напряжение которой равно или чуть больше напряжения аккумулятора и способная его перезарядить должна работать под постоянным контролем человека, ведущего учет времени ее использования. Вы рискуете превратиться в бессменного сторожа своей батареи, ведущего подсчет времени зарядки, а также последующей разрядки аккумулятора.
Думаю, такая перспектива, вряд ли кому-то покажется заманчивой. Опыт тех, кто уже установил солнечные батареи, познакомиться с которым можно в сети интернет, указывает на тот факт, что при эксплуатации автономных электрических сетей нужно стремиться к их работе в автоматическом режиме, полностью, исключая участие человека в регулировании процесса и контроля над его ходом. Это очень утомительно и может привести к разочарованию в самой идее получения электрической энергии самостоятельно.
Не забывайте, что неполная зарядка и неполная разрядка могут привести к появлению «эффекта памяти» и в дальнейшем аккумулятор никогда не сможет работать на полную свою помощь. Лучше уж сразу купить контролер заряда и установить ее в сеть, избавив себя от дальнейших неприятностей.
EPIP602 можно купить по адресу http://www.solarhome.ru/catalog/product_info.php?products_id=974
На момент написания статьи его стоимость составляла 9 тысяч рублей. В другие дни прибор стоил 13 тысяч рублей.
Устройство относится к третьему поколению контролеров заряда EPSOLAR, зарекомендовавших себя надежными и качественными приборами, работающими при любой температуре. Его установка и эксплуатация обеспечат надежную работу автономной электрической сети без постоянного участия и контроля со стороны человека, продлят срок службы аккумуляторных батарей и станут гарантом полного использования их потенциала.
Приборы этого вида выпускаются на 30,40, 50 и 60 ампер. Определение степени заряженности определяется автоматически, и регулирование ведется в зависимости от выбранного параметра: можно установить быструю зарядку, режим выравнивания и поддержки уровня заряда при постоянном подключении к сети потребителей, а также режим широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
Определение напряжения подключаемого аккумулятора ведется в автоматическом режиме. Можно без проблем включать в сеть аккумулятор на 12В, 24В или 48В. Система будет работать исправно за счет функционирования контролера заряда.
Также происходит процесс подключения и автоматического определения напряжения потребителей постоянного тока. Вся необходимая информация выводится на дисплей. Интерфейс дружественный, разобраться можно даже без инструкции. Для управления контролером заряда предусмотрены четыре кнопки.
Прибор выполняют также защитные функции: выключает систему при коротком замыкании или перенапряжении солнечной батареи.
В таблице приведены технические данные EPIP602
Можно найти контролеры заряда, сделанные в Китае, стоимость которых будет ниже, а технические характеристики, указанные в паспорте устройства, даже выше. Но окончательный выбор нужно делать самостоятельно.
Инвертор
Инвертор по доступной цене можно купить здесь. http://ecocompass.ru/price. Они предназначены для преобразования постоянного электрического тока низкого напряжения, равного 12,24,36,48 В в переменный ток, привычного для нас напряжения 220В. Это позволяет включать в автономную электрическую сеть любые приборы и устройства, рассчитанные на подключение к сети 220В.
Здесь же можно приобрести уникальные инверторы с чистой синусоидой, аналогов которым пока нет нигде в мире. Это устройство позволяет сделать автономную электрическую сеть на основе солнечной батареи точно такую же, как и обычная городская электрическая сеть.
При этом качество электрической энергии будет намного лучше, ведь в сети не будет перегрузок или падения напряжения, электричество будет иметь заданные параметры, поддерживаемые в автоматическом режиме.
Инвертор имеет защиту от короткого замыкания и перегрузок и может работать на любую нагрузку, активную, емкостную или индуктивную.
Несколько слов о накопителе энергии
Многие наши граждане, родившиеся и выросшие во времена социализма, сохранили одно уникальное качество: все проверять на практике и при этом проводить усовершенствования различного рода. В итоге, в наших домах и на дачных участках можно встретить настоящие шедевры инженерной мысли.
Не обошло стремление к совершенству и системы автономного электроснабжения, сделанные на основе солнечных батарей. Первое, что было отмечено «Кулибиными», так это выработка электрического тока, сразу пригодного к использованию.
В итоге, необходимость накопления энергии была подвергнута сомнению, как и сама необходимость, тратить деньги на приобретение аккумулятора. Действительно, можно во время работы солнечной батареи электрические приборы подключать к ней напрямую. Но получаемая при этом энергия является всего лишь неким полуфабрикатом, характеризующимся непостоянными значениями напряжения и силы тока. В лучшем случае к батарее напрямую можно подключить электрическую лампочку, имея в запасе еще одну и зная, что потеря невелика при ее выходе из строя.
Даже зарядка аккумулятора сотового телефона предпочтительнее в сети с аккумуляторной батареей для накопления энергии и последующего ее расходования.
На приведенном рисунке графически показана выработка электрического тока солнечной батареей. Процесс этот непостоянный, пульсирующий. В ходе него имеются всплески силы тока и последующее его понижение. Обеспечить стабильную работу автономной сети можно только предварительно накопив энергию, используя для этого аккумулятор достаточной емкости.
Чтобы было понятнее, можно провести аналогию, сравнив солнечную энергию с тоненькой струйкой, наполняющей кувшин, из которого в дальнейшем можно будет пить большими глотками.
Купить аккумуляторы можно здесь http://invertor.ru/akb.htm
Компания предлагает различные аккумуляторные батареи, емкостью от 100 до 225 А/час. Стоимость аккумуляторов меняется от 5000 до 20000 рублей. Компания также предлагает доставку покупок в любой уголок нашей страны.
Здесь же можно приобрести соединительные провода нужного сечения.
Приручите солнечную энергию и сделайте мир лучше.
