Способы соединения солнечных батарей

Соединение солнечных панелей между собой

То, как несколько солнечных батарей подключены между собой, влияет на характеристики их работы: сила тока и напряжение, получаемые на выходе. Какое соединение солнечных панелей лучше вы определяете, исходя из потребностей домохозяйства и входных показателей инвертора.

Как можно соединить солнечные батареи

Варианта всего 3:

• параллельное подключение;
• последовательное подключение;
• последовательно-параллельное подключение.

Параллельное соединение солнечных панелей

В этом случае вы получите низкое напряжение + большой ток. Напряжение будет равно напряжению одной панели, ток — сумме силе тока всех панелей. Принцип подключения такой:

1. Соединить одноимённые клеммы модулей: «плюс» к «плюсу», «минус» к «минусу».
2. На аккумулятор или контроллер вывести провода с одного из модулей.

Пример. Есть 2 панели на 12 вольт и 8 ампер. Соединив их параллельно, на выходе вы получите 12 вольт напряжения, но уже 16 ампер силы тока.

Чтобы сохранить полученные характеристики тока, важно подобрать кабель с достаточно большим сечением, а также иметь надёжные соединения.

Последовательное соединение солнечных панелей

Тут наоборот вы получаете высокое напряжение и низкую силу тока. Напряжение будет равно сумме напряжения всех панелей, а сила тока — одной панели. Схема такая:

1. К «плюсу» первого модуля присоединить «минус» второго, к «минусу» второго присоединить «плюс» третьего и также последовательно продолжить.
2. От двух крайних вывести провода на выход.

Пример. Берём те же 2 панели на 12 вольт и 8 ампер. Соединив их последовательно, на выходе вы получите 24 вольт напряжения и 8 ампер силы тока.

В этом случае можно не брать провода с большим сечением, к тому же можно не беспокоиться о больших потерях тока из-за увеличения длинны проводов (например, если инвертор находится далеко от солнечных батарей). Но есть и недостаток. Соединённые последовательно солнечные панели очень зависят друг от друга: если одна из них выйдет из строя или будет затенена, то это ощутимо отразится на работе всей системы.

Последовательно-параллельное соединение солнечных панелей (комбинированное)

Эта схема посложнее, но считается наиболее эффективной за счёт возможности комбинировать вышеперечисленные соединения. Так можно получить оптимальные выходные характеристики солнечных панелей.

1. Панели делятся на несколько групп. Например, в каждой группе по два фотоэлемента.
2. В группах панели соединяем параллельно.
3. Выходы с каждой группы объединяем в последовательную цепь и пускаем полученные выходы в систему.

Главное преимущество такого решения — нет необходимости ставить мощный инвертор, который должен выдерживать высокие токи или напряжение. Эти характеристики будут сбалансированы.

Провод для соединения солнечных панелей

Рекомендуется использовать кабель с сечением не менее 4 мм². Допустимы и меньшие сечения, но если речь идёт о маломощной солнечной установке. Среди прочих характеристик провода: стойкость к высоким и низким температурам, хорошая изоляция и устойчивость к ультрафиолету.

Так как лучше соединять солнечные панели?

Как уже сказано выше, универсальный вариант — соединить их комбинированно. Но чаще всего используется последовательное соединение, которое хоть и не очень надёжно, но позволяет экономить на проводах и снижает энергопотери на пути к инвертору. Не забывайте и о входных характеристиках самого инвертора — получаемая сила тока и напряжение должны соответствовать его возможностям.

Источник

Подключение солнечных панелей, схемы соединения

Монтаж солнечной электростанции может стоять до половины стоимости самого оборудования. Но, сделать это вполне можно и самостоятельно. Для этого не нужно иметь никакого специального оборудования, достаточно понимать схему соединения. Их несколько, выбирать нужно в зависимости от параметров тока и напряжения, которые необходимо получить. В этой статье мы разберем все варианты.

