Автономна система енергопостачання на сонячних батареях здається дуже простий. Адже в ній всього 4 основних компоненти - самі фотоелектричні панелі , акумулятори , контролер заряду і інвертор , Що перетворює низьковольтний постійний струм до побутового стандарту ~ 220В. Однак ця простота оманлива, - тут, як і в будь-якій системі, всі елементи повинні бути збалансовані між собою. Незбалансованість в кращому випадку обернеться невиправданими витратами на невикористаний потенціал, а в гіршому - виходом з ладу самого слабкого елемента і, як наслідок, непрацездатністю всієї системи.
Перш за все слід з'ясувати, яка кількість енергії потрібно від автономної системи. Для цього доведеться визначити пікову миттєву потужність, а також розрахувати дві величини очікуваного добового енергоспоживання - його максимальне і середнє значення.
Пікова миттєва потужність визначається сумарною потужністю всіх енергоспоживачів, які можуть бути включені одночасно, тобто найгіршим випадком з точки зору навантаження на мережу.
Очікуване добове енергоспоживання складніше. Воно залежить від того, в якому режимі планується використовувати створювану автономну систему електропостачання.
Режими автономного електропостачання
1.Повне електропостачання 
Повний електропостачання від сонячних батарей має на увазі повну заміну мережевого електропостачання на автономне без будь-якого обмеження звичного стилю життя. Щоб визначити необхідну кількість енергії, досить поспостерігати за електролічильників або просто подивитися на свої щомісячні платежі за електрику. Щоб повністю відключитися від електромережі але ні в чому не змінювати спосіб життя необхідна система, здатна за місяць видати не менше 600 кВт · год електроенергії при потужності в тривалому режимі не менше 5 кВт, а споживання енергії за добу може досягати 50 кВт · год при середньому значенні від 10 до 20 кВт · год на добу.
2. Комфортне електропостачання
Комфортне електропостачання відрізняється від повного лише винятком самих ненажерливих споживачів-наприклад електронагрівачів, у яких потужність перевищує 2 кВт або середнє енергоспоживання за добу перевищує 4 .. 5 кВт · год. Таким чином, пральні машини, електропраски, хлібопічки, електрочайники та навіть електропідігрів підлоги в санвузлах разом з електробойлер гарячого водопостачання продовжують залишатися в системі, а ось електроплити, електродуховки, конвектори та електропідігрів великих площ виключаються. Що, звичайно, не заважає підключити їх до зовнішньої мережі окремою лінією.
Зазвичай комфортний режим зажадає в середньому від 100 до 250 кВт · год на місяць (середньодобове споживання від 3 до 8 кВт · год) при піковому споживанні до 15 кВт · год на добу, а миттєва споживана потужність в тривалому режимі не перевищує 5 кВт.
3. Помірне електропостачання
Цей режим передбачає помітні зміни в способі життя при збереженні високого рівня комфорту. Втім, список споживачів мало відрізняється від режиму комфортного енергопостачання, за винятком таких необов'язкових елементів, як електрочайники та електропідігрів підлоги. Використання електропідігріву гарячої води теж може бути обмежена. Крім цього, зміни стосуються і часу виконання не надто регулярних, але енергоємних робіт. Щоб заощадити на ємності акумуляторів, такі роботи треба виконувати не вночі і не в похмуру погоду, а в сонячні ясні дні, коли потік сонячної енергії максимальний і частково компенсує розряд акумуляторів, а то, що розрядилася, буде виправлено до настання темряви. До цих робіт, наприклад, відноситься велике прання (особливо в машині-автоматі з підігрівом води), прасування великої кількості білизни, активна робота з потужним електроінструментом і садової електротехнікою і т.п. Якщо виключити регулярних споживачів другої черги (чайник і водонагрівачі), то слід орієнтуватися на щомісячне споживання близько 150 кВт · год при миттєвої споживаної потужності в тривалому режимі до 3 .. 3.5 кВт і пікової потужності до 5 кВт, а очікуване середньодобове споживання становить 4. . 6 кВт · год з можливим максимумом до 11 кВт · год на добу.
