Схема устройства солнечной батареи и принцип работы. Схема солнечной батареи
Схема светильника на солнечной батарее: схемы и характеристики
Любое электронное и электротехническое устройство обладает определенными техническими характеристиками, которые зависят от компонентов, из которых они собраны.
В зависимости от используемых электронных частей, которые могут различаться по своим параметрам, при одинаковой электрической схеме устройства, в результате можно получить различные технические характеристики, определяющие возможность его использования.
Схема садового светильника
Конструктивно, садовый светильник, работающий на солнечной батарее, состоит из следующих частей:
- Корпус – может быть различной конструкции, в зависимости от способа установки, материала, используемого при изготовлении и его предназначения.
- Солнечная батарея – является источником питания электрического аппарата.
- Источник света – электрическая лампа, как правило малой мощности (светодиод) и значительным световым потоком.
- Устройства автоматики – датчики освещенности и движения, обеспечивают включение в темное время суток и при попадании движущегося объекта в зону охвата датчика, соответственно.
- Аккумулятор (АКБ) – является накопителем электрической энергии, обеспечивающей работу источника света.
- Электронный блок (контроллер) – отвечает за режим заряда аккумулятора и работу источника света.
- Коммутационный аппарат – служит для отключения прибора, когда нет необходимости в его работе.
Схематически, садовый светильник, работающего на солнечной батарее, выглядит следующим образом: 
На данном рисунке коммутационные устройства и средства автоматики не указаны. Принцип работы основан на преобразовании солнечной энергии в электрическую, которое происходит внутри фотоэлементов, являющихся основой солнечной батареи.
Все элементы – АКБ, контроллер и источники света, помещаются в общий корпус, солнечная панель может в него встраиваться или быть выносной, в соответствии с конструкцией конкретной модели.
Схема светодиодного светильника
Схема светильника, у которого в качестве источника света, используются светодиоды, аналогична выше приведенной, с той лишь разницей, что при наличии нескольких светодиодов в одном светильнике, появляется возможность создать режим работы устройства, когда в зависимости от заданных параметров, светят лишь часть светодиодов или все их количество.
Простейшая электронная схема подобного устройства, может выглядеть следующим образом: 
Работа светодиодов осуществляется от аккумуляторов, которые заряжаются от солнечной батареи. Стабилизаторы, диоды и катушки индуктивности, обеспечивают требуемые параметры напряжения в цепях питания и зарядки. Светодиоды светятся одновременно, при достаточном заряде аккумуляторных батарей.
Схема китайского светильника
Среди товаров, в конструкции которых предусмотрено электроснабжение электрических компонентов от солнечной батареи, большая доля принадлежит продукции китайских производителей, это относятся и к солнечным светильникам.
Схема подобных устройств может быть различна, в зависимости от требований, предъявляемых к конкретной модели. Принципиальная схема и внешний вид одной из моделей таких устройств, а именно — Solar Garden Light, приведены ниже. 
В данной схеме предусмотрена установка выключателя, который позволяет выключать источник света в дневное время и включать, по мере необходимости. 
Данная модель, изготавливается в виде «светильника на ножке», что позволяет ее устанавливать в любом удобном для эксплуатации месте и переустанавливать, по мере необходимости.
Внешний вид плафона и материал из которого он изготовлен, а также материал «ножки», могут быть различны, что отражается на стоимости, но не на технических характеристиках устройства.
Понравилась статья? Поделись с друзьями!
alter220.ru
Схема устройства солнечной батареи и принцип работы
Альтернативные источники энергии, преобразующие солнечный свет в электричество, становятся все более востребованными в быту и промышленности. Они используются в авиации, космических разработках, электронике, для создания экологически безопасного транспорта. Но самой перспективной считается отрасль энергообеспечения зданий: питание бытовых приборов и системы отопления дома, нагрев горячей воды. К преимуществам относят: независимость от времени года и коммунальных служб, возможность аккумулирования запаса энергии, надежность и долгий срок службы. Но для достижения максимального эффекта от применения важно знать принцип действия батарей и соблюдать условия их монтажа и эксплуатации.
