Scheme și metode de conectare a panourilor solare: cum să efectuați corect montajul unui panou solar

O sursă alternativă de enrgie pe bază de panouri solare este o opțiune excelentă pentru organizarea unei alimentări independente cu enrgie. Va asigura o eficiență enrgetică ridicată nu doar în zilele toride, ci și pe vreme înnorată. Nu ar fi minunat să aveți un astfel de dispozitiv acasă, nu-i așa?

Pentru aceasta, trebuie doar să selectați corect componentele tehnice și să efectuați montajul. Orice persoană poate face asta, cunoscând schemele și metodele de conectare a panourilor solare. Noi vă vom spune cum se construiește un sistem productiv, care transformă “enrgia verde” în electricitate, necesară pentru alimentarea echipamentelor casnice.

În plus, veți afla cum să alegeți locul pentru instalarea panourilor solare și cum să le combinați cu rețeaua electrică staționară. Sfaturile utile și recomandările importante vă vor oferi un ajutor eficient meșterilor casnici. Pentru o înțelegere mai ușoară, sunt prezentate fotografii tematice, scheme și clipuri video.

Strucura bateriei solare

Atunci când planificați să conectați panourile solare pe cont propriu, este necesar să aveți o idee despre elementele constituente ale sistemului.

Panourile solare sunt formate dintr-un set de baterii fotovoltaice, a căror funcție principală este de a transforma enrgia solară în enrgie electrică. Intensitatea curentului generat de sistem depinde de intensitatea luminii: cu cât este mai puternică radiația, cu atât se generează un curent mai mare.

Elementele constructive principale ale sistemului sunt:

• Panoul solar – transformă lumina solară în energie electrică.
• Acumulatorul – sursă chimică de curent care stochează energia electrică generată.
• Controlerul de încărcare – monitorizează tensiunea acumulatorilor.
• Invertorul, care transformă tensiunea electrică continuă a bateriei de acumulatori în tensiune alternativă de 220 V, necesară pentru funcționarea sistemului de iluminat și a aparatelor casnice.
• Siguranțele, instalate între toate elementele sistemului și care protejează sistemul împotriva scurtcircuitelor.
• Set de conectori standard MC4.

Pe lângă scopul principal al controlerului – de a monitoriza tensiunea acumulatorilor, dispozitivul deconectează, după cum este necesar, anumite elemente. Dacă valoarea de pe bornele acumulatorului atinge în timpul zilei pragul de 14 volți, ceea ce indică o supraîncărcare, controlerul întrerupe încărcarea.

Pe lângă modulul solar, în componența unei astfel de centrale electrice intră convertoare fotovoltaice – un controler și un invertor, precum și acumulatorii conectați la acestea.

În perioada nocturnă, când valoarea tensiunii acumulatorilor atinge pragul minim de 11 volți, controlerul oprește funcționarea centralei.

Und este mai bine să instalați panourile?

Primul lucru pe care trebuie să-l faceți înainte de a instala și conecta un panou solar – să stabiliți locul de amplasare a agregatului.

Pentru instalarea modulelor fotovoltaice, este convenabil să utilizați construcții fixe realizate din profile metalice, sau variante rotative mai modernizate.

Panourile solare pot fi amplasate practic în orice punct bine iluminat:

• pe acoperișul unei vile de la țară;
• pe balconul unui bloc de apartamente;
• pe teritoriul adiacent casei.

Principalul lucru – asigurarea condițiilor necesare pentru obținerea producției maxime de energie electrică. Unul dintre acestea este orientarea și unghiul de înclinare față de orizont. Astfel, suprafața absorbantă de lumină a agregatului trebuie să fie orientată spre sud.

În mod ideal, razele solare ar trebui să cadă pe ea sub un unghi de 90°. Pentru a obține acest efect, este necesar să se aleagă unghiul optim de înclinare în funcție de condițiile climatice ale regiunii. Pentru fiecare regiune, acest indicator este specific.