4.Базовое електропостачання
В цьому режимі особливості енергоспоживання дуже істотно впливають на стиль життя. Це вплив перш за все полягає в постійному обліку поточного навантаження на автономне енергопостачання і в необхідності почергового включення більш-менш потужних споживачів. Крім того, в цьому режимі слід постійно пам'ятати про економію, зокрема включати світло тільки там, тоді і стільки, де, коли і скільки він дійсно потрібен. Те ж стосується і всіх інших електроприладів. Проте, незважаючи на всі застереження, в цьому режимі все ж можна підтримувати достатній рівень комфорту і використовувати практично всю домашню електротехніку, однак час включення енергоємних споживачів в значній мірі визначається погодою, - все енергоємні роботи слід проводити тільки в сонячні дні і, бажано , до обіду, щоб до вечора заряд акумуляторів відновився до максимуму. В цьому випадку щомісячне споживання приблизно 100 кВт · год при миттєвої споживаної потужності в тривалому режимі близько 1 кВт з піковим споживанням до 2.5 кВт, а в моменти використання електроінструменту - до 4 кВт, при очікуваному середньодобовому споживанні 3 .. 4 кВт · год з максимумом до 7 кВт · год на добу.
5. Аварійне електропостачання
Аварійний режим має на увазі жорстке обмеження потреб, проте на відміну від попередніх випадків, передбачається, що автономна робота в такому режимі триватиме не більше декількох днів поспіль, тому багато енергоємні електроприлади можна взагалі не використовувати до відновлення нормального енергопостачання. Завдання аварійного енергопостачання - забезпечити мінімальні зручності і функціонування найважливіших систем життєзабезпечення будинку.
Отже, в даному варіанті все, що не життєво важливо, вимкнено і не включається, в тому числі не використовується телевізор, а взимку - і холодильник (влітку використання холодильника також передбачається більш обережним і рідкісним, що сприяє економії електрики). В цьому випадку щомісячне споживання складе 50 .. 60 кВт · год при миттєвої споживаної потужності в тривалому режимі приблизно 600 Вт з піковим споживанням до 1.5 кВт (в моменти використання електроінструменту - до 2.5 .. 3 кВт), а очікуване середньодобове споживання становить 1.5. . 2 кВт · год і не перевищує 6 кВт · год, хоча за рахунок рознесення енергоємних робіт на різні дні цілком реально обмежити денний максимум до 3 .. 4 кВт · год.
У кожному конкретному випадку дані треба вважати індивідуально, виходячи з наявної техніки, власних підходів до її використання і сформованих звичок. Однак методика розрахунку та ж сама.
Визначення можливостей Сонця
Отже, потреби в енергії ми тільки що визначили. Тепер треба подивитися, що ж можна отримати від Сонця? Основа такого розрахунку - це дані по потужності сонячного випромінювання з урахуванням погодних умов. Бажано, щоб дані були для різних кутів нахилу панелі , Хоча б для вертикальної і горизонтальної орієнтації.
Найважливішим питанням є вибір кута нахилу панелі. Маючи на увазі можливість цілорічного використання, слід віддати перевагу кут на 15 ° більше географічної широти (до того ж, чим більше нахил, тим менше на панелі будуть затримуватися пил і сніг).
Нахил обраний. Тепер можна приступати до оцінки потенційної продуктивності сонячних батарей , Або, що те ж саме, до оцінки кількості сонячних модулів, необхідних для роботи системи в бажаному режимі. Оцінку слід провести як мінімум для гіршого місяця (для Москви це січень), для більшої частини року (лютий - листопад) і для літнього максимуму (в Москві це липень).