Оглавление:
- Конструкция и виды
- Как это работает?
- Методы улучшения эффективности функционирования
Описание устройства, разновидности
Фотоэлектрические преобразователи или солнечные аккумулирующие батареи представляют собой пластину со свойствами полупроводника, вырабатывающую постоянный ток при попадании на нее световых лучей. Основой может быть кремний (наиболее распространенный вид) и его соединения с медью, галлием, кадмием, индием, амфорные, органические или химические фотоэлементы, полимерная пленка.
Каждый материал имеет свой коэффициент ФЭП солнечных лучей (от 5 до 30 %) и, как следствие — вырабатывает определенную мощность при равной интенсивности светового потока. Многое зависит от площади батареи, одиночный кристалл полупроводника производит незначительное количество энергии, в среднем для получения 0,15 кВт потребуется 1 м2 панели. Исключение составляют инновационные многослойные полимерные соединения (монокристаллы), их КПД достигает 30 %, но эта технология еще недоступна рядовому потребителю.
Помимо пластины, в схему солнечной батареи входят вспомогательные приборы (для передачи, распределения и аккумулирования энергии):
- Инвертор или преобразователь постоянного тока.
- Накопитель для бесперебойной работы системы в ночное время или в пасмурную погоду.
- Стабилизатор напряжения.
- Контроллер для отслеживания заряда.
В зависимости от площади используются миниатюрные маломощные батареи (до 10 Вт) либо большие стационарные панели. Первые относятся к переносным (популярны для зарядки ноутбука, калькулятора, мобильных устройств). Вторые чаще служат для энергоснабжения и отопления дома, размещаются обычно на крыше. Так как мощность батарей полностью пропорциональна солнечной интенсивности, стало целесообразным размещать отслеживающие панели (изменяющие угол расположения, в зависимости от движения Солнца). Толщина вариантов из полупроводника незначительна (от 10 мкм до 10 см), но с учетом вспомогательных приборов модули весят больше, что учитывается при просчете нагрузки на стропила и поверхность крыши.
Принцип фотоэлектрического преобразования
Для того чтобы понять как работает солнечная батарея, следует вспомнить школьный курс физики. При попадании света на пластину из двух слоев полупроводников разной проводимости возникает эффект p-n перехода, электроны из катода покидают свои атомы и захватываются на уровне анода. При подключении в схему нагрузки (аккумулятора) они отдают свою положительно заряженную энергию и возвращаются в n-слой. Это явление более известно как «внешний фотоэффект», а двухслойная пластина как «фотоэлемент». Чаще всего применяется один и тот же материал: базовый полупроводник с определенным типом проводимости покрывается слоем с противоположным зарядом, но с высокой концентрацией легирующих примесей.
Этот принцип работы солнечных батарей неизменен с момента открытия эффекта; именно на границе зон осуществляется электронно-дырочный переход. При воздействии солнечных лучей в обоих направлениях проходит движение разнозаряженных частиц, при замыкании контура ФЭП они осуществляют работу на нагрузку. Для полноценной передачи (сбора и отвода электронов) используется контактная система (внешняя сторона батареи напоминает сетку или гребенку, а тыльная обычно сплошная). Чем выше площадь p-n перехода и коэффициент фотоэлектрического преобразования полупроводника, тем большую мощность производит устройство. Физическое явление и принцип работы не зависят от температуры воздуха, важна лишь интенсивность солнечного света. Как следствие, на величину КПД панели оказывают влияние погодные условия, климат, сезон, географическая широта.
Способы повысить эффективность батареи
Даже в средней полосе России установка солнечных аккумуляторов окупается за 3–5 лет, ведь лучи абсолютно бесплатны и доступны круглый год. Но для полноценного отопления дома в 100 м2 полезной площади потребуется около 30 м2 панелей. Для усиления принципа фотоэффекта рекомендуется провести следующие работы:
- Разместить батареи на южной стороне под углом не менее 30°.
- Не монтировать солнечные панели под тенью высоких деревьев.
- Раз в 2 года очищать поверхность от грязи.
- Установить отслеживающие солнечный свет системы.