Комплект солнечной электростанции

Типичный комплект солнечной электростанции

Данное оборудование применяется в небольших гелиосистемах которые можно использовать для дома или для дачи. К обязательным компонентам относятся:

• Солнечные панели или батареи — могут быть монокристаллические и поликристаллические. Чем отличаются и какие выбрать читайте здесь.
• Инвертор — для чего он и как его выбрать читайте в этой статье.
• Коннекторы для солнечных батарей — предназначены для быстрого подключения провода к панелям. Если бюджет ограничен, можно использовать пайку, но данное соединение намного удобнее.
• Кабель, используется одножильный медный в двойной изоляции, стойкий к любым атмосферным воздействиям, сечение от 1.5 мм.

Опционный комплектующие, которые не обязательно должны быть в системе и устанавливаются при определенных задачах:

• Аккумуляторные батареи — существует несколько вариантов, какой выбрать описано здесь.
• Контроллер заряда аккумуляторов.
• Реверсный электросчетчик, устанавливается если вы хотите продавать электроэнергию. В некоторых странах существует так называемый «зеленый тариф», который позволяет зарабатывать, делая это.

Важные характеристики батарей, которые нужно учитывать

• Номинальное напряжение панелей – 12В или 24В.
• Максимальное напряжение при пиковой мощности Vmp.
• Напряжение холостого хода Voc – напряжение, выдаваемое панелями без нагрузки (важно при выборе контроллера заряда аккумулятора).
• Ток Imp – ток при максимальной мощности панели в А.

Схемы подключения

Существуют 3 возможные схемы подключения солнечных панелей между собой, это: последовательное, параллельное и последовательно-параллельное соединение. Теперь о них подробнее.

Последовательное соединение

В данной схеме минусовая клемма первой панели соединяется с плюсовой клеммой второй, минусовая второй с клеммой третьей и тд. Что дает такое соединение — напряжение всех панелей будет приплюсовываться. Другими словами, если вы хотите получить, например сразу 220В, данная схема поможет это сделать. но используется она крайне редко.

Разберем на примере. Имеем 4 панели с номинальной мощностью по 12В, Voc: 22.48В (это напряжение холостого хода) на выходе получаем 48В. Напряжение холостого хода = 22,48В*4=89,92В. при этом максимальная мощность тока, Imp, останется неизменной.

В данной схеме не рекомендуется использовать панели с разным значением Imp, поскольку эффективность системы будет низкая.

Параллельное соединение

К входам панелей подключаются клеммы одинакового знака, аналогично и к выходам. Удобнее всего это делать с помощью специальных Y коннекторов.

Эта схема позволяет, не поднимая напряжение панелей, увеличить ток. Разберем пример. Имеем 4 панели с номинальной мощностью по 12В, напряжение холостого хода 22.48В, ток в точке максимальной мощности 5.42А. На выходе схемы номинальное напряжение и напряжение холостого хода остается без изменений, но максимальная мощность будет равна 5,42А*4=21,68А.

Последовательно-параллельное соединение

В данной схеме часть панелей соединяется последовательно, часть параллельно. Это дает возможность подобрать оптимальный режим работы электростанции путем регулирования номинальной мощности и силы тока на выходе. Разберем на примере все тех же 4х панелей с характеристиками:

• Номинальное напряжение солнечной батареи: 12В.
• Напряжение холостого хода Voc: 22.48В.
• Ток в точке максимальной мощности Imp: 5.42А.

Соединив 2 солнечные панели последовательно и 2 параллельно на выходе мы получим напряжение 24В, напряжение холостого хода 44,96В, а ток при этом будет равен 5,42А*2=10,84А.

Это дает возможность получить сбалансированную систему и сэкономить на таком оборудовании как контроллера заряда аккумулятора, поскольку эму не нужно будет выдерживать большое напряжение в пике работы. Так же схема дает возможность использовать панели разной мощности, например 2 по 12В, преобразовать в 24В. Наиболее удобный вариант сети для дома.

Как подключить солнечную панель к контроллеру заряда

Это оборудование применяется в системе с аккумуляторами для контроля их уровня зарядки. То есть, сбрасывает излишки электроэнергии на них и предотвращает накопление в случаи полного заряда. Так же дает возможность подключения приборов с низким номинальным напряжением — 12В, 24В, 48В и тд. (в зависимости от того как соединены панели).