Стандартна інсоляція розраховується для площі в 1 квадратний метр. Однак точна площа елементів сонячної панелі нам не відома. Зате відома її номінальна потужність, яка визначається для засвічення потужністю 1 кВт / м2 при 25 ° С. Цього цілком достатньо. Прийнявши потужність сонячного випромінювання біля поверхні Землі (максимальну інсоляцію) тієї ж самої - що, загалом, відповідає дійсності, - ми отримаємо, що вироблення батареї відноситься до інсоляції квадратного метра також, як потужність батареї відноситься до потужності сонячного випромінювання в земної поверхні в ясну погоду, що припадає на 1 квадратний метр, тобто до 1000 Вт. Помноживши місячну інсоляцію з таблиці на співвідношення потужностей батареї і максимальної інсоляції, можна оцінити вироблення сонячної батареї за цей місяць.
Таким чином, вироблення панелі будемо розраховувати за такою формулою
Eсб = Eінс · Pсб · η / Pінс (1),
де Eсб - вироблення енергії сонячною батареєю; Eінс - місячна інсоляція квадратного метра (з таблиці інсоляції); Pсб - номінальна потужність сонячної батареї; η - ККД інвертора при перетворенні низьковольтного постійної напруги в стандартне (якщо передбачається використовувати низьковольтне напруга безпосередньо, η можна прирівняти до 1, тобто не враховувати); Pінс - максимальна потужність інсоляції квадратного метра земної поверхні (1000 Вт). Інсоляція і бажана вироблення повинні бути в одних і тих же одиницях (або кіловат-годинах, або джоулях).
Відповідно, знаючи місячну інсоляцію, можна оцінити номінальну потужність сонячної батареї, необхідну для забезпечення необхідної місячної вироблення.
Pсб = Pінс · Eсб / (Eінс · η) (2).
Слід зазначити, що, як правило, максимальна потужність сонячної батареї, про яку, власне, і заявляє виробник, із напругою на її виході, на 15 .. 40% перевищує напругу акумуляторних батарей. Більшість недорогих контролерів заряду можуть або підключати навантаження безпосередньо, «просажівая» вихідна напруга батарей набагато нижче оптимального, або просто відсікати цей «надлишок». Тому ці втрати також можна закласти в ККД, зменшивши його на 10 .. 25% (втрати потужності менше втрат напруги, оскільки при підвищеному навантаженні «просідання» напруги компенсується деяким збільшенням струму, хоча і не повністю; точніше значення можна визначити, лише знаючи залежність напруги від струму навантаження для конкретної батареї). Однак існують моделі контролерів, які утримують ці втрати в межах 2 .. 5%.
вибір обладнання
Як вже говорилося, до складу систем електропостачання на сонячних батареях входять наступні типи пристроїв.
1 .Панелі з фотоелектричними елементами .
2. Контролер сонячної батареї , Що забезпечує нормування вихідної напруги батареї, зарядку акумуляторів і (опційно) подачу низьковольтного постійного струму в навантаження.
3. Електрохімічні акумулятори , Що запасають енергію в період її надлишку і подають її в систему в період браку при недостатньому освітленні фотоелементів або при тимчасовому зростанні споживання.
4. інвертор , Що забезпечує перетворення постійного низьковольтного струму від акумуляторів і фотоелементів до побутового або промислового стандарту.
Визначальними критеріями вибору є дві потужності - номінальна потужність сонячної батареї і максимальна потужність навантаження, причому в загальному випадку ці величини можуть мало корелювати один з одним. Скажімо, можна весь літній день заряджати акумулятори від 200-ватної сонячної батареї, повертаючи її слідом за Сонцем і накопичивши 2.5 кВт · год енергії, а ввечері за півгодини витратити їх на зварювання, використовуючи інвертор потужністю 5 кВт.
Але перш ніж вибирати конкретні моделі, слід визначитися з низьковольтних напругою постійного струму, яке буде використовуватися в системі.
Вибір напруги системи
Якщо з вибором вихідної напруги системи все ясно - в Україні це 220 В змінного струму з частотою 50 Гц, то вибір низьковольтної напруги постійного струму, - тобто напруги на вході інвертора, воно ж номінальну напругу блоку акумуляторів і фотоелектричних панелей - набагато ширше. Стандартні потужні акумулятори мають напругу 12 В, часто зустрічаються і 6-вольт «мотоциклетні» варіанти. Нарешті, можна знайти модулі напругою 2 В і зібрати з них батарею на будь-яку напругу, кратне цього кроку. Номінальна вихідна напруга фотоелектричних панелей потужністю від 50 Вт і вище зазвичай або 12, або 24 В, але його також можна нарощувати з відповідним кроком, поєднуючи батареї послідовно.