Полностью отказываться от внешнего энергоснабжения не стоит, даже современные комплексы не способны аккумулировать достаточное количество энергии для полноценного обеспечения здания при длительной непогоде. Лучше всего использовать их как часть комбинированной системы.
termoframe.ru
Схема подключения солнечных батарей (между собой и в энергосистему дома)
Подключение солнечных батарей нередко вызывает определенные вопросы, особенно когда требуется соединить несколько модулей. Кажется, что это очень сложный процесс, требующий специфических знаний. А на самом деле схема подключения очень проста, ее легко реализовать и собрать фотобатарею нужной мощности.
Существует три варианта включения батарей в общую цепь. Это последовательное, параллельное и смешанное (последовательно-параллельное) соединения.
Параллельное соединение
В этом случае одноименные клеммы двух модулей соединяются между собой («плюс» с «плюсом», «минус» - с «минусом»). Далее от клемм одного из фотомодулей выводятся провода, которые и подключаются или к контроллеру заряда, или непосредственно к аккумулятору. Таким образом, можно объединять любое количество солнечных батарей, главное – соединять друг с другом только одноименные клеммы.
Последовательное соединение
Эта схема подразумевает соединение «плюса» первого модуля с «минусом» второго, и вывод внешних проводов от «минуса» первого фотомодуля и «плюса» второго. Здесь также не имеет значения, сколько солнечных панелей будет объединено в одну батарею. Главное – не нарушить принцип. «Плюс» первого на «минус» второго, «плюс» второго на «минус» третьего, «плюс» третьего на «минус» четвертого и т.д. Провода от незадействованных клемм («минус» первого модуля и «плюс» последнего) выводятся на контроллер или аккумулятор.
Последовательно-параллельное соединение
Нередко используется и смешанная схема подключения. В этом случае для начала нужно собрать две группы параллельно соединенных модулей (объединив одноименные клеммы), а затем соединить их между собой последовательно так, как будто это единичные модули, а не группы. Количество групп (равно как и число батарей в них) может быть любым.
Зачем нужны разные соединения
Разные способы коммутации необходимы для получения нужных выходных параметров. К примеру, если требуется обеспечить мощность в 160 Вт и напряжение 12 В, а мощность одной солнечной батареи только 80 Вт при требуемых 12 В, то это означает, что нужно параллельно соединить 2 батареи. В итоге напряжение системы не изменится (12 В), а суммарная выходная мощность станет 160 Вт. Если же необходимо получить выходное напряжение не 12 В, а, скажем, 24 В, то в этом случае применяется последовательное соединение двух модулей. Смешанная схема позволяет регулировать оба параметра одновременно. Таким образом, используя разные типы коммутации можно собрать солнечную электростанцию с оптимально подходящими для работы характеристиками.
Подключение к энергосистеме дома
Что же касается интеграции собранного гелибатареи в энергосистему частного дома, то здесь есть несколько вариантов. Так, самой востребованной является схема с использованием контроллера заряда, батарейного инвертора и аккумуляторных батарей. Напряжение от гелиополя сначала направляется на заряд АКБ и лишь после этого передается на нагрузку.
Нагрузку, как правило, подразделяют на 2 категории: резервируемую (холодильники, газовые котлы, аварийное освещение и т.д.) и не резервируемую (обычное освещение, компьютер и пр.). Потребляемая мощность резервируемых приборов может быть любой, но длительность их автономной работы определяется емкостью АКБ.
Благодаря наличию особого батарейного инвертора становится возможной передача электричества на нагрузки в том случае, если напряжение на АКБ превышает заданное значение. При этом потребители могут запитываться от гелиоэнергии даже при наличии напряжения в центральной электросети. Таким образом, существенно уменьшается внешнее энергопотребление дома.
При отключении центральной сети инвертор запитает резервируемую нагрузку от АКБ. Если гелиополе в это время производит энергию, то инвертор использует и ее. Излишки солнечной энергии, не расходуемые на нагрузку, пойдут на зарядку АКБ. Данная схема отлично подходит для обеспечения автономного энергоснабжения, она работает и при отсутствии центрального напряжения питания. Но при этом не резервируемая нагрузка будет запитываться только от солнца (по остаточной технологии), приоритетными являются резервируемые потребители.
