МСК модуль и МСБ модуль, характеристики и особенности монтажа
И в нашей стране выпускают солнечные батареи
О том, что солнце, является уникальным источником энергии, сегодня знают практически все. Остается только научиться его использовать. Для этого солнечную энергию необходимо собрать, преобразовать, и сохранит до тех пор, пока она понадобится.
На сегодняшний день есть несколько способов, позволяющих получить из энергии солнца удобную для дальнейшего использования и передачи на расстояние электрическую энергию. Лучше всего это делать при помощи солнечных батарей.
До недавнего времени наши сограждане могли лишь рассуждать о перспективах развития солнечной энергетики, восхищаться зарубежными странами, в которых энергия солнца давно стала на службу человеку, и довольствоваться тем, что имеют калькулятор, работающий без привычного элемента питания, заряжаясь от солнечных лучей.
Позже на нашем рынке появились солнечные батареи импортного производства, для установки и использования которых нужно было потратить несколько сотен тысяч российских рублей.
При существующих ценах на электрическую энергию в нашей стране на такие траты могли решиться немногие граждане. Остальным приходилось использовать более традиционные способы получения электричества или обходиться вовсе без него.
Сегодня можно с гордостью сказать, что солнечные батареи хорошего качества выпускаются и в нашей стране, а это, значит, что не за горами тот день, когда мы сможем сократить потребление электрической энергии, выработанной атомными электростанциями или ТЭЦ и, хотя бы частично, перейдем на использование электрической энергии, получаемой от солнца.
При этом стоимость солнечных батарей, сделанных в России, намного ниже импортных, а качество ничем не хуже качества солнечных батарей, сделанных в Европе. Уже сегодня покупка и установка оборудования для получения и дальнейшего использования электрической энергии, доступно каждому, кто в этом заинтересован.
Наша задача сравнить предложения различных производителей солнечных батарей и дать точный адрес, где и что можно купить.
О размерах солнечных батарей и их установке
Подбор солнечных батарей должен вестись в зависимости от их мощности. Но при этом немалое значение имеет правильный выбор места для их установки, а также способ крепления и монтажа. Не стоит забывать, что солнечные батареи в большинстве случаев делают из монокристаллического кремния, поверхность которого должна бать гладкой и ровной, без малейших прогибов, а сам фотоэлемент довольно хрупкий и может разбиться, например, упав с высоты на твердую поверхность.
Выбирая солнечные батареи и ориентируясь на указанные в техническом паспорте характеристики, следует помнить, что они имеют место лишь при стандартных условиях: прямом падении солнечных лучей на поверхность фотоэлемента и температуре 25 градусов Цельсия.
Реальные условия всегда несколько отличаются от стандартных. Чтобы различие было минимальным, солнечные батареи устанавливают на поверхность, на которую в течение дня не падает тень ни от деревьев, ни от расположенных по соседству строений. Лучше всего для этого выбирать часть крыши, ориентированную на юг. При этом уклон на запад или восток не должен превышать 10 градусов.
Угол наклона солнечной батареи по отношению к горизонту рассчитывается для каждой местности отдельно, в зависимости от географической широты и долготы местности. При этом должен учитываться и период работы солнечных батарей в течение года. Для солнечных батарей, работающих только летом, например, при их установке в дачном доме, угол наклона к горизонту можно увеличить на 20 градусов, а для элементов, эксплуатируемых круглый год, нужно более пологое расположение.
Идеальным вариантом может считаться движение солнечных элементов за солнцем, при котором можно поддерживать постоянное освещение их поверхности в течение дня.
Отечественные производители предлагают
Солнечные модули являются единичными фотоэлементами, полностью готовыми для получения электрической энергии от солнца. Их можно соединять между собой, получая солнечные батареи, мощность которых зависит от способа соединения модулей и их количества.
В нашей стране выпускают модули двух видов:
МСК - модули солнечные каркасные
МСБ – модули солнечные бескаркасные
Модули солнечные каркасные
В модулях солнечных каркасных (МСК) фотоэлементы из монокристаллического кремния прикрепляются на поверхность прочного закаленного стекла при помощи ламинирования. Обратная сторона модуля устанавливается в металлический каркас, сделанный из алюминия или другого металла, устойчивого к коррозии. Поверхность стекла делается немного волнистой (текстурированной), что позволяет уменьшить образование бликов, ведущих к снижению производительности модуля.