більшість інверторів розраховані на напругу вхідного постійного струму 12, 24, 48 або 96 В, в залежності від потужності. Справа в тому, що вже для забезпечення потужності в 1 кВт при напрузі 12 В необхідний струм в 83 з гаком ампера! Якщо ж врахувати втрати інвертора, які можуть досягати 15%, то струм впритул наближається до 100 А. Подібні і навіть в 2-3 рази більші струми характерні для автомобільного стартера, але там вони протікають рідко і недовго. Тут же вони повинні текти в тривалому, практично постійному режимі. В результаті перетин дроту повинно бути дуже великим - для мідного дроту не менше 25 мм 2 (діаметр близько 6 мм), - а самі дроти повинні бути якомога більш короткими - не більше метра, а краще постаратися укластися в 20 .. 30 см. В Інакше в них будуть занадто великі втрати енергії, які витрачають на їх нагрівання, який не просто марний, а відверто шкідливий і навіть небезпечний. При потужності 10 кВт струм, відповідно, зросте до 1000 А, а перетин дроту збільшиться вже не в 10, а більш ніж в 20 разів через проблеми з відведенням тепла з середини жили - це буде мідний пруток діаметром майже півтора сантиметра. Навіть просто забезпечити компактне і надійне з'єднання, що дозволяє пропускати через нього настільки потужні струми в перебігу багатьох років, вельми складно. З цих причин виробники інверторів обмежують вхідний струм, споживаний інвертором в режимі номінальної потужності, однією-двома сотнями ампер, і при підвищенні потужності змушені піднімати вхідна напруга.
На відміну від фотоелектричних панелей і акумуляторів , інвертори і контролери не можна каскадировать послідовно, тому їх необхідно вибирати, виходячи з напруги постійного струму по необхідної вихідної потужності інвертора в вищенаведеної таблиці.
В межах 24 В цю напругу безпечно і підходить для номінальної вихідної потужності інвертора в кВт і навіть до кВт-а кВт цілком достатньо практично для всіх споживачів зустрічаються в звичайному домашньому господарстві. .Якщо ж потрібно живити одночасно кілька потужних споживачів то може бути виправдано їх підключення до двох або більше інверторів одночасно-кожного до свого-прі тому що номінальна потужність кожного інвертора не перевищує кВт а вхідна напруга залишається в межах. До речі це дозволить системі продовжувати роботу і в разі раптового виходу з ладу одного з інверторів залишився забезпечить необхідну напругу хоча за потужністю навантаження звичайно потрібно буде стежити ретельніше. І лише тоді коли потужність одного споживача перевищує вихідну потужність одного інвертора доведеться взяти більш потужний інвертор і отже перейти на більш високу напругу постійного струму. З'єднувати таким чином інвертора можна з деякими обмеженнями при монтажі, інакше можливий вихід інвертора з ладу.
вибір інвертора 
Перш за все, обраний інвертор повинен забезпечити необхідну вихідну потужність. Вхідний (низьковольтне) напруга пов'язано з цією потужністю досить тісно. Але крім цього у інверторів є і інші характеристики, на які слід звернути увагу.