Если же планируется использовать гелиополе лишь для снижения энергопотребления из внешней сети, то можно воспользоваться более простой и дешевой схемой. Она гораздо выгоднее при редких и кратковременных отключениях электричества. Днем гелиополе снабжает энергией потребителей, если этого недостаточно, то электричество забирается из внешней сети. Но при отключении централизованного питания инвертор выключится и солнечная энергия не будет использоваться. Резервируемая нагрузка будет питаться от АКБ.
solarb.ru
Схема солнечной батареи: принцип работы и подключение
Стоимость электрической энергии постоянно увеличивается. Поэтому, в современных условиях, все большую актуальность приобретают различные виды альтернативных источников энергии. Среди них, ведущую роль играет схема солнечной батареи, которая широко используется для загородных домов и в некоторых видах производства. Очень многие успешно собирают эти схемы своими руками, что совсем несложно, зная общие принципы работы таких устройств.
Принцип работы
Прежде чем собирать систему солнечных батарей, необходимо точно знать, порядок ее работы.
Основной принцип действия заключается в индивидуальных свойствах р и н полупроводников, соединенных в единое целое. Образуется, так называемый р-н переход, расположенный на границе, разделяющей эти полупроводники.
При воздействии на батарею солнечных лучей, происходит накопление положительных и отрицательных плавающих нагрузок с обеих сторон конкретного полупроводникового р-н перехода. Происходит генерация напряжения с последующим развитием магнитного поля. Таким образом, мощность полученного тока находится в зависимости от количества солнечных лучей, а само преобразование можно сделать фиксированным и регулируемым.
Сборка и подключение схемы
Готовые панели необходимо аккуратно соединить между собой. Сама схема солнечной батареи предполагает правильное соединение положительных и отрицательных контактов.
Собранные конструкции устанавливаются в корпус, затем, поверх них монтируется оргстекло. Предварительно, необходимо использовать диод Шоттки с чувствительным элементом, проводящим тепло. Данный диод выступает в роли блокирующего агента, обеспечивающего защиту батарей при возможных перепадах напряжения. С его помощью прекращается подача питания к устройству при недостатке мощности электрических сетей.
В результате, зарядка будет продолжаться даже при отсутствии питания. После того, как установлен диод, оргстекло устанавливается поверх корпуса и закрепляется винтами. Провод, выходящий из солнечной панели, подключается к проводу, питающему дом и к другим элементам системы.
Самое главное, не нарушать последовательность при сборке. Если хотя бы один элемент будет неправильно подключен, то нарушится работа всей системы. Поэтому, перед началом сборки, нужно внимательно изучить все операции, особенно те, которые напрямую касаются общей схемы солнечной батареи.
electric-220.ru
Схема солнечных батарей - постоянная составляющая любой автономной установки
Содержание:
- Что такое фотопластины и как устроены световые панели?
- Состав всех автономных световых схем
- Принцип работы и назначение основных элементов световой установки
- Совершенство без сложностей
Современные люди не мыслят себя без новых гаджетов и устройств. Ежедневно многие из нас сталкиваются с нехваткой заряда телефона или ноутбука. К счастью на помощь приходят современные зарядки, в том числе самые и прогрессивные на солнечных элементах. Немало способствовало этому достаточно простая схема солнечных батарей и не замысловатый принцип работы абсолютно любых световых источников.
Что такое фотопластины и как устроены световые панели?
Как устроена солнечная батарея вполне понятно даже школьнику. Взрослый же человек в состоянии не только понять принцип работы, но и применить это уникальное по своим свойствам изобретение себе во благо.
Любая электрическая солнечная батарея это ничто иное как набор фотопластинок помещенных в полностью герметичный корпус, предотвращающий загрязнение и любое механическое воздействие. Эти фото ячейки под действием солнечных лучей начинают вырабатывать некоторое значение электрического тока. Объединенные в группы, такие фотоэлементы образуют всем известную солнечную батарею.
На сегодняшний день известны три основных типа фотоэлементов:
- поликристаллические,
- монокристаллические,
- тонкопленочные.
