Строим солнечную электростанцию на крыше дома своими руками

Строим солнечную электростанцию на крыше дома своими руками

В наше время все больше людей начинают интересоваться вопросами экологии и энергоэффективности. Одним из самых популярных способов экономить энергию и уменьшить свою экологическую отпечаток становится установка солнечной электростанции на крыше дома. В этой статье мы расскажем, как построить солнечную электростанцию на крыше дома своими руками.

Что нужно для установки солнечной электростанции на крыше дома

Перед тем, как начать установку солнечной электростанции, вам необходимо собрать необходимые материалы и инструменты.

• Солнечные панели. Выберите солнечные панели, которые будут соответствовать вашим потребностям.
• Инвертор. Инвертор преобразует электричество, получаемое от солнечных панелей, в ток, который можно использовать в вашем доме.
• Контроллер заряда. Контроллер заряда помогает регулировать ток, поступающий от солнечных панелей, и предотвращает перегрузку батарей.
• Батареи. Батареи хранят энергию, полученную от солнечных панелей, и позволяют использовать ее в темное время суток или в периоды плохой погоды.
• Кабели и провода. Вам потребуется кабели и провода для соединения всех компонентов солнечной электростанции.
• Инструменты. Для установки солнечной электростанции вам потребуются такие инструменты, как отвертка, ключ, угольник и т.д.

Шаги установки солнечной электростанции на крыше дома

1. Определите место установки солнечных панелей. Лучше всего выбрать место, где панели будут находиться на прямом солнце большую часть дня.

2. Установите крепления для солнечных панелей на крыше. Крепления должны быть надежно зафиксированы на крыше, чтобы панели не упали во время сильного ветра или дождя.

3. Установите солнечные панели на креплениях. Панели должны быть направлены на юг, чтобы получать максимальное количество солнечного света.

4. Подключите инвертор к солнечным панелям. Инвертор преобразует электричество, получаемое от солнечных панелей, в ток, который можно использовать в вашем доме.

5. Подключите контроллер заряда к солнечным панелям и батареям. Контроллер заряда помогает регулировать ток, поступающий от солнечных панелей, и предотвращает перегрузку батарей.

6. Подключите батареи к контроллеру заряда. Батареи хранят энергию, полученную от солнечных панелей, и позволяют использовать ее в темное время суток или в периоды плохой погоды.

7. Подключите инвертор к сети электроснабжения вашего дома. Теперь вы можете использовать электричество, получаемое от солнечных панелей, для питания вашего дома.

Выгоды установки солнечной электростанции на крыше дома

• Экономия денег. Солнечная электростанция позволяет экономить деньги на электричестве, так как вы используете энергию, полученную от солнечных панелей, вместо электроэнергии, поставляемой электросети.
• Экологическая чистота. Солнечная электростанция не производит вредных выбросов, таких как углекислый газ, который вносит вклад в глобальное потепление.
• Независимость от электросети. Солнечная электростанция позволяет вам быть независимой от электросети, что особенно важно в случае аварий или катастроф.
• Увеличение стоимости дома. Установка солнечной электростанции может увеличить стоимость вашего дома, так как многие покупатели готовы заплатить больше за экологически чистый дом.

Таблица: Сравнение стоимости установки солнечной электростанции и экономии на электричестве

Год	Стоимость установки солнечной электростанции, руб.	Экономия на электричестве, руб.
1	100 000	20 000
2	100 000	40 000
3	100 000	60 000
4	100 000	80 000
5	100 000	100 000

Как видите из таблицы, установка солнечной электростанции может быть довольно дорогой, но в долгосрочной перспективе она позволяет экономить значительные суммы на электричестве.

Список необходимых инструментов и материалов для установки солнечной электростанции на крыше дома

• Солнечные панели
• Инвертор
• Контроллер заряда
• Батареи
• Кабели и провода
• Отвертка
• Ключ
• Угольник
• Крепления для солнечных панелей
• Шины
• Замок

Теперь вы знаете, как построить солнечную электростанцию на крыше дома своими руками. Установка солнечной электростанции - это инвестиция в экологическую чистоту и экономию денег на электричестве. Не забудьте собрать необходимые инструменты и материалы, и следуйте нашим инструкциям для безопасной и эффективной установки солнечной электростанции на крыше вашего дома.