Pentru a asigura performanța maximă a panourilor solare, se recomandă schimbarea unghiului de înclinare al dispozitivelor de 2-4 ori pe an: 18 aprilie, 24 august, 7 octombrie și 5 martie

De exemplu, în regiunea Moscovei, unghiul de înclinare a suprafeței panourilor solare pentru lunile de vară este de 15-20°, iar în lunile de iarnă se modifică până la 60-70°.

La amplasarea panourilor solare pe terenul adiacent casei, este mai bine să ridicați panourile deasupra solului cu cel puțin jumătate de metru – în cazul unei cantități mari de zăpadă. Această soluție este corectă și în sensul că asigură o distanță suficientă pentru circulația aerului.

Trebuie să rețineți că, chiar și o umbră mică, afectează negativ producția de electricitate a unității. Panourile trebuie amplasate doar în locuri care nu sunt expuse nici măcar la cea mai mică umbrire.

Unii «meșteri» cu scopul de a proteja bateriile instalează deasupra panourilor un geam suplimentar, dar chiar și cu aparentă transparență, stratul de sticlă poate reduce randamentul panourilor cu 30%

Există mai multe metode de fixare a panourilor:

• prin utilizarea clemelor de fixare;
• prin conexiune cu șuruburi prin găuri traversante, situate în partea inferioară a ramelor.

Structura de susținere trebuie realizată din materiale rezistente la coroziune. Indiferent de metoda de montare, nu se pot face modificări în structura panourilor și nu se pot găuri găuri suplimentare.

Sarcina proprietarului casei este să mențină panourile curate. Acumulările de praf, zăpadă și excremente de păsări pe ecran reduc cu cel puțin 10% cantitatea de energie electrică produsă de sistem.

Opțiuni de conectare a bateriilor solare

Bateriile solare constau din mai multe panouri separate. Pentru a crește parametrii de ieșire ai sistemului, cum ar fi puterea, tensiunea și curentul, elementele sunt conectate între ele, aplicând legile fizicii.

Conectarea mai multor panouri între ele se poate realiza folosind una dintre cele trei scheme de montare a bateriilor solare:

• paralelă;
• serie;
• mixtă.

Schema paralelă presupune conectarea bornelor cu același nume între ele, în care elementele au două noduri comune de convergență și ramificare a conductoarelor.

În schema paralelă, „plusurile” se conectează cu „plusurile”, iar „minusurile” cu „minusurile”, în urma căreia curentul de ieșire crește, iar tensiunea de ieșire rămâne în limitele a 12 Volți

Mărimea curentului maxim posibil la ieșire în schema paralelă este direct proporțională cu numărul de elemente conectate. Principiile de calcul al cantității sunt prezentate în articolul recomandat de noi.

Schema în serie presupune conectarea polilor opuși: „plusul” primului panou la „minusul” celui de-al doilea. „Plusul” rămas neutilizat al celui de-al doilea panou și „minusul” primei baterii se conectează la controlerul situat mai departe în schemă.

Acest tip de conexiune creează condiții pentru circulația curentului electric, în care rămâne o singură cale de transmitere a energiei de la sursă la consumator.

În schema de conectare în serie, tensiunea de ieșire crește și atinge nivelul de 24 Volți, ceea ce este suficient pentru alimentarea echipamentelor portabile, a lămpilor LED și a unor receptoare electrice.

Schema serie-paralelă sau mixtă este cel mai des utilizată atunci când este necesară conectarea mai multor grupuri de baterii. Prin aplicarea acestei scheme, la ieșire se poate crește atât tensiunea, cât și curentul.

În schema de conectare serie-paralelă, tensiunea de ieșire atinge un nivel ale cărui caracteristici sunt cele mai potrivite pentru rezolvarea majorității sarcinilor casnice.

Această variantă este avantajoasă și prin faptul că, în cazul defectării unuia dintre elementele constructive ale sistemului, celelalte circuite de legătură continuă să funcționeze. Aceasta crește semnificativ fiabilitatea întregului sistem.