По-перше, це форма виробленого струму. Найпростіші моделі виробляють змінний струм трикутної або навіть прямокутної форми (меандр). Такий струм успішно «їдять» лише нагрівальні прилади, що не містять електронних блоків, і лампи розжарювання. Вся інша електротехніка (будь-які електромотори, трансформатори, люмінесцентні та енергозберігаючі лампи та ін.) Від струму подібної форми можуть або вийти з ладу, або не запуститися, або працювати, але дуже погано - при тому, що тестер чесно показує 220 В. Кілька більш прийнятний ток трапецеподібні. На щастя, в даний час інвертори, що виробляють на виході змінний струм таких форм, зустрічаються рідко. Найбільш часто сучасні інвертори видають так званий «модифікований синус», що представляє собою поетапне наближення до синусоїдальної формі. така
форма Струму Цілком успешно «перетравлюється» практично всіма Сучасний побутовими прилаштувати та електроінструментамі, но звук роботи Деяк з них помітно змінюється и становится голосніше, а блоки живлення могут почату помітно «дзвеніті». Щоб усунуті Цю проблему, можна спробуваті використовуват Різні фільтри, что згладжують нерівності Струму. Нарешті, інвертори, що виробляють «чистий синус», видають струм, форма якого дуже близька до ідеального синусу і зазвичай набагато краще, ніж форма струму в громадській електромережі. Єдиний недолік цього класу інверторів - вони трохи крупніше і в півтора-два рази дорожче аналогічних інверторів з «модифікованим синусом».
По-друге, це ККД інвертора. Чим він вищий, тим менше непродуктивні втрати енергії. Більшість сучасних інверторів має ККД більше 90%.
По-третє, це здатність інвертора працювати в режимі зарядки акумуляторів. По суті, такий інвертор в комплекті з акумуляторами цікавий вже сам по собі, - навіть без сонячних батарей він представляє собою джерело безперебійного живлення (UPS) - приблизно такий, які використовуються для комп'ютерів, але потужністю в кілька кіловат і ємністю в кілька кіловат-годин . При роботі з сонячними батареями ця особливість також дуже корисна - вона дозволяє зменшити запас потужності сонячних батарей і ємності акумуляторів для найбільш несприятливу екологічну ситуацію, оскільки при нестачі сонячної енергії акумулятори можна зарядити від зовнішньої мережі або від аварійного генератора.
По-четверте ніж докладніше індикація тим краще. Вельми бажана можливість контролю як вхідної напруги на акумуляторах так і вихідного в розетці. Крім того необхідна наявність захисту від перевантаження і від короткого замикання в навантаженні.
По-п'яте, дуже добре, якщо інвертор допускає короткочасне перевищення номінального навантаження хоча б в півтора-два рази. Це дозволяє використовувати електромотори і нагрівальні прилади, потужність яких дорівнює номінальній потужності інвертора. Справа в тому, що при їх включенні струм на секунду-другу істотно перевищує відповідний номінального режиму. Якщо захист інвертора налаштована строго на його номінальну потужність, то в цей момент вона може спрацювати і не дасть використовувати електроприлад, споживання якого насправді цілком укладається в рамки номінальної потужності за винятком короткого моменту включення.
По-шосте, корисна функція, яка при повному заряді акумулятора підключає до окремої лінії додаткове навантаження, скажімо водонагрівачі. У сонячні дні це дозволяє з користю автоматично утилізувати надлишок енергії і не допускати витрати енергії на другорядні цілі тоді, коли її мало.
І Останнє. За сключеніем якихось особливих випадків, при потужності споживання до 10 кВт набагато зручніше використовувати не трифазне, а однофазну напругу. Це спрощує розведення по будинку і усуває проблеми, пов'язані з розподілом фаз по споживачах. До того ж трифазні інвертори важче знайти, і вони складніше і дорожче, ніж однофазні тієї ж потужності.
вибір акумуляторів
Найбільш широко поширені акумулятори на 12 В, і саме з них зазвичай збираються акумуляторні батареї на будь-яку напругу, кратне цієї величини, в тому числі 24, 48 і 96 В. Акумуляторна батарея системи автономного електропостачання характеризується такими основними параметрами, як робоча ємність, струм заряду і струм розряду.
При робочій напрузі, що перевищує 12 В, кілька акумуляторів з'єднуються послідовно таким чином, щоб сума їх номінальних напруг відповідала необхідному номінальній напрузі блоку. Якщо сили струму або запасу енергії однієї такої збірки не вистачає, то кілька збірок з'єднуються паралельно, поки їх сумарні можливості не досягнуть необхідного порога.