Связанные вопросы и ответы:

Какие материалы и инструменты необходимы для постройки солнечной электростанции на дом 200 м2 своими руками

Функционирование таких систем основано на принципе фотоэлектрического эффекта. Заключается он в следующем:

• поток фотонов падает на поверхности солнечных панелей;
• свет определенной длины волны – в основном видимое и отчасти УФ и ИК излучение – поглощается слоем кремния или редкоземельных материалов;
• в рабочем слое ячеек возникает так называемая p/n-проводимость, в результате которой фотоны выбивают из атомов полупроводника свободные электроны;
• их поток представляет собой постоянный электрический ток, который по токопроводящим дорожкам направляется в инвертор;
• оттуда к потребляющим устройствам и АКБ направляется переменный ток напряжением 220V, использующийся с различными целями.

В автономных солнечных электростанциях вся сгенерированная энергия остается в системе. Часть ее идет на потребление, питая разнообразные электроприборы, светильники и прочее электрическое оборудование. Другая часть накапливается в АКБ, чтобы поддерживать потребление на том же уровне в ночное время суток и при пасмурной погоде. Сколько будет стоить такая солнечная электростанция, зависит от потребностей владельцев. Для загородного дома оптимальной будет СЭС на 10-20 кВт. На временно посещаемой даче может оказаться достаточно и 3-5 кВт.

Задача сетевых вариантов СЭС несколько иная. Как работает сетевая солнечная электростанция? Она подключена к централизованным электросетям, а ее схема содержит мульти тарифный счетчик. Это позволяет как получать часть недостающей энергии из сети, так и продавать излишки генерации государству по зафиксированным законодательством «зеленым тарифам». Поскольку последние в Украине достаточно высоки, владельцы таких СЭС стремятся установить максимально возможные мощности, приносящие высокую прибыль. АКБ в подобных системах не предусмотрены.

Гибридный тип солнечных электростанций объединяет в себе возможности первого и второго класса СЭС. Такие установки могут работать автономно либо в режиме получения/отдачи электроэнергии из внешних сетей. Для них удельная цена киловатта мощности максимальна, поскольку конструкция должна включать все основные элементы, необходимые для первых и вторых разновидностей станций.

Как выбрать солнечные панели для дома 200 м2

Солнечная энергетика является одним из наиболее перспективных направлений в развитии альтернативных источников энергии. Современные солнечные панели могут полностью обеспечить потребности частного дома в электричестве.

Кроме того, они отличаются довольно простым обслуживанием, длительным эксплуатационным сроком и абсолютно бесшумной работой. Далее более подробно рассматривается, как можно самостоятельно произвести расчет солнечных панелей.

Определение уровня потребления

Чтобы правильно рассчитать солнечные батареи, в первую очередь следует определить уровень потребления. Это можно сделать двумя способами:

• сверка с квитанциями по оплате за электричество;
• детальный расчет вручную.

Чтобы выполнить детальный расчет вручную, сначала нужно составить полный перечень всех электрических приборов, находящихся в доме, в том числе ламп освещения. Затем записать время работы и мощность каждого из них в течение суток. Умножив два этих показателя, можно определить расход электричества каждым из приборов (Вт/час). Сложив результаты, станет ясно, сколько электроэнергии потребляет домохозяйство за сутки. Умножение полученного результата на 30 дает месячный показатель расхода электроэнергии.

Мощность электрических приборов указывается в паспортах на них. Полученное в ходе расчетов значение не является окончательным. В него следует заложить расходы энергии на контроллер и инвертор, а также включить потери при зарядах-разрядах аккумуляторов и преобразовании постоянного тока в переменный. А также стоит учитывать пусковую мощность приборов.

Как установить солнечные панели на крыше дома 200 м2

Энергия солнца преобразуется в электрическое напряжение постоянного тока. Очевидно, что напрямую солнечную батарею к домашней электросети подключить нельзя, поскольку там должно действовать напряжение 220 (230) вольт переменного тока частотой 50 Гц. Для преобразования постоянного напряжения нужен инвертор для солнечных батарей, на выходе которого будут те самые стандартные 220 В.