Самым востребованными являются солнечные батареи изготовленные из монокристаллов. Благодаря своей более однородной структуре, по сравнению с остальными, монокристаллические батареи имеют самые высокие показатели по выработке и сроку службы среди всех приведенных аналогов.
Состав всех автономных световых схем
Применение монокристаллических панелей более чем обширное. Начиная от самого обычного фонарика или уличного фонаря и заканчивая промышленными объектами на крайнем севере. Причем самое интересное в том, что схема обычного фонарика и промышленных аналогов абсолютно одинаковы. Отличие только лишь в размерах.
Каждая солнечная батарея включает в себя следующие компоненты:
- световые панели из фотокристаллов,
- инвертор,
- аккумуляторные батареи,
- контроллер.
Читайте также:
Принцип работы и назначение основных элементов световой установки
Назначение самих панелей не вызывает вопросов. В то время как даже аккумуляторные батареи у многих вызывают недоумение и вопрос об их назначении.
Накопительные аккумуляторы нужны для того чтобы создавать необходимый запас электроэнергии для того чтобы воспользоваться ею в темное время суток, или в те дни когда солнце закрыто тучами или облаками и нормальная выработка тока затруднена.
Инвертор - устройство, преобразующее полученный в солнечных батареях заряд в подходящую для большинства электроприборов энергию. Без этого компонента приборы не только не смогут принимать ток, но и могут попросту сгореть.
И последнее, но пожалуй самое важное, это контролер или так называемый головной мозг всей схемы. Именно с его участием схема работает как часы. Модуль управления позволяет вовремя переходить с солнечных панелей на аккумуляторы и наоборот, для того чтобы объект снабжаемый альтернативной энергией не заметил перехода и продолжал функционировать в штатном режиме.
Также с помощью контроллера происходит отключение зарядки аккумуляторов в тот момент, когда их емкость приближается к максимальной. Это помогает сохранить работоспособность аккумуляторов длительное время, предупредив их перезарядку, так как избыточная электрическая энергия может погубить накопительное устройство.
Совершенство без сложностей
Проводя аналогию с любыми прототипами, солнечные батареи опровергают утверждение о том, что с каждым годом любые устройства получают большую производительность исключительно за счет применения более сложных компонентов.
Работы по увеличению производительности световых устройств ведутся в основном с повышением качества фотокристаллов, что не подразумевает усложнение конструкции или добавления дополнительных компонентов системы. Принципиальная схема как абсолютно новой, так и устаревшей установки по добыче электричества с помощью света, так и остается не сложнее схемы обычного фонарика.
Это лишний раз доказывает и заставляет обратить внимание именно на солнечную энергетику, как на основной источник энергии в будущем человечества.
Читайте также:
Похожие публикации:Подписаться на рассылку
Подписатьсяekobatarei.ru
Принцип работы и схема подключения солнечных батарей
Солнце — бесплатный источник энергии, способный обеспечить электричеством целые города. Это один из самых доступных ресурсов, которые можно применять практически везде. О солнечных батареях заговорили еще в прошлом веке, а впервые фотоэффект отрыл А.Г. Столетов 26 февраля 1888 г. Энергию нашей звезды используют промышленно и стационарно: снабжают электричеством целые кварталы, загородные дома, освещают беседки, тем более, что устройство бытовых солнечных батарей довольно простое.
Что представляет собой бытовая солнечная батарея?
Чтобы понять, подходит ли гелиостанция для ваших нужд, надо понимать, что такое бытовая солнечная батарея. Само устройство состоит из:
- солнечных панелей
- контроллера
- аккумулятора
- инвертора
Если устройство предназначено для отопления дома, в комплект будут также включены:
- бак
- насос
- комплект автоматики
Солнечные панели — прямоугольники 1х2 м либо 1,8х1,9 м. Для обеспечения электричеством частного дома с 4-мя жильцами надо 8 панелей (1х2 м) либо 5 панелей (1,8х1,9 м). Устанавливают модули на крышу с солнечной стороны. Угол наклона крыши 45° с горизонтом. Существуют вращающиеся солнечные модули. Принцип работы солнечной батареи с поворотным механизмом аналогичен стационарной, но панели поворачиваются вслед за солнцем благодаря фоточувствительным датчикам. Стоимость их выше, но КПД достигает 40%.