1 - Герметик
2 - Стекло
3 - Герметизирующая пленка ЭВА
4 - Фотоэлементы
5 - Защитная пленка ПЭТ
6 - Алюминиевый каркас
Обратная сторона модуля защищена пленкой ПЭТ. МСК модули имеют жесткую конструкцию, надежны и готовы к установке и использованию в любых условиях.
Пленка, используемая для ламинирования, прозрачна и не оказывает никакого влияния на эффективность работы устройства.
Установка каркасных модулей обычно не вызывает никаких трудностей. Они легко крепятся на жесткое основание, надежны и долговечны. Нельзя оставить без внимания и тот факт, что солнечные батареи являются единственным устройством, использование которого позволяет получать электрическую энергию без движения, что упрощает установку и использование модулей.
Производители дают гарантию на работу модулей в течение 25 лет. Уход за ними состоит в регулярной очистке поверхности стекла от пыли, снега и грязи.
Для получения большего количества электрической энергии, солнечные модули можно объединять, получая солнечные батареи практически любой мощности. Производители предлагают модули и солнечные батареи с различным выходным напряжением. Также предлагается услуга по изготовлению солнечных батарей на заказ, нужной мощности и с заданным выходным напряжением.
Однако потребителям следует помнить, что одним из важных элементов автономной сети, создаваемой на основе солнечных батарей, является аккумулятор, а эти устройства обычно рассчитаны на напряжение 12В. Это значит, что и солнечные батареи нужно выбирать с выходным напряжением 12В или с напряжением, величина которого является кратной 12В.
Влияние мощности солнечного модуля на его конструктивные особенности
Немалое значение имеют и конструктивные особенности МСК, определяемые мощностью устройства. Сегодня можно подобрать солнечные модули, мощностью от 5Вт до 190 Вт каждый.
Для них используются вольтамперные характеристики, позволяющие видеть зависимость изменения тока от напряжения, измеряемую при температуре воздуха 25 градусов Цельсия, солнечном спектре АМ1,5, что равно солнечному спектру на широте 45 градусов, и наличии солнечной радиации равной 1000Вт/м2. Эти условия называются стандартными и все технические характеристики работы солнечных батарей или солнечных модулей даются именно для них.
На приведенном ниже рисунке можно увидеть зависимость силы тока, вырабатываемого солнечным модулем от напряжения.
—
Uн – номинальное напряжение
—
Uхх - напряжение холостого хода, В;
—
Iкз - ток короткого замыкания, А;
—
Uр - рабочее напряжение, В;
—
Wp - максимальная мощность, Вт;
—
Iр - рабочий ток, А.
Рассчитать максимальную мощность солнечного модуля можно по формуле
P=Uмакс х Iмакс
Uмакс - напряжение максимальной мощности (не что иное, как рабочее напряжение)
Iмакс - максимальный ток
При номинальном напряжении модуля 12В, напряжение холостого хода будет в районе 22В, а рабочее напряжение или напряжение максимальной мощности составит приблизительно 17В.
Для получения этих параметров соединяют последовательно 36 фотоэлементов, изначальное напряжение каждого из которых составляет 0,47В.
0,47х36=16,92В
Для зарядки обычного аккумулятора, напряжением 12В, нужно иметь входное напряжение не меньше 14,4В. Получается, что при стандартных условиях зарядка аккумулятора производится без проблем.
Но не все так гладко, ведь в ясный летний день неизбежен нагрев поверхности солнечного модуля, что приведет к потере рабочего напряжения каждого фотоэлемента.
Повышение температуры фотоэлемента на 10 градусов по сравнению со стандартными условиями, снижает его выходное напряжение на 0,002В.
Производители утверждают, что солнечные батареи обеспечивают выработку электрической энергии в диапазоне температур от -40 до +60 градусов Цельсия, по этой причине расчет произведем именно для поверхности, нагретой до 60 градусов Цельсия.
Тогда выходное напряжение составит
Uвых=Uмак-0,002х(60-25)х36=14,5В
Это значит, что при максимальной температуре нагрева фотоэлемента выработка электрического тока и его параметры позволят вести зарядку аккумулятора.