вибір типу
В даний час економічно виправданою альтернативи потужним свинцево кислотних акумуляторів немає. Однак і цей клас акумуляторів має кілька різновидів.
Який акумулятор вибрати гелевий або AGM? Преимущества и Недоліки
Попередній вибір ємності. Робочий і буферний енергозапас
Перш за все необхідно визначитися із загальною енергоємністю блоку акумуляторів. У більшості випадків можна сказати, що робочий енергетичний запас такого блоку слід вибирати приблизно рівним розрахунковому середньодобовим споживанням в мінімально прийнятному режимі. Наприклад, для аварійного режиму це буде 2 кВт · год, для базового - 4 кВт · год, для помірного - 5 кВт · год і т.д.
Розрахунок ємності акумуляторної батареї
Як вибрати ємність окремого акумулятора? Скажімо, 24-вольта блок на 2 кВт · год можна зібрати з восьми 12-вольтів акумуляторів по 50 А · год, чотирьох по 100 А · год або двох по 200 А · год. В даному випадку я вважаю за краще 100-амперні акумулятори. 200-амперні дуже громіздкі і важать 65 .. 75 кг, так що навіть пересунути їх поодинці зовсім непросто, особливо в тісних незручних місцях. У той же час 50-амперні акумулятори зажадають занадто великого числа з'єднань, а це збільшує трудомісткість монтажу і знижує надійність. 100-амперні акумулятори важать менше 40 кг, і їх не так складно підняти, поставити або пересунути одній людині, при цьому число комутацій вдвічі менше, ніж при використанні 50-амперних, а сумарна вартість блоку акумуляторів буде трохи нижче.
Слід підкреслити, що це лише попередній вибір ємності, і її обов'язково слід перевірити на відповідність параметрам заряду і розряду, заявленим виробником акумуляторів. Саме вони мають пріоритетне значення.
Токи заряду і розряду. Остаточний вибір ємності
Сумарний струм зарядки, що дорівнює максимальному току сонячної батареї, не повинен перевищувати зазначений виробником максимально допустимий струм заряду акумулятора, помножений на число паралельних збірок (саме збірок, а не окремих акумуляторів). Ця умова може бути порушено, якщо сонячна батарея потужна, а блок акумуляторів занадто слабкий. І тоді можливий не тільки швидкий вихід акумуляторів з ладу, але навіть їх вибух і загоряння!
З іншого боку, занадто малий струм заряду не зможе повністю зарядити акумулятори . Це відбувається тоді, коли ємність блоку акумуляторів занадто висока, а сонячна батарея має невелику потужність. При недовгою експлуатації це призведе лише до скорочення запасу енергії в акумуляторах, проте постійний недозаряд знижує ємність акумуляторів і скорочує термін їх служби.
Нарешті, струм, споживаний інвертором в режимі максимальної потужності, не повинен перевищувати гранично допустимий струм розряду акумуляторів, помножений на число їх паралельних складок. Для забезпечення більш комфортних умов роботи і хорошою енерговіддачі акумуляторів бажано, щоб струм розряду в тривалому режимі не перевищував половину, а краще - п'яту частину максимально допустимого значення.
Точні значення струмів слід дивитися в документації на конкретну модель акумулятора, проте для попередніх спроб можна прийняти такі величини цих струмів в амперах щодо ємності в ампер-годинах:
- максимальний струм розряду чисельно дорівнює ємності і допустимо тільки в короткочасному режимі - менше хвилини;
- оптимальний струм розряду не перевищує 20% ємності (для тривалої безперервної навантаження краще вкластися в 5 .. 10%, - Cкажем, навантаження від освітлення становить менше 10%, а при включенні холодильника залишається в межах 20%);
- оптимальний струм заряду становить 5 .. 10% від ємності;
- максимальний струм заряду не перевищує 20% від ємності (іноді - до 30%).