Principiul de asamblare a schemei combinate se bazează pe faptul că dispozitivele din fiecare grup sunt conectate în paralel, iar conectarea tuturor grupurilor într-un singur circuit se realizează în serie.

Combinând diferite tipuri de conexiuni, nu va fi dificil să asamblați o baterie cu parametrii necesari. Principalul lucru este ca numărul de elemente conectate să fie astfel încât tensiunea de lucru aplicată acumulatorilor, ținând cont de căderea acesteia în circuitul de încărcare, să depășească tensiunea acumulatorilor înșiși, iar curentul de sarcină al bateriei să asigure valoarea necesară a curentului de încărcare.

Schema de asamblare a sistemului electric solar

Conectarea panourilor solare se realizează prin utilizarea cablurilor de conectare încorporate, cu secțiunea de 4 mm². Cele mai potrivite în acest scop sunt firele de cupru unifilare, a căror izolație este rezistentă la radiațiile ultraviolete.

În cazul utilizării unui cablu a cărui izolație nu este rezistentă la acțiunea razelor UV, se recomandă ca montajul exterior să se realizeze într-un tub ondulat.

Capătul fiecărui cablu este conectat la conectorul standard MC4 prin lipire sau sertizare, asigurând astfel o conexiune etanșă.

Indiferent de schema aleasă, înainte de conectarea panourilor solare, este obligatoriu să verificați corectitudinea instalației electrice.

La conectarea panourilor, nu se recomandă depășirea cerințelor tehnice privind curentul admisibil și tensiunea maximă a celorlalte dispozitive. Este important să respectați cerințele tehnice specificate de producător ale regulatorului de încărcare și invertorului.

Schema standard de asamblare a celei mai simple centrale electrice solare arată astfel.

Schema de conectare a panourilor la acumulator, invertor și regulator are o execuție simplă, prin urmare nu provoacă dificultăți deosebite în conectare.

Pentru a evita deteriorarea regulatorului, la conectarea elementelor sistemului este important să respectați ordinea.

Lucrările de montaj se execută în mai multe etape:

1. Acumulatorul se conectează la regulator, utilizând conectorii corespunzători și fără a uita să respectați polaritatea.
2. La controler, prin conectori, respectând aceeași polaritate, se conectează bateria solară.
3. La conectorii controlerului se conectează o sarcină de 12 V.
4. Dacă este necesară transformarea tensiunii electrice de la 12 la 220 V, în circuit se include un invertor. Acesta se conectează doar la acumulator și în niciun caz direct la controler.
5. La ieșirea liberă a invertorului se conectează aparate electrice proiectate pentru tensiunea de 220 V.

După efectuarea conexiunii, trebuie verificată polaritatea și măsurată tensiunea de mers în gol a panourilor. Dacă valoarea diferă de cea din fișa tehnică – conexiunea este efectuată incorect.

Pentru conectarea dispozitivului la sistem, nu este necesară deschiderea cutiei de montaj – toți conectorii de legătură sunt amplasați accesibil.

În etapa finală, bateria solară trebuie legată la pământ. Pentru a minimiza probabilitatea unui scurtcircuit, în punctele de conectare dintre acumulator, invertor și controler se instalează siguranțe.

Energia centralelor solare va găsi aplicare în alimentarea aparatelor casnice de putere mică și în încărcarea acumulatorilor echipamentelor mobile:

Celor care doresc să construiască o baterie solară manual le va ajuta informația prezentată în articolul următor.

Conectarea elementelor multidirecționale

Aplicând schema de montaj în serie a bateriilor solare, pentru a nu reduce eficiența funcționării dispozitivelor, toate panourile circuitului comun trebuie amplasate sub același unghi și pe același plan.

Dacă panourile sunt amplasate în planuri diferite, aceasta poate duce la faptul că cel mai apropiat sau mai bine iluminat va funcționa mai puternic decât cele situate puțin mai departe.