Гибридная система электропитания на аккумуляторах и солнечных батареях

Но солнечная энергия достаточной интенсивности действует далеко не всегда. Досада ещё в том, что период активности солнца может не совпадать с периодом, когда необходима электроэнергия.

Другими словами, солнечную энергию нужно накопить, а только потом преобразовать. Для накопления солнечной энергии используют аккумуляторы, которые потом в нужный момент отдают электроэнергию через инвертор в нагрузку.

Заправляет всем этим процессом инвертор для солнечных батарей (внешний вид показан в начале статьи), который по совместительству является контроллером сетевого напряжения и заряда аккумуляторов. Он направляет энергию солнечных батарей для зарядки аккумуляторов, а затем, когда это нужно, запасённую в аккумуляторах электроэнергию преобразует в напряжение 220В 50Гц и отдает в нагрузку. Когда аккумуляторы разряжены, напряжение с улицы есть, а солнца нет, они заряжаются от городской сети.

Когда с улицы поступает нормальное напряжение, солнечный инвертор работает в режиме “Байпас”, то есть пропускает ток со своего входа на выход без преобразований.

Про Байпас я писал неоднократно. Например, в статьях про стабилизаторы , или про реле напряжения Барьер .

Фактически, инвертор с аккумуляторными и солнечными батареями может быть частью. С той лишь разницей, что там энергия берётся (и запасается) только от городской электросети, а в солнечных инверторах – приоритетно от солнечных батарей.

Как подключить солнечную электростанцию к домашней электросети

Определение того, сколько солнечных панелей необходимо для вашего дома, - первый шаг к планированию системы энергонезависимости на базе использования возобновляемых источников энергии.

Подсчитайте свое годовое потребление энергии.

Тут все просто: чем больше электричества вы потребляете - тем больше панелей вам понадобится. Старайтесь произвести как можно более точные расчеты. Учитывайте всё: сезонность, каждую ежемесячную квитанцию об оплате, возможное дополнительное потребление.

Определите мощность солнечной панели.

О значимости этого показатели мы уже упоминали. Очевидно, что чем выше мощность панели, тем меньше панелей вам потребуется. В линейке панелей EcoFlow вы найдете модели мощностью от 100 до 400 Вт.

Определите коэффициент продуктивности

Выполнить этот пункт достаточно сложно. Тут нужно учитывать продуктивность панели в тени, ее расположение, наклон, размер всей системы и т.д. В большинстве случаев этот коэффициент варьируется между 1.3 и 1.6. Если вы не можете рассчитать коэффициент продуктивности из-за того, что еще не решили, сколько панелей установите, самый безопасный вариант - взять коэффициент 1.6.

Определите, сколько солнечных панелей вам нужно

Как только вы выполнили все три предыдущих шага, самое время посчитать, сколько панелей нужно для вашего дома.

Вот формула:

Объем потребляемой энергии за год/коэффициент производительности солнечной энергии/мощность панели = необходимое количество панелей.

Приведем наглядный пример. Предположим, что ежегодно вам нужно 11 000 кВтч электроэнергии. За коэффициент возьмем 1,6. В нашем примере мы будем использовать жесткие солнечные панели EcoFlow на 400 Вт .

Итак, получаем:

11 000 кВтч/1,6/400 = 17 панелей

Получается, вам понадобится 17 панелей, чтобы бесперебойно питать дом, который потребляет 11 000 кВтч в год. При этом не забывайте, что солнечные панели только “ловят” энергию солнца, но не работают самостоятельно. Вам понадобится солнечный генератор, портативная зарядная станция или какое-то другое оборудование, способное хранить всю полученную от панелей энергию.

Такая зарядная станция, как EcoFlow DELTA Pro , – это настоящее устройство 2-в-1, которое может работать с солнечными панелями и при этом является ёмкой зарядной станцией для хранения энергии, полученной от панелей. Такие солнечные генераторы, как DELTA Pro, могут стать ключевым компонентом во всей системе энергонезависимости дома.

