Солнечная электростанция (история реализации одной идеи от ее зарождения, до сборки и эксплуатации в реальных условиях)

Назад

Хочу поделиться своим проектом по созданию в домашних условиях солнечной электростанции. На момент написания статья являюсь обладателем 3-х панелей, суммарной мощностью более 100 Вт. Первая панель было собрана мной в августе 2017 г, а вторая и третья панель были собраны в июне 2018 г. Первая панель уже отработала более 3-х лет.
Изучив просторы интернета по теме солнечной энергетики, я собрал для себя свой список того, из чего я планирую изготовить солнечную панель, какой она будет мощности. Раньше с выбором тех или иных запчастей, например солнечных элементов, были трудности с приобретением. Либо их нельзя было найти, либо они стоили очень дорого. Сейчас же когда есть такие сайты как «алиэкспресс» – это не проблема, достать можно все что угодно, главное четко понимать, что вы хотите собрать и в какую сумму это может вылиться. Обращаю внимание, что все цены указаны на конец 2020г, я же закупался в 2017-2018гг, и цены по каждой позиции были примерно на 30% дешевле.

Чтобы собрать солнечную панель нужно:

- определиться с солнечными элементами (габариты, выдаваемая мощность). Для первой панели я посчитал использовать элементы с «алиэкспресс» с габаритами 125х125мм и мощностью 2.7Вт каждая. Сами солнечные элементы очень тоненькие и очень хрупкие, поэтому нужно заказывать с небольшим запасом, на случай брака или что-то пойдет не по плану. А всего в батарее будет 28 штук, что в сумме выдаст почти 17-18В и до 75Вт. Да эта мощность в моем случае будет не достижима, из-за угла расположения солнечной панели по отношению к солнцу (я собираюсь ее вешать на стену сарая, а не на крышу), но если она выдаст хотя бы 25-30Вт – мне этого для начала будет более чем достаточно;

- определиться с материалом для изготовления каркаса солнечной панели. Я использовал алюминиевые уголки;

- определиться с материалом, на который будут приклеиваться солнечные элементы: обычное стекло, оргстекло или прочие светопропускающие материалы. В моем случае это было оргстекло толщиной 5 мм. Спустя несколько лет могу сказать одно – это дорого, а по функционалу уступает обычному стеклу (хуже охлаждение элементов и со временем оргстекло тускнеет или царапается);

- каким клеем будут фиксироваться солнечные элементы, например на стекле. Это самый важный вопрос, т.к. от этого зависит долговечность получившейся солнечной панели. Производители рекомендуют использовать специальные компаунды (инкапсульнты). Я нашел для себя экспериментальным путем другой вариант – фиксировать элементы на стекле скотчем, а потом сверху залить клеем VGT. Он по консистенции белый, а когда высыхает становится прозрачным. Когда высыхает надежно фиксирует элементы и не так подвержен растяжению при нагревании как например прозрачный герметик. Нагревание же происходит солнечных элементов до 80-120 гр С, это надо учитывать и от него никуда не деться, потому лучше использовать обычное стекло – оно лучше отводит тепло;

- аккумуляторная батарея на 12В. Количество аккумуляторов выбирают исходя из мощности солнечной панели и примерно 5-6 часового солнечного дня. АКБ является также дорогой частью солнечной системы и от правильности подбора зависит их срок службы. В моем случае это 2 одинаковых АКБ на 12В и 12Ач каждый. При параллельном соединении АКБ чтобы они дольше служили, они должны иметь одинаковые параметры, и желательно одного производителя;

- контроллер на 12/24В. На «алиэкспрессе» был куплен обычный контроллер на 12/24В и до 20 А – так сказать с запасом;

- провода, лучше медные. От контроллера до АКБ минимум на 4мм2;

- предохранители с выключателями для отсечки в случает КЗ линии с нагрузкой и линии от АКБ.

Ниже представлена схема солнечной панели

Первым делом к лицевой стороне солнечных элементов припаиваются шинки. Длина каждой шинки примерно равна длине каждого элемента умноженная на 2. Лучше изготовить специальный шаблон, куда будут укладываться солнечные элементы для припаивания шинок – так будет проще. После этого все элементы выкладываются на стекло согласно схеме их расположения. Между элементами делаются зазоры по 5-10 мм.

Лицевая сторона элемента "синяя" имеет отрицательный полюс, обратная сторона положительный полюс. Элементы размещаются таким образом, чтобы шинки от элемента с контакта «-» припаивались к контакту «+» следующего элемента, и так делается для всех 28 элементов. Т.е. в итоге должно с батареи выходить 2 провода: «+» и «-». На вывод «+» припаивается диод «Шотке», для того, чтобы в ночное время, вся накопленная энергия в АКБ не уходила обратно через солнечные элементы (нагрев).

Далее фиксируем все элементы на стекле при помощи скотча, а затем при помощи клея (компаунда или специального термостойкого герметика). Я использовал специальный прозрачный клей VGT.
В солнечный день при перпендикулярном расположении солнечной панели к солнечным лучам в «холостом режиме» на выводах «+» и «-» удалось получить до 18-19В и до 4А.

Далее нужно подключить контроллер. Первым делом к нему подключается на соответствующие выводы, соблюдая полярность АКБ, а затем подключаются выводы солнечной панели и нагрузки. Если подключить сначала солнечную панель, а только потом АКБ - контроллер может выйти из строя. Для подключения какой-либо нагрузки на 12В на контроллере имеются соответствующие выводы. Контроллер снабжен защитой от КЗ. Для подключения системы на 24В, 2 АКБ на 12В соединяются сначала последовательно, а затем крайние выводы с 2-х АКБ подключаются к контроллеру. Т.е. контроллер сам определяет на сколько вольт будет функционировать система, согласно напряжению на АКБ. Соответственно, если АКБ предусматривается на 24В, то с солнечных панелей должно приходить 25-28В. Если меньше - заряд производиться не будет.

В последствии я собрал еще 2 панели, но количество элементов в них было отличное от первой – по 18 шт.

Это дало 10,5В и до 4А с каждой панели. Но возникла проблема, т.к. параллельно соединять панели, выдающие разное напряжение нельзя. В моем случае первая панель выдавала 18В, а две вторы по 10,5В. Единственный вариант – это соединение последовательно. В итоге при данном соединении на выходе с панелей получилось до 38В, что многовато для моего контроллера т.к. он рассчитан на 12 или 24 В. Пришлось заказывать на «алиэкспресс» специальный понижающий преобразователь DC-DC, рассчитанный на напряжения до 40В. С помощью него я понизил напряжение до 18В и завел на контроллер. Можно было конечно перевести всю систему на 24В, но я планировал подключать нагрузку на 12В без применения дополнительных преобразователей, хотя система на 24В была бы более эффективной.

Фото солнечных панелей, установленных на стене сарая спустя 3 года.

Все работает. Спасибо!

Автор: admin| E-mail: svdniko@mail.ru| Дата/время: 19.10.2020 / 10:07:54| Просмотры: 2018

Редактировать

www.xtechonline.ru/mail: svdniko@mail.ru © 2020