Често се на интернету појављују поруке о борби за животну средину и развоју алтернативних извора енергије. Понекад чак извештавају о томе како је изграђена соларна електрана у напуштеном селу како би локални становници могли да уживају у благодетима цивилизације не 2-3 сата дневно док генератор ради, већ стално. Али све је то некако далеко од нашег живота, па сам одлучио да својим примером покажем и испричам како је устројена и како функционише соларна електрана за приватну кућу. Рећи ћу вам о свим фазама: од идеје до укључивања свих уређаја, а поделићу и своје искуство у раду. Чланак ће бити прилично дугачак, тако да они који не воле пуно писама могу погледати видео. Тамо сам покушао да испричам исто, али видеће се како сам све ово сакупио.
Почетни подаци: приватна кућа површине око 200 м2 прикључена је на електричну мрежу. Трофазни улаз укупне снаге 15 кВ. Кућа има стандардни сет електричних уређаја: фрижидере, телевизоре, компјутере, машине за прање веша, машине за прање судова и тако даље. Електрична мрежа се не разликује по стабилности: рекорд који сам снимио био је нестанак струје 6 дана заредом у периоду од 2 до 8 сати.
Шта желите да добијете: заборавите на нестанке струје и користите струју без обзира на све.
Какви бонуси могу бити: Максимално искористити соларну енергију, тако да се кућа првенствено напаја соларном енергијом, а недостатак преузима из мреже. Као бонус, након усвајања закона о продаји електричне енергије у мрежу од стране приватних лица, почињу да надокнађују део својих трошкова продајом вишка производње у општу електроенергетску мрежу.
Где да почнем?
Увек постоје најмање два начина да решите било који проблем: проучите сами или поверите решење неком другом. Прва опција укључује проучавање теоријских материјала, читање форума, комуникацију са власницима соларних електрана, борбу против унутрашњих жаба и, на крају, куповину опреме, а затим монтажу. Друга опција: позовите специјализовану компанију, где ће поставити много питања, одабрати и продати потребну опрему, а можда и инсталирати за нешто новца. Одлучио сам да комбинујем ове две методе. Делом зато што ми је то интересантно, а делом да не бих налетео на продавце који само желе да зараде продајући нешто што није баш оно што ми треба. Сада је време да теорија разуме како сам донео своје изборе.
На фотографији је приказан пример „коришћења“ новца за изградњу соларне електране. Имајте на уму да су соларни панели постављени ИЗА дрвета – тако да светлост не допире до њих и једноставно не раде.
Врсте соларних електрана
Одмах да напоменем да нећу говорити о индустријским решењима или системима за тешке услове рада, већ о обичној потрошачкој соларној електрани за мали дом. Нисам олигарх да бацам паре, али се држим принципа разумног разума. Односно, не желим да грејем базен „соларном“ струјом или пуним електрични аутомобил који немам, али желим да сви уређаји у мојој кући раде све време, без обзира на електричну мрежу .
Сада ћу вам рећи о врстама соларних електрана за приватну кућу. Углавном, постоје само три, али постоје варијације. Распоредићу их према растућој цени сваког система.
Мрежна соларна електрана — овај тип електране комбинује ниске трошкове и максималну лакоћу рада. Састоји се од само два елемента: соларних панела и мрежног претварача. Електрична енергија из соларних панела се директно претвара у 220В/380В у кући и троши је у кућним системима напајања. Али постоји значајан недостатак: ЕСС захтева окосну мрежу за рад. Ако се екстерна електроенергетска мрежа искључи, соларни панели ће се претворити у „тикву“ и престати да производе електричну енергију, јер је за рад мрежног претварача потребна помоћна мрежа, односно само присуство струје. Поред тога, са постојећом инфраструктуром електричне мреже, управљање инвертером везаним за мрежу није баш исплативо. Пример: имате соларну електрану од 3 кВ, а ваша кућа троши 1 кВ. Вишак ће „претећи“ у мрежу, а конвенционална бројила енергију рачунају „модуло“, односно, енергију која се испоручује у мрежу, бројило ће рачунати као потрошену, а ви ћете и даље морати да је платите. Овде се поставља логично питање: шта учинити са вишком енергије и како то избећи? Пређимо на другу врсту соларних електрана.
Хибридна соларна електрана – овај тип електране комбинује предности мреже и аутономне електране. Састоји се од 4 елемента: соларних панела, соларног контролера, батерија и хибридног инвертера. Основа свега је хибридни инвертер, који је способан да меша енергију коју генеришу соларни панели у енергију која се троши из спољне мреже. Штавише, добри претварачи имају могућност да дају приоритет утрошеној енергији. У идеалном случају, кућа би прво требало да троши енергију из соларних панела и само ако је недостаје, добија је из спољне мреже. Ако екстерна мрежа нестане, претварач прелази у аутономни рад и користи енергију из соларних панела и енергију ускладиштену у батеријама. На овај начин, чак и ако струја нестане на дуже време и када је облачан дан (или струја нестане ноћу), све у кући ће функционисати. Али шта да радите ако уопште нема струје, али морате некако да живите? Овде прелазим на трећи тип електране.
Аутономна соларна електрана – овај тип електране вам омогућава да живите потпуно независно од спољних електричних мрежа. Може укључивати више од 4 стандардна елемента: соларне плоче, соларни контролер, батерију, инвертер.