Конструкция стандартных солнечных батарей следующая. Фотоэлектропреобразователь состоит из 2 слоев n и p типа. n-слой изготавливают на основе кремния и фосфора, что приводит к избытку электронов. p-слой делают из кремния и бора, в результате чего образуется избыток положительных зарядов («дыр»). Слои помещают между электродов в таком порядке:
- покрытие против бликов
- катод (электрод с отрицательным зарядом)
- n-слой
- тонкий разделительный слой, препятствующий свободному переходу заряженных частиц между слоями
- p-слой
- анод (электрод с положительным зарядом)
Фотоэлектрические модули производят с поликристаллической и монокристаллической структурами. Первые отличаются большим КПД и высокой стоимостью. Вторые – дешевле, но менее эффективны. Мощности поликристаллических достаточно для освещения/отопления дома. Монокристаллические используются для генерации малых порций электричества (в качестве резервного источника энергии). Существуют гибкие солнечные батареи на основе аморфного кремния. Технология находится в процессе модернизации, т.к. КПД аморфной батареи не превышает 5%.
Принцип работы солнечных батарей
Принцип работы солнечных батарей следующий. Поток света падают на слой полупроводника, выбивая из него электроны. Снабженные дополнительной энергией электроны, проскакивают через разделительный слой, попадая в p-слой; дырки перескакивают в n-слой. Это приводит к образованию разности потенциалов т.е. постоянному напряжению. Если к такому модулю подключить нагрузку, по цепи пойдет постоянный электрический ток напряжением 12 В или 24 В.
Важно! Постоянный ток годится лишь для питания светодиодов. Если нагрузка — электрические приборы перед ней включают инвертер — устройство для преобразования постоянного тока в 12 В или 24 В в переменный напряжением 220В.
Напряжение, образующееся на фотоэлектрическом элементе, подается на контроллер. Его назначение – распределение энергии, полученной от солнечных панелей. В зависимости от потребления, контроллер направляет поток заряженных частиц на нагрузку либо в аккумуляторы. Различают контроллеры:
- On\Off – блокирует поступление тока в аккумулятор при достижении 100% заряда, устаревшая модель
- ШИМ – заряжает аккумуляторы на 100%, автоматически переключая режимы заряда, потери энергии до 40%
- MPPT – смарт устройство, распределяющее напряжение между потребителем и аккумулятором путем сравнения напряжений в каждый из моментов времени до полной зарядки АКБ; имеет максимальное КПД
Принцип работы подключения: с контроллера часть энергии поступает в аккумулятор. Другая часть напряжения идет напрямую на инвертер, далее потребителю. С аккумулятора ток проходит через инвертер, далее подается потребителю. Аккумулятор и инвертер заземляют. Кратко, соединение солнечных батарей таково:
- солнечная панель
- контроллер
- аккумулятор
- инвертер
- резервируемая нагрузка (холодильник, водяной насос, отопительная система, камеры видеонаблюдения, аварийные осветительные приборы)
- не резервируемая нагрузка (прочие электроприборы и освещение, не влияющие на жизнеобеспечение)
Возможна схема подключения солнечных батарей без аккумулятора. В этом случае, ток от фотоэлектрических панелей добавляется в сеть переменного тока от магистрального подключения. В первую очередь расходуется электричество от солнечной батареи, но при отключении магистрального тока, использование солнечной установки не возможно.
Схема подключения солнечных батарей
Существует 2 способа, как можно подключить солнечную панель: параллельный и последовательный. При параллельном соединении, положительную клемму одного модуля соединяют с положительной клеммой другого, отрицательную – с отрицательной. Так соединяют необходимое количество элементов. Последний проводами соединяют с контроллером. Параллельное соединение дает напряжение в 220 В, но увеличивает выходную мощность.
