Установка солнечных батарей на крыше: монтаж и обслуживание автономных источников электроэнергии

Оговоримся сразу – будем рассматривать варианты установки солнечной батареи и солнечного коллектора. Первая производит электрический ток, а второй – тепло. Однако устанавливать их можно, руководствуясь одними и теми же правилами.

Место установки – крыша

Фотоэлектрические системы монтируют на фасады зданий, устанавливаются на стенах, но, конечно же, наиболее подходящим местом для монтажа солнечных батарей является крыша – здесь обеспечивается максимальная освещенность элементов.

Зазор между кровельным покрытием и фотоэлектрическим модулем должен составлять не менее 5-10 см, так как в процессе работы происходит сильный нагрев элементов.

Оптимальная ориентация батареи – прямо на юг, также приемлемая эффективность достигается на юго-восточном и юго-западном направлении.

Для увеличения эффективности разработана специальная подвижная система слежения за Солнцем, автоматически выполняющая поворот солнечной батареи с тем, чтобы обеспечить наилучшую в этот момент ориентацию.

Огромное значение имеет также степень наклона поверхности фотоэлектрического модуля. Оптимальным считается наклонное размещение: под углом от 15 до 90 градусов, в зависимости от географической широты местности. Для европейской части России эти значения составляют от 30 до 60 градусов.

На практике расположение солнечной батареи в первую очередь зависит от конструкции крыши, при установке нужно выбирать ориентацию и угол наклона, максимально близкие к оптимальным расчетным.

Солнечная батарея для автодома. Эффективно или нет?

Солнечная батарея. Что это?

Солнечная батарея — это объединение ячеек с полупроводниками (чаще всего кристаллы кремния), преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток. Солнечная панель — готовый продукт. А именно — определенное количество этих ячеек, соединенных между собой, базирующихся на твердой или гибкой основе заданного размера. Чем больше ячеек в панели, тем большего она размера, тем мощнее ее характеристики.

Эффективно ли это в наших широтах

Да. Эффективность солнечной батареи зависит от интенсивности солнечных лучшей и от правильного угла падения этих лучей на панель (в идеале угол должен быть прямым). Но даже в условиях облачности, а так же при горизонтальном плоскостном базировании, ячейки все равно вырабатывают зарядный ток, пусть и с меньшей эффективностью.

Типы солнечной батареи

По структуре кристаллов в ячейках солнечные панели разделяются на поликристаллические и монокристаллические. Различия в разной технологии производства. На практике существует множество споров, что лучше. Самое распространенное мнение — монокристалл работает лучше в ясную погоду, но почти полностью бездействует в пасмурную. Поликристалл работает хуже, чем монокристалл в ясную погоду, но выдают пусть и слабый, но зарядный ток даже в пасмурную погоду.

По строению солнечные панели разделяются на гибкие и твердые. В первом случае кристаллы кремния в ячейках сделаны более гибкими, что позволяет размещать панель на кривых формах. Гибкость такой панели все же значительно уступает листу бумаги, поэтому позиционировать ее можно только на изгибах с плавным, не большим углом или закруглением. Такие панели заметно легче, по сравнению с твердыми.

Твердые панели выполнены в раме из анодированного алюминия, сверху закрытые закаленным стеклом и полимерной пленкой. Такие панели имеют куда большую прочность и долговечность, лучше охлаждаются и стоят дешевле.

Позиционирование солнечной батареи

В идеале угол наклона панели к солнечным лучам должен примерно соответствовать широте места базирования. Для Москвы — 53°. Более эффективным будет менять угол 2 раза в год на 15° (в большую сторону для зимы, это позволит панели самоочищаться от снега, в меньшую для лета).

В реальности, крыша на автодомах и караванах плоская, поднимать и опускать панели каждый раз во время стоянки не каждому захочется. Горизонтальная позиция допустима, но при этом пропадает полезное рабочее время утром и вечером, когда солнечные лучи «соскальзывают» с панели и не преобразуется в достаточном количестве в электричество. Устранить этот недостаток можно либо большим числом панелей либо меньшим числом потреблением электроэнергии.

Контроллер. Это зачем?