Как рассчитать мощность солнечной электростанции для дома 200 м2

Инвертор для солнечных батарей (станций). Как правильно выбрать

Инвертор одна из неотъемлемых составляющих любой системы солнечных батарей. Его задача преобразовывать постоянный ток, вырабатываемый панелями, в переменный 220 вольт, который используют большинство современных бытовых и промышленных приборов.

Но, несмотря на то что все инверторы выполняют одинаковую функцию, не все они могут подойти непосредственно под ваши задачи.

Как выбрать инвертор

Важные параметры этого устройства

1. Мощность, которую он может отработать.
2. Число одновременно подключаемых линий панелей.
3. Рабочая частота
4. Коэффициент полезного действия, на прямую влияет на производительность всей станции.
5. Вес оборудования, как показатель его качества

Теперь обо всем этом, и не только, подробнее!

Прежде чем приступить к выбору такого оборудование нужно определится с типом вашей солнечной электростанции и ее задачей.

1. Автономная электростанция

Ваша электростанция не подключена к внешней электрической сети и вы получаете всю электроэнергию только от панеле. В этом случае вам нужен инвертор типа off grid .

В зависимости от свое мощности автономные инверторы подразделяются на однофазные и трёхфазные, а также могут преобразовывать различный вольтаж постоянного тока начиная от 12В, 24В, 48В, 96В и т.д.

Это самый дешевый вариант данного оборудования, стоимость, в зависимости от мощности и страны производителя, составляет 25-600 долларов.

Как изготовить солнечную батарею для дома 200 м2 своими руками

По состоянию на июнь 2022 мне известна только одна модель ПОВЫШАЮЩЕГО солнечного контроллера: MPT-7210А. В русскоязычном YouTube известны хвалебные
Данный контроллер однажды мною был приобретен:

В ходе работы с ним было выявлено, что он довольно "сырой" с точки зрения инженерной продуманности:

во-первых, у него имеется недокументированное ограничение входного тока значением около 4А (что дает возможность пропустить только 70Вт при 18В входного напряжения).
Путем разборки и изменения сопротивления одного из шунтов на плате - удалось поднять лимит до 7-8А, но все равно это означало, что контроллер не сможет работать с панелями более 140Вт номинального напряжения 18В;

во-вторых, контроллер заявлен как "MPPT", то есть отслеживающий точку максимальной мощности солнечных панелей. На практике, реализация алгоритма мне показалась странной: после указания напряжения вручную, с какого должен стартовать поиск - контроллер начинал "шарить" по всему диапазону напряжений, уходя в "те места", где солнечные панели вырабатывают явно мало мощности. Как заставить контроллер сузить поле поиска - я так и не понял. А без этого - часть времени MPT-7210А работал со сниженным КПД панелей;

в-третьих, непонятно для чего разработчики контроллера запрограммировали режим очень медленного выхода преобразователя на полную мощность. Условно говоря, имеем яркое Солнце, панели готовы выдавать 140Вт, подключаем MPT-7210А и у него "начинается в час по чайной ложке". Сначала 10Вт, потом подумает, потом 20Вт и т.д.;

в-четвертых, вентилятор гудит как советский пылесос. Несмотря на присутствие в настройках регулировки его частоты вращения - угомонить его ни на йоту нет никакого шанса. Мало того, вентилятор наращивает обороты независимо от нагрузки на выходе. То есть, на 1Вт и на 100Вт - он "пылесосит" одинаково;

в-пятых, плохонький КПД 87-88%, усугубляемый невнятно реализованным алгоритмом "MPPT".

Как выбрать инвертор для солнечной электростанции на дом 200 м2

Собрать собственную гелиостанцию несложно, она содержит всего четыре составных элемента:

• солнечные панели;
• аккумулятор заряда;
• контроллер;
• инвертор.

Все их легко найти и заказать через интернет-магазины. А вот как сделать солнечную электростанцию своими руками, чтобы создать полноценную автономную систему энергоснабжения дома? Для начала необходимо собрать информацию о ваших потребностях, возможностях местности, где будет работать гелиостанция, и произвести все необходимые расчеты для подбора составных элементов.