Рассмотрим, как подключить солнечную батарею, если необходимо снять большее напряжение (например, 24 В). Для этого используется последовательное соединение солнечных модулей. В этом случае панели между собой соединяют так: положительную клемму первого модуля подключают к отрицательной клемме второго модуля. Такое подключение допускает любое количество элементов. Оставшиеся свободные провода выводят на контроллер. Как и при параллельном способе, последовательно подключать элементы не сложно.
Существует иной способ, подключения солнечной батареи. Последовательно-параллельный метод — комбинация из последовательно соединенных параллельным соединением групп элементов. Принцип работы данной схемы подключения аналогичен прочим, но позволяет одновременно регулировать выходную мощность и выходное напряжение.
Подключая солнечные батареи, необходимо купить подходящий аккумулятор. Если их несколько, устройства объединяют в цепи:
- параллельно, что сохраняет величину напряжения и увеличит емкость
- последовательно, что не дает увеличение емкости, но напряжение системы будет складываться из напряжения всех аккумуляторов
- последовательно-параллельно — параллельное включение аккумуляторов внутри групп с дальнейшим последовательным подключением этих групп; данная схема увеличивает емкость (она равна суммарной емкости параллельно подключенных аккумуляторов) и напряжение (суммарное напряжение складывается из напряжений всех подключенных последовательно групп)
Аккумуляторы для гелиостанций должны отвечать ряду требований:
- простота эксплуатации
- широкий диапазон рабочих температур
- способность переносить большое количество разрядов/зарядов
- должны быть адаптированы для заряда током большой мощности
- низкий уровень саморазряда
- большая емкость (минимальная емкость должна быть равна количеству заряда, достаточному для поддержания резервируемых нагрузок в течение 4 часов+35% от этой емкости)
В зависимости от устройства аккумуляторы подразделяются на:
- АСБ (автомобильные) применяются в основном для маломощного уличного освещения, выделяют вредные вещества (устанавливаются только в обособленных от жилья, хорошо вентилируемых помещениях) и быстро выходят из строя
- литий-железо-фосфатные – энергоемкие, но дорогие; плохо переносят перегрев; в гелиосистемах применяются редко
- свинцово-кислотные с жидким электролитом – долговечны, надежны, дорогие; подходят для мощных систем
- свинцово-кислотные AGM (вместо жидкого электролита, стекловолокно пропитанное электролитом) – долговечнее обычных кислотных, заряжаются малыми токами, чувствительны к избыточному заряду, требует наличие смарт-контроллера
- свинцово-кислотные GEL (серная кислота находится в связном состоянии благодаря оксиду кремния) – аналогичны AGM
- щелочные – выдерживают глубокий заряд большими токами, но систематически теряют емкость.
Гелиосистемы не имеют повсеместного распространения, из-за высокой цены. Но ученые ведут разработки, направленные на удешевление конструкций и широкое внедрение станций, принцип работы которых основан на использовании энергии солнца. Принцип действия солнечных батарей позволяет применять их в качестве основного или дополнительного источника энергии практически в любой точке планеты.
svetuvas.ru
Схемы солнечных батарей
Помимо подключение солнечных батарей между собой, прежде стоит рассмотреть схему общего подключения системы.
Типичная схема подключения батарей в системе приведена на картинке выше. Как видно на примере, основные её элементы это несколько солнечных батарей, соединенных параллельно, контроллер заряда акб, сами аккумуляторные батареи, инвертор для преобразования тока.
Среди слабеньких альтернативных систем выработки энергии, самыми популярными бывают 12-вольтовые системы с преобразованием в 220 вольт. Чтобы понимать, как работает такая схема, мы рассмотрим элементы поподробнее.
Батареи, поглощающие свет солнца вырабатывают энергию которая направляется по следующей цепи в схеме.
- Контроллер заряда-разряда АКБ, будет следить за напряжением аккумуляторов.
- Аккумулятор, накапливает генерированную электроэнергию.
- Инвертор – преобразовывает 12-24 Вольт в переменные 220, для работы электрооборудования.
Схема подключения работает таким образом, что на входе в аккумуляторную батарею поступает регулируемое контроллером постоянное напряжение 12 или 24 вольт. Далее с помощью инвертора мы получаем сетевое напряжение как в обычной розетке.