Напряжение и зарядный ток на солнечной панели меняются в зависимости от интенсивности солнечного освещения. Контроллер выравнивает напряжение на выходе до «зарядного», прерывает заряд, избегая «перезаряд» аккумулятора, заново подключает «заряд» при «разряде» аккумулятора, отключает потребителей при критическом «разряде» аккумулятора. Существует 2 типа контроллеров: ШИМ (PWM) и MPPT. Отличаются они разными технологиями заряда. Если у вас одна или две солнечные панели, нужно использовать PWM контроллер, панели подключаем параллельно. Если число панелей более трех, эффективнее будет использовать MPPT контроллер, подключение панелей последовательное.

Монтаж на крышу

Гибкую панель можно сразу монтировать на клей-герметик. Для монтажа твердой панели используют специальный аэродинамичный крепеж, обеспечивающий просвет (около 10 мм) между рамой панели и крышей автодома для лучшего охлаждения (солнечная панель в процессе работы сильно нагревается и для поддержания рабочих показателей нуждается в вентиляции). Алюминиевый уголок из ближайшего строительного магазина так же станет отличным крепежом, пусть и не столь эстетичным. Рама панели с крепежом соединяются винтами через сверления, крепеж с крышей — через клей-герметик. Обычно это Sikaflex 252i, Sikaflex 552 или Decalin Decaseal 8936. При демонтаже герметик срезается струной. Соединение панелей между собой, а так же проводкой, идущей на контроллер, происходит с помощью специальных клемм. Для герметичной прокладки кабеля сквозь крышу используется пластиковый «проход», который так же монтируется к крыше на клей-герметик.

Аккумулятор

Любая солнечная панель призвана заряжать аккумулятор, а он в свою очередь раздавать электричество потребителям (12В на прямую, 220В через инвертор). Предпочтения следует отдать тяговым свинцово-кислотным аккумуляторам по AGM или GEL технологиям. Такие аккумуляторы выдерживают большое количество циклов заряда-разряда, герметичны и безопасны. При ограниченном бюджете так же подойдут жидко-кислотные свинцовые аккумуляторы. Для их безопасного использования необходимо обеспечить отвод на улицу вредных кислотных паров, выделяющихся при заряде.

Сколько панелей и аккумуляторов мне нужно в мой автодом?

Главный вопрос, задаваемый каждым караванером. Для ответа на него, необходимо сначала посчитать мощность всех потенциальных потребителей и периодичность их использования за одни сутки. Исходя из этого подобрать количество и емкость аккумуляторов, а так же мощность инвертора (если потребители будут на 220В), после — количество и мощность солнечных панелей (учитывая полезную площадь и рельеф крыши, а так же люки, грибки и антенны, мешающие позиционированию больших панелей). Если этот вопрос вызывает затруднения, можно начать с классического комплекта начинающего караванера: поликристаллическая солнечная панель на 150 Вт, гелиевый аккумулятор 100 А/ч.

Этот набор позволит вам:

• Пользоваться 12 вольтовым освещение;
• Использовать насос для воды;
• Заряжать телефоны, планшеты, ноутбуки;
• Смотреть небольшой ЖК-телевизор;
• Пользоваться системой раздува от 12В в вашем газовом отопителе.

В течении светового дня солнечная панель будет заряжать аккумулятор, вечером и ночью вы будите его использовать. Поняв, что мощности панели не хватает, что бы зарядить аккумулятор полностью в течении дня, вы всегда можете добавить еще одну или две панели на 100 Вт/150 Вт, подсоединив их параллельно первой.

Существует три основных типа модулей:

• наклонные – подходят для скатных крыш;
• горизонтальные – размещаются на плоских крышах;
• свободностоящие – монтируются с помощью отдельной конструкции.

В самостоятельный вид можно выделить новинки строительного рынка – это фотоэлектрические панели, интегрированные в архитектурные элементы конструкции здания.

Ярким примером служит фотогальваническая черепица «Тегосолар»: это кровельное покрытие, способное генерировать электричество.

Причиной снижения КПД могут служить деревья, опавшие листья, дымоходы, антенны, здания, расположенные по соседству, или другие объекты, тень от которых полностью или частично закрывает установленную на крыше батарею.

Этот фактор имеет большое влияние на работу системы, и его нужно обязательно учитывать при монтаже.

Аккумулятор, инвертор, блок управления и другие необходимые элементы можно разместить в любом удобном месте – например, в подсобном помещении.

Крепежные элементы, стойки, рейки выполняются из металла.

Это может быть:

• сталь;
• алюминий;
• оцинкованное железо.

Особенности конструкции

Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что фотоэлектрический модуль

состоит из двух тонких пластин – полупроводника, посредством которого происходит преобразование солнечной энергии в электричество.