Основним критерієм вибору ємності акумуляторів є струм заряду, так як саме він надає головний вплив на довговічність і Безпечність їх експлуатації. Виходячи з вищенаведених цифр, сумарна ємність збірок акумуляторів в ампер-годинах має в 5 .. 10 разів перевищувати максимальний сумарний струм збірок фотоелектричних панелей в амперах (не окремих акумуляторів і панелей, а саме їх збірок на номінальне низьковольтне напруга системи). А вже в цих межах можна орієнтуватися на необхідний запас енергії. Деякі моделі акумуляторів дозволяють розширити межі допустимого діапазону ємностей блоку до 3 .. 20 раз від максимального струму, що виробляється панелей.
Вибір панелей фотоелементів
при віборі панелей слід враховувати три фактори - їх геометрію, номінальна вихідна напруга і тип фотоелементів.
Геометрія визначається конкретними умовами установки, і тут важко дати загальні рекомендації крім однієї - якщо є можливість вибору між однією великою панеллю і декількома маленькими, краще взяти велику - більш ефективно використовується загальна площа і буде менше зовнішніх з'єднань, а значить, вище надійність. Розміри панелей зазвичай не надто великі і не перевищують півтора-два квадратних метра при потужності до 200-250 Вт. Для досягнення потрібних значень номінальної напруги і номінальної потужності панелі можна об'єднувати в послідовні збірки, які потім коммутируются паралельно - аналогічно тому, як вище це показано для акумуляторів. Як і в разі акумуляторів, в одній збірці слід використовувати тільки однотипні панелі.
З напругою теж все просто - краще вибирати 24-вольт панелі , Оскільки робочі струми у них вдвічі менше, ніж у 12-вольтів тієї ж потужності. Панелі однакової потужності одного і того ж виробника, розраховані на різний напруга, зазвичай розрізняються лише внутрішньої комутацією фотоелементів. Панелі з номінальною напругою вище 24 вольт зустрічаються рідко і зазвичай збираються з більш низьковольтних. 12-вольт панелі, на мій погляд, виправдані лише в двох випадках - для малопотужних систем, де 12 вольт є робочою напругою інвертора, а також якщо за архітектурними або конструктивних міркувань необхідно використовувати панелі малого розміру, для яких не існує варіантів на 24 В.
При самостійній збірці панелей з окремих фотоелементів не слід забувати про включення в ланцюжки захисних діодів, які попереджають протікання зворотного струму при нерівномірному засветке. В іншому випадку потужність, вироблена освітленими секціями панелі, замість корисного навантаження буде виділятися на тимчасово затіненому фотоелементі, а це загрожує його перегрівом і повним виходом з ладу (неосвітлених фотоелемент в цій ситуації виявиться відкритим діодом). Допустимий струм захисних діодів повинен бути більше, ніж струм короткого замикання, що захищається ланцюжка фотоелементів при максимальній освітленості.
Нарешті, треба вибрати тип фотоелементів. В даний час найбільш часто пропонуються фотоелементи на монокристаллическом або поликристаллическом кремнії. Монокристалічний кремній зазвичай має ККД в районі 16-18%, а полікристалічний - 12-14%, зате він трохи дешевше. Однак в готових панелях ціна за ват (тобто в перерахунку на вироблювану потужність) виходить майже однаковою, і монокристалічний кремній може виявитися навіть вигідніше. За таким параметром, як ступінь і швидкість деградації, різниці між ними практично немає. У зв'язку з цим вибір на користь монокристалічного кремнію очевидний. Крім того, часто при зниженні освітленості монокристалічний кремній забезпечує номінальну напругу довше, ніж полікристалічний, а це дозволяє отримувати хоч якусь енергію навіть у вельми похмуру погоду і в легких сутінках. Зате у полікристалічного кремнію зазвичай нижче напруга холостого ходу (у монокристалічного воно може перевищувати номінал вдвічі). Але якщо підключати панель до инвертору і акумулятора не безпосередньо, а через контролер, підвищена напруга не має істотного значення.
І Останнє. Зазвичай немає сенсу вибирати сумарну потужність панелей фотоперетворювачів більше потужності інвертора. Проте, таке перевищення може бути виправдане при наявності потужної постійного навантаження і потужного блоку акумуляторів або в розрахунку на тривалі періоди похмурої погоди.