Сетевая схема подключения
Сетевая схема подключения солнечных батарей подразумевает соединение домашней электростанции с энергосетью населенного пункта.
По сути система должна отличаться большей мощностью (обычно это от 10- до 30 кВ/ч), поскольку предназначена для продажи излишка ресурса государству.
Принцип работы простой- вся энергия или только излишки, через мощный инвертор и счетчик, отдается в общую сеть. В конце месяца производится дебет - если есть излишки, они автоматически выплачиваются хазяину на карточку.
Такая схема подключения выгодна тем, что при наличии мощной солнечной электростанции, можно не только полностью обеспечить свой дом электроэнергией, но так-же иметь дополнительный пассивный доход. Если долго нет солнечных дней- электричество можно брать с сети привычным способом.
В схему включены мощные сетевые инверторы для фотогальванических систем синхронизированного по частоте и фазе типа. Их применяют в системах бесперебойного питания, обеспечивая полную независимость потребителя от нестабильной работы сети энергоснабжения.
Сетевые подразделяются на типы: прямой и гибридный. Обыкновенные- могут работать одновременно с централизованной сетью подачи электроэнергии, не требуют наличия аккумуляторов. Гибридный инвертор — может работать в обоих случаях.
Хотя такая схема требует серьезных вложений, она очень популярна в европе, набирает обороты в нашей стане.
Схемы соединения солнечных батарей
Для работы солнечной системы панелей для дома, применяют различные варианты подключения батарей в зависимости от их количества, мощности. Преобразование тока происходит в батареях, которые сформированы в определенные группы.
Ниже представлена принципиальная схема последовательного подключения солнечных батарей.
Последовательное соединение солнечных батарей в группы, применяется в случаях, когда вам нужно поднять уровень напряжения, не изменяя мощности на одном уровне.
К примеру: если подключить два модуля мощностью по 200Вт с напряжением 12В, в итоге мы получим солнечный PV-массив 200Вт. напряжением 24В.
Важно!!! Стоит подчеркнуть, что схема соединения солнечных батарей в 24В - требует наличие точно такого 24В соединения аккумуляторного блока.
Параллельное соединение солнечных панелей
Параллельная схема удобна в случае, когда в силу различных причин, нужно оставить напряжение батарей согласно заводским параметрам, но есть необходимость увеличить мощность всего солнечного PV-массива.
К примеру, если взять 2 солнечные батареи мощностью 250Ват с напряжением 24В. Образование группы происходит путем подключения плюсовых проводов друг в друга, а минусовых выводов – во вторую группу. Такими образом, на выходе напряжение остается прежним как и было 24В, однако мощность возрастает в два раза- до 500 Вт.
Параллельно-последовательное подключение
Параллельно-последовательная схема, применяется когда необходимо подключить нестандартные группы батарей, или фотоэлектрические модули разной мощности.
Схема подключения инвертора
Подключение инвертора. При самостоятельной сборке домашней электростанции дома, возникает много текущих вопросов, на один из которых мы решили написать ответ. Чтобы ваша система работала правильно, нужно знать как грамотно подключить инвертор к аккумулятору чтоб ничего не спалить. Особых сложности с подключением акб не должно возникать, стоит только придерживаться основных правил.
Заводом изготовителем настоятельно рекомендуется соблюдать полярность, использовать кабели идущие в комплекте с инвертором. Во избежание больших потерь энергии, нерекомендуется их удлинять.
Во избежание последствий форс-мажорных ситуаций, рекомендуется установить предохранитель или подключать оборудование через автоматический выключатель. При первом подключении инвертора к аккумулятору- вас может несколько напугать характерное искрение - это нормально.
Схема подключения аккумуляторных батарей
Подключение блока АКБ к инвертору. Источники бесперебойного питания (инверторы) работают на различном напряжении постоянного тока от аккумуляторных батарей, которое зависит от параметров завода производителя.
Потому нередко приходится подбирать индивидуальные схемы подключения аккумуляторных блоков под различные мощности используемого оборудования. Для реализации таких потребностей существует несколько вариантов соединения.
solar-batarei.ru