Подключение производится следующим образом. Контроллер имеет 3 пары контактов на панели (это стандартный вариант, есть варианты с другим количеством клемм, тогда нужно изучать инструкцию производителя к этому оборудованию):

• 1 пара контактов — подключается сеть панелей.
• 2 пара — подключаются аккумуляторы.
• 3 пара — подключается источник и низким уровнем потребления.

Сначала рекомендуется подключить аккумуляторные батареи что бы проверить оборудование. Затем сами панели, после уже потребитель, если он предусмотрен в схеме.

Схема подключения, которая была в документации к контроллеру. Все достаточно просто и понятно.

Важно. Необходимо соблюдать полярность всей системы, иначе она не будет работать, возможно выйдет из строя сам контроллер. Если вы будете подключать систему к сети, это особенно важно, иначе замыкание выведет из строя все оборудование.

Видео обзор подключения

Подключение к аккумулятору

Как уже писалось выше, аккумуляторные батареи подключаются к контроллеру, который будет контролировать их заряд. С другой стороны они подключаются к инвертору, который преобразует 12В, 24В, 48В в 220В для использования потребителями. Важно так же соблюдать полярность всей схемы и использовать большее сечение провода, рекомендовано в этой части системы сечение 3 мм.

Подключать аккумуляторы можно и напрямую к панелям, без использования контроллера. Однако это делать не желательно по нескольким причинам, самой важной из которых является «перегрев батарей», то есть избыточная бесконтрольная зарядка, которая снизит их срок эксплуатации.

Подключение к инвертору

Данный прибор преобразовывает напряжение, вырабатываемое панелями или отдаваемое аккумуляторными батареями в 220В, после чего его можно использовать в бытовых целях. Есть инверторы, выдающие 380В, однако такие системы в домашних условиях используются крайне редко.

Сам процесс подключение достаточно прост, подсоединяем клеммы, обязательно соблюдая полярность, от аккумуляторов или непосредственно от солнечных панелей, если у вас система без контроллера и АКБ.

Схема подключения солнечных панелей в существующую электросеть такая же, но обязательно нужен гибридный инвертор. Работать он будет по следующему принципу: когда энергии от панелей или аккумуляторов достаточно для потребителя, он будет использовать ее, когда же не достаточно, выросла нагрузка или снизилась выработка, он будет использовать энергию с сети. Так же есть и другие варианты настройки такого оборудования, которые позволят эффективно использовать различные источники электроэнергии. Или настроить зарядку АКБ от сети в случаи нехватки солнечной энергии, например если у вас ночной тариф и ночью электроэнергия дешевле.

Как рассчитать мощность инвертора. Для начала необходимо выяснить напряжение и общую мощность собранной вами системы панелей:

• Напряжение может быть 12В, 24В и 48В, как правило больше не бывает, и завист оно от собранной вами схемы панелей.
• Общая мощность рассчитывается от количества панелей и мощности каждой из них. Пример, у вас 10 шт батарей по 280Вт, суммарно это 2.8кВт. Нужен незначительный запас, то есть инвертор берем минимум на 3кВт, если планируете увеличивать объем панелей в будущем, можно сразу взять более мощное оборудование.

Источник

Как соединить солнечные батареи.

Взвесив все положительные и отрицательные моменты использования альтернативных источников энергии, и выбрав использование последних в качестве основного поставщика электрического тока к потребляющим электроприборам, можно приступать к установке модулей на их будущее место работы: то есть балкон или крышу своего дома. Казалось бы, что может быть проще, но возникает вполне логичный вопрос – как соединить солнечные батареи так, чтобы максимально и, по возможности, без потерь использовать возможности солнечных модулей.

Значение школьного курса физики.

Любая схема подключения солнечных батарей не должна вызвать никакого труда, даже у человека, который никогда не занимался электрикой в своем доме. Где-то в том, что любая из возможных схем, обеспечивающая соединение солнечных модулей, знакома каждому бывшему школьнику. Заинтересовали инвекторы? смотрите по ссылке http://huawei.energy/products/network_inverters/

Вспоминая обязательную школьную программу по физике, можно отметить, что возможны три варианта соединения:

• параллельное,
• последовательное,
• смешанное, или как его еще называют последовательно-параллельное.

Название каждого соединения возвращает в прошлое на уроки физики. Даже если не получается вспомнить точное определение каждому из указанных терминов, почти все смогут нарисовать или хотя бы своими словами объяснить основные отличия той или иной схемы подключения.

