«Умные» компоненты домашней солнечной электростанции

«Умные» компоненты домашней солнечной электростанции помогут органично вписать гелиевую энергоустановку в общую систему «умного дома».

Система «умный дом» подразумевает централизованный контроль и управление всеми доступными коммуникациями, приборами и устройствами в самом доме, а при необходимости и за его пределами, на приусадебном участке. И если раньше все составляющие домашних энергоустановок представляли собой независимые друг от друга устройства, то сейчас производители выпускают «умные» компоненты домашней солнечной электростанции, интегрируемые в общую систему «умного дома».

Домашняя солнечная электростанция

Традиционно домашние гелиевые электростанции состоят из четырех основных компонентов:

• солнечные батареи;
•  контроллер;
•  аккумуляторы;
•  инвертор.

Солнечные батареи вырабатывают электрический ток напряжением 12 или 24 вольт. Суммарная мощность на выходе батарей зависит от количества модулей, которыми комплектуется домашняя электростанция. Выход батарей через контроллер заряда подключен к блоку аккумуляторов. Если в доме имеются электроприборы, работающие от постоянного напряжения 12 или 24 вольт, то они могут быть через предохранитель подключены к контроллеру.

Выход аккумуляторной батареи подключен к инвертору, который преобразует постоянное напряжение в напряжение переменного тока 220 вольт. Все компоненты системы подбираются в зависимости от того, какая максимальная нагрузка может быть в доме. Как правило, подсчитывается суммарная мощность абсолютно всех потребителей электроэнергии, умножается на коэффициент 1.3 или 1.5 для получения некоторого запаса, и, исходя из полученного значения, выбираются параметры электростанции.
Данная статья написана по материалам сайта — https://bezopasnostin.ru/umnyj-dom/solnechnaya-elektrostantsiya-dlya-doma.html

Солнечные батареи

Традиционно гелиевые домашние электростанции строятся с применением солнечных батарей на монокристаллической или поликристаллической основе. Номинальная мощность модулей, собранных из кремниевых ячеек, зависит от количества этих ячеек в модуле. Минимальная мощность одного модуля составляет 10 ватт, максимальная – 320 ватт и выше. Для сборки гелиевых панелей производители используют кремниевые ячейки из одной  партии, с предварительной проверкой электрических параметров.

Проверка проводится с целью определения вольтамперных характеристик каждой ячейки. Этот показатель играет важную роль при выборе следующего звена солнечной электростанции – контроллера. Разброс вольтамперных характеристик должен быть минимальным, тогда контроллер сможет нормально выполнять свои функции. Количество модулей определяется той максимальной мощностью, которую в совокупности могут потреблять все электроприборы, включенные одновременно.

Панели устанавливаются на юго-западном склоне крыши. Для обеспечения максимально возможного приема светового излучения, при условии, что панели закреплены неподвижно, склон крыши должен иметь уклон 45°. Соединяются панели между собой и с другими компонентами электростанции защищенными соединениями, выполненными на базе разъемов стандарта МС4, с классом защиты IP67.

Контроллер заряда аккумуляторов

Первые контроллеры заряда обеспечивали прямое подключение гелиевых модулей к аккумуляторной батарее, благодаря чему напряжение модулей и аккумуляторов было практически одинаковым. В действительности же номинальное напряжение солнечной батареи отличается от напряжения на клеммах аккумулятора. Обычный аккумулятор с напряжением 12 вольт для полного его заряда нужно держать под напряжением 14.4 вольт в течение четырех часов.

Если организовать слежение по вольтамперной характеристике солнечной батареи за точкой максимальной мощности, то можно добиться существенного увеличения выработки энергии. Такое слежение выполняет МРРТ-контроллер, непрерывно отслеживающий электрические параметры гелиевого модуля, определяя соотношение тока и напряжения, при которых мощность, вырабатываемая солнечными батареями, будет максимальной. Внутренний процессор с соответствующим программным обеспечением отслеживает стадию заряда аккумуляторной батареи, и в соответствии с тем, находится ли батарея в стадии насыщения, наполнения, выравнивания или поддержки, определяет ту величину зарядного тока, который должен в каждый момент подаваться на аккумуляторы. Параллельно на органы индикации выдаются значения текущих параметров.

Аккумуляторная батарея

Важнейшим компонентом домашней солнечной электростанции является аккумуляторная батарея. АКБ набирается из нескольких аккумуляторов, обеспечивающих мощность, необходимую для питания всех электроприборов дома. При выборе аккумуляторов следует учитывать их емкость, безопасность, простоту обслуживания, гарантированное количество циклов перезаряда. Последний параметр имеет большое значение для определения долговечности АКБ.

Наиболее дешевыми являются аккумуляторы AGM. Эти аккумуляторы со средним сроком службы пять лет выдерживают 200 циклов полного разряда, 350 циклов разряда до 50% от номинала и 800 циклов при разряде до 30%. Появившиеся сравнительно недавно гелевые аккумуляторы (в качестве электролита в этих аккумуляторах используется гель) стоят значительно дороже cвинцово-кислотных AGM-аккумуляторов, но они и значительно надежней, безопасней и долговечней.

Среднее значение срока службы гелевых аккумуляторов – 12 лет. При этом они способны выдерживать 350 циклов полного разряда, 550 циклов разряда до половиныноминала и 1200 циклов разряда — до 30%. Контроль и управление уровнем заряда/разряда АКБ  существляется контроллером, который может быть настроен либо с собственной панели управления, либо через беспроводные каналы связи специальным приложением на смартфоне, ноутбуке, планшете.

Инверторы

Эти устройства предназначены для преобразования напряжения постоянного тока, снимаемого с аккумуляторов, в потребительское напряжение переменного тока 220 вольт.

Существует три типа инверторов:

• автономные;
•  сетевые;
•  гибридные.

Автономные инверторы никаким образом не связаны с внешней сетью, и их задача состоит только в преобразовании напряжения постоянного тока, снимаемого с АКБ в напряжение переменного тока. Сетевые инверторы синхронизируют работу домашней
электростанции с сетевой электромагистралью. В случае неполадок в электросети, этот канал автоматически отключается и включается режим работы только от АКБ. Излишки энергии от солнечных батарей отдаются во внешнюю сеть.

Гибридные инверторы представляют собой сочетание первого и второго типа приборов, взяв от них самые лучшие характеристики. Это самый дорогой, но и самый надежный тип инверторов.

Вспомогательные компоненты домашней электростанции

К вспомогательным компонентам относятся все межэлементные соединения, «умные» приборы с удаленным доступом, обеспечивающие комбинированное управление энергопотоками, системы визуализации, системы управления положением солнечных панелей относительно солнца (при наличии следящих и поворотных устройств), прямые и реверсивные счетчики электроэнергии. Сюда же входят распределительный щит, устройства крепления, система вентиляции аккумуляторного помещения.

Заключение

Рынок компонентов солнечной миниэнергетики насыщен самыми разнообразными изделиями от разных производителей. По каталогам можно подобрать именно те приборы и устройства, которые будут соответствовать желаниям и возможностям заказчика.