Вырабатывается постоянный ток, для превращения его в переменный используется инвертор.

Также в систему электроснабжения входят аккумуляторы – ведь интенсивность солнечного излучения неравномерна на протяжении суток, и контроллер.

Для системы небольшой мощности существенны потери напряжения в кабеле – его следует делать максимально коротким.

Использование солнечных батарей на крышах частных домов

Существует два способа монтажа солнечных батарей в домах:

• переделать кровлю;

• частично заменить кровельное покрытие на фотоэлементы, которые выглядят как обычная черепица для крыши.

Многие люди считают, что кровля из солнечных батарей – это громоздкая и сложная конструкцию, которую достаточно трудно установить.

Но на самом деле это не так. Существует вид кровли, который называется Dow Powerhouse. Он выглядит как обычная черепица для кровли.

Стоимость этих изделий почти вполовину меньше обычных солнечных панелей, устанавливаемых на крышу, и они эффективнее на десять процентов.Технология изготовления заключается в том, что фотоэлектрические элементы вставляют в специальную форму, после чего ламинируют.

Следует отметить, что монтаж такой кровли почти не отличается от выполнения обычных кровельных работ.

Преимущества этой технологии:

• экономия средств при монтаже составляет около пятидесяти процентов;

• внешний вид дома остается прежним.

Приобрести солнечную батарею можно в специализированных магазинах, которые торгуют только качественными изделиями.

Если необходима крыша на солнечных батареях, то лучше всего обратиться в надежную компанию. Здесь вам помогут выбрать изделие по приемлемой цене и полностью установить все необходимое оборудование.

Не нужно беспокоиться насчет того, что в вашей местности недостаточно солнечных дней. Ведь солнечные панели работают достаточно эффективно даже когда пасмурно. Технологии солнечной энергии непрерывно совершенствуются и развиваются.

Солнечные панели можно установить на крыше либо в другом доступном месте.Рекомендуется устанавливать их южной стороны кровли здания.Выполнить монтаж солнечных батарей не трудно. Важно отметить, что переделывать крышу дома при этом не нужно. Необходимо лишь усилить кровельную конструкцию, если она не слишком прочная.

Наилучший угол для получения солнечной энергии в центральных регионах нашей страны составляет 30 — 45 градусов.Не рекомендуется выполнять установку оборудования и панелей самостоятельно, если у вас нет необходимых навыков и знаний.

Какие данные нужны для расчетов

Начнем с того, что нужно определить коэффициент солнечной инсоляции. Интенсивность солнечного света для своего региона можно найти в метеорологических таблицах: там уровень солнечной радиации указывается для каждого города помесячно.

Второе, что необходимо узнать, – это мощность электроприемников. Можно запитать как весь дом полностью, так и несколько приборов и лампочек, для остальных потребителей подав питание от обычной электросети.

Данные показатели рассчитывается следующим образом: паспортная мощность потребителя умножается на количество часов работы в сутки.

Данные для всех потребителей, которые будут снабжаться энергией от солнечной батареи, суммируются.

Батарея площадью 1 кв. м сможет обеспечить электроэнергией устройство мощностью в 120 Вт – это среднее значение.

Солнечная батарея в качестве источника энергии может использоваться в доме, удаленном на большое расстояние от электрических сетей, когда подключение к стационарному электроснабжению не оправдано экономически.

Особого внимания заслуживает тот факт, что мощность домашней электростанции можно наращивать постепенно, увеличивая количество батарей.

В расчетах нужно также учитывать потери на заряд-разряд аккумулятора, разницу между оптимальным расчетным и реальным наклоном и ориентацией панелей. Эти данные вводят в расчетные формулы с помощью поправочных коэффициентов.

Установка солнечных панелей — что нужно знать

Конечно масса преимуществ солнечного электроснабжения на лицо: энергия солнца неиссякаема(по крайней мере на вашу жизнь её точно хватит), экологичность, после окупаемости такая электроэнергия бесплатна. Существует ещё масса плюсов, но сейчас не об этом, а о том что необходимо знать устанавливая солнечные панели. Установка солнечных батарей на крыше предполагает выполнения определённых условий:

Оцените местность в которой находится ваш дом.

• Да, именно расположение имеет большое значение. Этот фактор напрямую влияет на энергоэффективность ваших панелей. Например, если ваш дом находится среди высоких зданий, которые отбрасывают тени, то лучше задуматься о других источниках энергии, так как КПД солнечных панелей будет сведён к минимуму. Также могут помешать тени от высоких деревьев, так что позаботьтесь и об этом факторе до установки батарей.