вибір контролера
У сучасних системах контролер заряду стоїть між сонячною батареєю і акумуляторами. Його головне завдання - це унормувати напругу, що виробляється панелями фотоелементів, до напруги, необхідного для заряду акумуляторів з урахуванням їх поточного стану, в тому числі відключаючи їх від фотоелементів при повній зарядці щоб уникнути перезаряду (перезаряд запобігає по напрузі, але не по току). Найпростіші варіанти просто підключають і відключають батареї, а самі просунуті здатні навіть «підтягти» занадто низька напруга, що виробляється панелями фотоелементів при слабкому освітленні, до необхідного рівня за рахунок зменшення струму.
Типи контролерів заряду
При правильному виборі панелей великої необхідності в підвищенні напруги немає. Набагато важливіше можливість знизити відносно високий «оптимальне» напруга фотоелектричної батареї, що відповідає максимальній потужності, що виробляється, до нижчого рівня, необхідного для зарядки акумуляторів, перетворивши надлишок напруги в додатковий струм і забезпечивши повне використання номінальної потужності батареї. Як вже говорилося вище, при прямій комутації виходу панелі фотоелементів на акумулятори через неоптимальною навантаження напруга може «просідати» нижче оптимуму на 15 .. 40%, через що втрати потужності можуть досягати 25%.
Технологію, що запобігає такі втрати, деякі виробники контролерів називають MPPT (Maximum Power Point Tracking - відстеження точки максимальної потужності). Вона полягає в постійному вимірюванні виробляється панелями струму і напруги і забезпечення їх оптимального співвідношення, яке залежить, зокрема, і від часу доби, і від поточної ситуації на небі (виглянуло сонце або набігло хмара). Це дозволяє досягти оптимального використання потужності батарей практично у всіх режимах роботи і зменшити втрати до 3%. Однак вартість таких контролерів перевищує вартість найпростіших моделей в кілька разів. Тому в малопотужних системах може виявитися вигідніше придбати зайву панель на 100 .. 200 Вт і обмежитися простим контролером заряду , Але не переплачувати за MPPT.
В якості додаткової опції деякі контролери можуть відключати низьковольтну навантаження при занадто великому розряді акумуляторів. Однак ця функція також не надто актуальна, оскільки багато сучасних інвертори роблять те ж саме, але для всієї підключеної до них потужності, а потужність контролерів заряду вельми обмежена.
Вибір потужності контролера
найбільш пошірені контролери , Розраховані на струм в 10 .. 20 А, іноді на 30 А. Більш потужні контролери зустрічаються рідше і коштують значно дорожче. Проте, цілком можливо об'єднати декілька не дуже потужних контролерів паралельно, підключивши кожен з них до своєї групи фотоелектричних панелей. Така схема має деякі незручності, але в більшості випадків цілком прийнятна. Втім, консультація у продавця (а краще - у виробника) не завадить, оскільки конкретні моделі контролерів можуть мати особливості, що не дозволяють подібне підключення (це особливо актуально для контролерів з MPPT і інтелектуальних контролерів, які змінюють режим заряду в міру зарядки акумулятора).
При підключенні панелей до контролера треба стежити, щоб їх сумарний максимальний струм не перевищував 75% .. 85% від номінального струму контролера. Наприклад, для 20-амперного контролера сумарний струм повинен становити не більше 15 .. 17 А. Цей запас необхідний для того, щоб контролер міг витримати надмірну вироблення, наприклад, в ясний зимовий день, коли білий сніг, відмінно відображає світло, сприяє перезасветке фотоелементів в порівнянні з розрахунковою, а помірний мороз трохи підвищує їх ККД. Таким чином, до одного 20-амперні контролера можна підключити панелі на 24 В сумарною потужністю 600 Вт, а на 12 В - всього 300 Вт.
Тепер треба подивитися, що ж можна отримати від Сонця?Який акумулятор вибрати гелевий або AGM?