Схема соединения солнечных источников энергии подчиняется все тем же законам школьной физики. Казалось бы, солнечные батареи – высокотехнологичный агрегат, еще недавно бывший основой для написания фантастических произведений, должен подключаться также непонятно, как и сам процесс фотосинтеза, происходящий в панелях, но это далеко не так.

Параллельное соединение солнечных панелей обеспечивает такое подключение моделей, при котором все элементы имеют два общих узла схождения или разветвления проводников. То есть, в каком бы месте и последовательности не происходило соединение выводов солнечных батарей, все минусовые и плюсовые клеммы сойдутся в двух основных точках: соответственно плюс и минус.

Последовательное соединение солнечных модулей дает возможность соединить элементы таким образом, чтобы для протекания электрического тока остался единственно возможный путь, по которому и будет происходить передача энергоносителя от источника к потребителю. Схема выглядит как цепочка нескольких солнечных батарей, соединенных через один проводник таким образом, чтобы выходной конец одной батареи соединялся с входной клеммой другой, и так от первой до последней панели.

Смешанная схема соединения позволяет соединять солнечные батареи одновременно двумя способами. При таком совмещении вариантов некоторые панели формируются в отдельные блоки, имеющие параллельное соединение, а затем эти блоки соединяются между собой последовательно или наоборот.

Отличия в работе модулей соединенных разными схемами.

Каждая схема подключения солнечных батарей обеспечивает их бесперебойную работу. Но есть интересные особенности, которые помогут более разумно распорядиться не только самой солнечной электроэнергией, но и сэкономить на отдельных составных элементах всей цепочки автономного электропитания.

На практике это выглядит следующим образом. К примеру, необходимая мощность солнечных батарей – 360 Вт. Для набора этой мощности, помимо самих солнечных панелей, можно приобрести пару инверторов напряжением 12 В и мощностью 180 Вт. Соединив эти приборы с помощью параллельного соединения можно выйти на заданную мощность.

Конечно, 360 Вт крайне не достаточно для обеспечения жилой площади достаточным количеством электричества. Поэтому применяются несколько инверторов необходимой мощности.

Но следует помнить, что повышение мощности приведет к увеличению нагрузки на проводящие элементы.

Все это пагубно сказывается на пожарной безопасности, так как неверно рассчитанное сечение провода может привести к плачевным последствиям. Именно поэтому необходимо перед установкой нужны теоретические расчеты о количестве инверторов и их мощности.

Что касается последовательно соединенных солнечных батарей, то тут экономическая составляющая заключается в том, что один инвертор на 24 В, стоит дороже чем два по 12 В. Но установив последние инверторы параллельно, невозможно добиться схемы с напряжением 24 В или 36 В. Зато при последовательной конфигурации можно использовать несколько относительно дешёвых модулей по 12 В.

По такому же принципу выполняется соединение всех элементов солнечных батарей, начиная от самих панелей и заканчивая накопителями, то есть аккумуляторами.

В настоящее время существует множество поставщиков составляющих электросетей для сборки солнечных модулей. Достаточно широкий спектр поможет найти необходимые элементы, которые могут работать по любой из описанных схем.

Стоит ли вспоминать законы электричества.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что нет ничего сложного в процессе соединения нескольких солнечных моделей и всех их составных элементов в единую рабочую сеть. Все довольно понятно и давно изучено в школьной программе. Но это только в теории. На практике при подключении батарей и при выборе тех или иных компонентов обязательно возникнут множество проблем и сомнений.

Для человека, который не собирает каждый день электрические схемы, весь процесс будет затруднительным. Поэтому перед тем как определиться с выбором схемы подключения и списком составных частей, самым полезным будет обратиться к специалисту, владеющему электрическими навыками, а лучше проконсультироваться в компании по установке солнечных модулей.

Наилучшим вариантом, при отсутствии навыков монтажа и опыта в расчетах, будет воспользоваться не только помощью в теоретических расчетах, но и полным спектром услуг по монтажу панелей в необходимое место и полным подключением электропакета. Это поможет избежать банальных ошибок в теории и на практике.

Источник