Следует отметить, что количество фотоэлементов равное 36 выбрано не случайно. Это число, при котором будет продолжаться зарядка аккумулятора даже при максимальной температуре.
Путем простого расчета можно установить, что для получения напряжение солнечной батареи равное 24В, потребуется в два раза больше фотоэлементов, а именно 72. Для получения напряжения солнечной батареи 6В, нужно использовать в два раза меньше фотоэлементов, взяв их 18 штук.
Несколько слов о размерах фотоэлементов и способах их соединения
Выпускаемые в нашей стране фотоэлементы имеют стандартные размеры:
103х103
125х125
156х156
Для получения модулей требуемой мощности фотоэлементы соединяют последовательно и параллельно, комбинируя эти способы в зависимости от желаемого результата на выходе.
Последовательно можно включать модули, имеющие равные рабочие токи, а параллельно, модули с равным рабочим напряжением.
При использовании солнечных батарей большой мощности их условно делят на сегменты, приблизительно составляющие одну четвертую часть батареи и подключают к ним баррирующие диоды с обратным включением. Делается это для предотвращения перехода солнечного модуля в режим ТЭНа и его последующего перегрева при случайном частичном затенении поверхности солнечной батареи.
Где установить солнечную батарею
Каркасные солнечные модули можно смело устанавливать на крыше, с ее южной стороны. В идеале вначале рассчитывается нужный угол наклона модуля по отношению к горизонту, в зависимости от продолжительности эксплуатации модуля в течение года и географического положения местности, а затем строится крыша с заданным углом наклона кровли.
На поверхности крыши монтируются уже готовые солнечные батареи из МСК, рассчитанные на получение необходимого количества электрической энергии. При этом необходимо предусмотреть запас прочности самой кровли. Она должна быть рассчитана на дополнительный вес солнечных батарей.
Модули солнечные каркасные в дополнительной защите от воздействия окружающей среды и случайных механических повреждений не нуждаются. Напомним, что речь идет о МСК- модулях солнечных каркасных, выпускаемых в нашей стране и имеющих в обязательном порядке сертификат качества.
Они могут работать при влажности100%, выдерживать давление 2000Па, удары града и даже кусков льда, порывы сильного ветра и воздействие ливня. При этом солнечные батареи сохраняют свою работоспособность.
В таблице приведены характеристики к5аркасных солнечных модулей и предполагаемые цены на них.
КАРКАСНЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ МОДУЛИ серии МСК:
С обратной стороны каркасного модуля имеется коробка с клеммами, к которой и подключаются соединительные кабели. Как правило, они имеют двойную изоляцию.
МСБ-модули солнечные бескаркасные
Модули солнечные бескаркасные представляют собой фотоэлементы, установленные на подложку из текстолита и защищенные от воздействия окружающей среды при помощи прозрачной пленки ПЭТ, беспрепятственно пропускающей солнечный свет.
В принципе, они могут иметь любую мощность, так же, как и модули МСК. Но бескаркасные модули менее долговечны и не так прочны, как модули МСК. Они больше предназначены для туристов или для непродолжительного использования.
Как правило, МСБ модули имеют такие же технические характеристики, как и МСК, но при этом стоят почти в два раза меньше, и имеют небольшой вес. Например, вес модуля размером 425х425 составляет всего 300 граммов.
Производители предлагают бескаркасные модули с жестким основанием или с тканевой подложкой. Есть варианты крепления модуля на пластмассовой панели, что позволяет избежать изгиба модуля, неизменно возникающего при увеличении его мощности, а, значит, и размера.
Небольшой изгиб модуля допустим, но все же нежелателен.
Клеммной коробки у бескаркасных модулей нет. Контакты для попключения соединительных проводов могут выводиться на тыльную или лицевую сторону. При работе с БСК модулями нужно беречь их от повреждения или изгиба.
Как правило, о монтажа и постоянной установке речь не идет. Модули используются по енеобходимости, располагаясь более выгодно по отношению к солнцу, а после работы просто убираются на хранение.
Модули могут использоваться в диапазоне температуо от -50 до +75 градусов Цельсия. К ним можно подключать электрические приборы на прямую, но все же лучше использовать их для зарядкии аккумулятора.