Как рассчитать количество гелиопанелей

Выбор гелиостанции начинается с поиска информации по инсоляции в вашей местности — количеству солнечной энергии, которое попадает на земную поверхность (измеряется в ваттах на кв. метр). Эти данные можно найти в специальных метеосправочниках или интернете. Обычно инсоляцию указывают отдельно для каждого месяца, потому что уровень сильно зависит от сезона. Если вы планируете пользоваться гелиостанцией круглый год, то ориентироваться нужно по месяцам с самыми низкими показателями.

Далее нужно подсчитать ваши потребности в электроэнергии на каждый месяц. Помните, что для автономной системы электроснабжения роль играет не только эффективность накопления энергии, но и экономное ее использование. Меньшие потребности позволят значительно сэкономить при покупке гелиопанелей и создании бюджетной версии солнечной электростанции своими руками.

Сравните ваши потребности в электричестве с уровнем инсоляции в вашей местности и вы узнаете площадь гелиопанелей, которая необходима для вашей гелиостанции. Учтите, что КПД панелей составляет всего 12-14%. Всегда ориентируйтесь на самый низкий показатель.

Таким образом, если уровень инсоляции в самый неблагоприятный месяц в вашей местности равен 20 кВт-час/м², то при КПД равном 12% одна панель площадью 0.7м² будет вырабатывать 1.68 кВт-час. Ваша энергопотребность, например, составляет 80 кВт-час/месяц. Значит, в самый несолнечный месяц удовлетворить эту потребность смогут 48 панелей (80/1,68). Подробнее о том, как выбирать солнечные батареи, вы можете почитать в нашей предыдущей статье. А тут можно узнать, как сделать свечи в домашних условиях.

Как установить гелиопанель

Для наилучшего КПД устанавливать гелиопанель нужно так, чтобы лучи солнца падали на нее под углом 90 градусов. Поскольку солнце постоянно перемещается по небу, то здесь есть два решения:

• Динамичная установка. Используйте сервопривод, чтобы гелиопанель поворачивалась по мере того, как солнце перемещается по небосводу. Сервопривод позволит собрать на 50% больше энергии, чем статичная установка.
• Стационарная установка. Чтобы извлечь максимальную пользу из неподвижного положения гелиопанели, необходимо найти тот угол установки, при котором панель соберет максимально возможное количество лучей солнца. Для круглогодичной работы этот угол рассчитывается по формуле +15 градусов к широте местности. Для летних месяцев это -15 градусов к широте местности.

Как подобрать контроллер заряда

Еще один способ, как самому собрать солнечную электростанцию, чтобы заставить ее работать эффективно, это использовать контроллер заряда, который позволяет отслеживать точки максимальной мощности (англ. MPPT). Такой контроллер может накапливать энергию даже во время низкой освещенности и продолжает подавать ее на аккумулятор в оптимальном режиме.

Как выбрать аккумулятор

Итак, от солнечных панелей энергия поступает на аккумулятор. Это позволяет накапливать энергию, чтобы использовать ее даже при отсутствии солнечного света. Кроме того, аккумуляторы сглаживают неравномерное поступление энергии, например, при сильном ветре или облачности.

Чтобы правильно выбрать и установить аккумулятор для домашней солнечной электростанции своими руками, необходимо учесть два параметра:

• Очень важно, чтобы ток зарядки (от панелей) не превышал 10% от уровня номинальной емкости для кислотных аккумуляторов и 30% — для щелочных устройств.
• Конструкция инвертора с напряжением на низкой стороне.

Учитывайте показатели саморазряда аккумуляторов (не всегда указываются производителями). Например, кислотные устройства во избежание поломки подзаряжают каждые полгода.

Как выбрать инвертор

Описание параметров и обязательных функций идеального инвертора:

• сигнал синусоидальный с искажениями не выше трех процентов;
• при подключении нагрузки амплитуда напряжения изменяется не более чем на десять процентов;
• двойное преобразование тока — постоянного и переменного;
• аналоговая часть преобразования переменного тока с хорошим трансформатором;
• защита от короткого замыкания;
• запас по перегрузке.

При моделировании электросистемы вашего дома сгруппируйте нагрузки так, чтобы разные их виды получали питание от разных инверторов.