Aceasta înseamnă că panoul apropiat va genera electricitate, o parte din care va fi utilizată pentru încălzirea panourilor îndepărtate. Și cauza constă în faptul că curentul circulă pe calea cu cea mai mică rezistență. Pentru a minimiza pierderile, pentru fiecare panou este mai bine să se utilizeze un controler separat.

Principalele cerințe la utilizarea controlerului – puterea panourilor conectate de peste 1 kW și distanța suficient de mare dintre baterii.

Problema poate fi rezolvată și prin instalarea diodelor de separare. Acestea se plasează în interior, între plăci. Datorită acestui fapt, atunci când se furnizează puterea maximă, plăcile nu se supraîncălzesc.

Căderea de tensiune în conexiuni, precum și în firele înseși ale părții de joasă tensiune a sistemului, are, de asemenea, o importanță considerabilă.

Tabelul neconcordanței dintre puterea transmisă și secțiunea firului, indicând cu roșu parametrii la care apare riscul unei încălziri puternice, periculoase de incendiu.

Ca exemplu poate servi faptul că pe un segment de cablu de un metru, cu secțiunea de 4 mm², la trecerea unui curent de 80A (tensiune 12 V), valorile scad cu 3,19%, ceea ce reprezintă 30,6 W. La utilizarea torsadelor, căderea de tensiune poate varia între 0,1 și 0,3 V.

Combinarea enrgiei solare cu rețeaua staționară

Atunci când planificați să utilizați energia electrică de la soare în paralel cu rețeaua staționară centralizată amenajată, schema de conectare se face ușor diferită. Iar motivul principal al acestei decizii este că un consumator privat nu are posibilitatea de a «elimina» energia rămasă.

Iar acest lucru poate provoca variații de tensiune cu o durată de până la o secundă.

La combinarea energiei electrice solare cu rețeaua centralizată staționară, vă ghidați după aceeași regulă: cu cât se conectează mai multe surse, cu atât schema devine mai complexă.

Conform schemei prezentate mai sus, tensiunea de la câmpul solar este direcționată mai întâi către baterie, iar de acolo este transmisă sarcinii.

Atunci când proiectați o astfel de variantă de montaj, trebuie să luați în calcul două tipuri de sarcină:

• nerezervată – iluminatul în casă, electrocasnicele etc.;
• rezervată – iluminatul de urgență, frigiderul, centrala electrică.

Rețineți: cu cât capacitatea acumulatorului este mai mare, cu atât vor funcționa mai mult timp în modul autonom aparatele electrice rezervate.

Alegând acest mod de generare a energiei în rețea, fiți pregătiți că va trebui să obțineți o autorizație de la rețelele energetice locale.

În ciuda faptului că invertoarele pentru panouri solare produc o tensiune a cărei calitate este uneori mai mare decât cea din rețeaua centralizată, rețelele energetice locale nu aprobă ca contorul electric să se rotească în sens invers.

Din acest motiv, conform schemei, invertoarele solare își încetează funcționarea în momentul dispariției tensiunii din rețea. Iar sarcina rezervată începe să fie alimentată de la baterie.

Concluzii și material video util pe această temă

Autorii materialului video, furnizat mai jos, împărtășesc experiența personală și analizează nuanțele montajului panourilor solare.

Video #1. Exemplu de asamblare și montaj a unui sistem de tip fabrică:

Video #2. Cum să instalați corect panourile:

Nu este nimic complicat în procesul de conectare a mai multor panouri cu alte elemente ale sistemului. Însă pentru un meșter începător, procesul poate deveni dificil. De aceea, în lipsa experienței în calcule și a abilităților de montaj, merită să apelați la un specialist care deține cunoștințele necesare.

Doriți să povestiți cum ați asamblat propria centrală solară pentru o cabană de vară sau o casă la țară? Poate cunoașteți subtilitățile procesului care nu sunt descrise în articol? Vă rugăm să scrieți comentarii în blocul de mai jos, să adresați întrebări, să împărtășiți opinia și fotografiile pe tema articolului.