• Кстати, для установки солнечных батарей, Вам очень поможет программа Google Sunroof — сервис для установки солнечных батарей на крышах, которая оценивает со спутника конкретно вашу местность с точки зрения энерго эффективности для ваших солнечных панелей.

• Есть, конечно, и батареи, которые способны вырабатывать электричество в условиях пасмурной погоды, но всё же позаботьтесь, чтобы с десяти часов утра до трёх-четырёх вечера, на крыше вашего дома была минимальная тень, если условия не позволяют вообще убрать её. Помните, что чем больший промежуток времени солнечная панель находится под солнцем, тем большая эффективность у неё будет.

• Будьте готовы к тому, что для обеспечения максимальной эффективности, необходимо будет обрезать или пересадить растения, загораживающие солнце от солнечных панелей. Установка солнечной электростанции, возможно потребует таких жертв.

Оцените уровень снабжения солнечной энергией

• Попросту говоря, такой фактор носит название — инсоляция. Инсоляция — это уровень солнечной радиации, которую получит определённая площадь в конкретный солнечный период суток. Как правило измеряют инсоляцию в кВт/м?/дни.

• Определяя этот фактор, Вы узнаете сколько Вы будете получать электроэнергии из расчёта на вашу площадь. Чем больше это значение, тем меньшая площадь Вам понадобится для извлечения того же количества энергии. Высокий уровень солнечной радиации не только поможет вырабатывать больше электроэнергии, но и позволит сэкономить на начальном этапе, ведь для снабжения Вам нужно будет меньшее количество панелей.

• Это не говорит о том, что Вам нужно строить дом строго ориентированно по сторонам света, нет. Просто для получения той же мощности придётся установить больше батарей. Или меньше. Всё зависит от уровня инсоляции.

Рекомендации по установке

• Перед монтажом правильность расчетов можно проверить с помощью специальных компьютерных программ.
• Солнечные батареи следует беречь от механических повреждений. В случае необходимости над элементом можно установить снегозадержатели или снегорассекатели.
• Аккумулятор должен быть надежно защищен от попадания влаги.
• Крепление панелей необходимо выполнять надежно – им придется выдерживать порывы ветра, снегопады и прочие погодные неурядицы.

Гарантии хорошей погоды не может дать никто, количество солнечных дней в году, указанное в справочнике – усредненный показатель, и на практике значения часто отличаются от среднестатистических. К тому же, занимая обширную площадь, солнечные батареи имеют невысокий КПД.

Однако желание обеспечить свой дом электроэнергией от независимого от общих сетей и к тому же экологичного источника в регионах с большим количеством солнечных дней в году экономически оправдано.

Регулярный рост цен на электроэнергию в разы сокращает срок окупаемости автономной системы. Ведь, оплатив покупку и установку оборудования однажды, долгие годы можно пользоваться бесплатным электричеством.

Как устроены солнечные батареи?

Основу солнечной батареи составляет полупроводниковый фотогенератор, преобразующий энергию лучей солнца в постоянный электрический ток.

Далее постоянный электрический ток при помощи инвертора преобразуется в переменный. Именно на нем и работают вся бытовая техника.

Солнечные панели освещаются неравномерно из-за облачной погоды и смены времени суток. Поэтому необходимо использовать аккумулятор, который будет компенсировать вырабатываемую энергию.

Он будет накапливать электричество и отдавать его в сеть при отсутствии солнца на небе. Для организации нормальной работы аккумулятора применяется контроллер, который следит за степенью заряженности батареи.

Преимущества применения солнечных батарей на крыше здания:

• почти неиссякаемый и бесплатный источник энергии;

• не вредит окружающей среде;

• достаточно простое обслуживание;

• можно получать электроэнергию в местах, где нет централизованных электрических сетей;

• есть возможность комбинировать нескольких источников электропитания. Другими словами, в солнечную погоду можно использовать солнечные батареи, а в облачную применять обычный источник электроэнергии;

• оборудование быстро самоокупается.

Крыша из солнечных батарей имеет следующие недостатки:

• сравнительно высокая стоимость оборудования для получения энергии;

• коэффициент полезного действия небольшой;

Но с развитием технологий эти недостатки постоянно ликвидируются.Если на южный склон крыши установить солнечные батареи, то выработка электроэнергии способна достигать триста киловатт в месяц.