Поред овога, а понекад уместо соларних панела, може се уградити хидроелектрана мале снаге, ветроелектрана или генератор (дизел, гас или бензин). По правилу, такви објекти имају генератор, јер можда нема сунца и ветра, а снабдевање енергијом у батеријама није бесконачно – у овом случају, генератор се покреће и обезбеђује енергију целом објекту, истовремено пунећи батерију. . Оваква електрана се лако може трансформисати у хибридну повезивањем екстерне мреже за напајање, ако претварач има ове функције. Главна разлика између аутономног инвертера и хибридног је у томе што не може мешати енергију из соларних панела са енергијом из спољне мреже. У исто време, хибридни претварач, напротив, може да ради као аутономан ако је спољна мрежа искључена. По правилу, хибридни претварачи су упоредиви по цени са потпуно аутономним, а ако се разликују, то није значајно.
Шта је соларни контролер?
Све врсте соларних електрана имају соларни контролер. Чак иу соларној електрани повезаној на мрежу, она је присутна, она је једноставно део мрежног претварача. Многи хибридни претварачи се производе са уграђеним соларним контролерима. Шта је то и чему служи? Говорићу о хибридној и аутономној соларној електрани, пошто је то управо мој случај, а могу вам рећи више о дизајну мрежног претварача у коментарима ако буде било каквих захтева у коментарима.
Соларни контролер је уређај који претвара енергију примљену од соларних панела у енергију коју дигестира инвертер. На пример, соларни панели се производе са напоном који је вишеструки од 12В. А батерије се производе вишеструко од 12В, то је једноставно тако. Једноставни системи снаге 1-2 кВ раде на 12В. Продуктивни системи од 2-3 кВ већ раде на 24В, а моћни системи од 4-5 кВ или више раде на 48В. Сада ћу размотрити само „кућне“ системе, јер знам да постоје претварачи који раде на напонима од неколико стотина волти, али то је већ опасно за дом.
Дакле, рецимо да имамо систем од 48В и соларне панеле од 36В (панел је састављен у вишекратнику од 3к12В). Како добити потребних 48В за рад претварача? Наравно, батерија од 48В је повезана на инвертер, а соларни контролер је повезан са овим батеријама са једне стране и соларним панелима са друге стране. Соларни панели се склапају на намерно вишем напону да би могли да се пуне батерија. Соларни контролер, примајући очигледно већи напон од соларних панела, трансформише овај напон на потребну вредност и преноси га на батерију. Ово је поједностављено. Постоје контролери који могу да смање 150-200 В са соларних панела на 12 В батерије, али овде теку веома велике струје и контролер ради са лошијом ефикасношћу. Идеалан случај је када је напон са соларних панела двоструко већи од напона на батерији.
Постоје два типа соларних контролера: ПВМ (ПВМ – модулација ширине импулса) и МППТ (праћење тачке максималне снаге). Основна разлика између њих је у томе што ПВМ контролер може да ради само са склоповима панела који не прелазе напон батерије. МППТ - контролер може радити са приметним вишком напона у односу на батерију. Поред тога, МППТ контролери имају приметно већу ефикасност, али су и скупљи.
Како одабрати соларне панеле?
На први поглед, сви соларни панели су исти: ћелије соларних ћелија су међусобно повезане сабирницама, а на задњој страни су две жице: плус и минус. Али у овој ствари има пуно нијанси. Соларни панели долазе од различитих елемената: аморфних, поликристалних, монокристалних. Нећу се залагати за једну или другу врсту елемента. Само да кажем да и сам више волим монокристалне соларне панеле. Али то није све. Свака соларна батерија је четворослојни колач: стакло, провидни ЕВА филм, соларна ћелија, заптивни филм. И овде је свака фаза изузетно важна. Није погодно било које стакло, већ са посебном текстуром, која смањује рефлексију светлости и прелама светлост која пада под углом како би елементи били осветљени што је више могуће, јер количина произведене енергије зависи од количине светлости. Транспарентност ЕВА филма одређује колико енергије стиже до елемента и колико енергије панел генерише. Ако се испостави да је филм неисправан и да се временом замути, производња ће значајно пасти.
Следе сами елементи, који су распоређени по врстама, у зависности од квалитета: оцена А, Б, Ц, Д и тако даље. Наравно, боље је имати квалитетне А елементе и добро лемљење, јер ће се при лошем контакту елемент брже загрејати и отказати. Па, завршни филм такође треба да буде високог квалитета и да обезбеди добро заптивање. Ако панели постану без притиска, влага ће брзо ући у елементе, корозија ће почети, а панел ће такође пропасти.
Како одабрати прави соларни панел? Главни произвођач за нашу земљу је Кина, мада на тржишту има и руских произвођача. Постоји много ОЕМ фабрика које ће залепити било коју наручену плочицу са именом и послати панеле купцу. А постоје фабрике које обезбеђују пун циклус производње и у стању су да контролишу квалитет производа у свим фазама производње. Како можете сазнати за такве фабрике и брендове? Постоји неколико реномираних лабораторија које спроводе независне тестове соларних панела и отворено објављују резултате ових испитивања. Пре куповине можете унети назив и модел соларног панела и сазнати колико соларни панел одговара наведеним карактеристикама. Прва лабораторија је и друго . Ако произвођач панела није на овим листама, онда треба размислити о квалитету. То не значи да је плоча лоша. Само што бренд може бити ОЕМ, а производни погон производи и друге панеле. У сваком случају, присуство на листама ових лабораторија већ указује на то да не купујете соларне панеле од произвођача који лети по ноћ.
Мој избор соларне електране
Пре куповине, вреди описати низ задатака који су постављени за соларну електрану, како не би платили оно што је непотребно и не преплатили оно што се не користи. Овде ћу прећи на праксу, како сам и шта сам радио. За почетак, циљ и полазне тачке: у селу се периодично прекида струја на период од пола сата до 8 сати. Прекиди су могући једном месечно или неколико дана узастопно. Задатак: обезбедити кућу електричном енергијом XNUMX сата дневно са одређеним ограничењем потрошње током периода искључења екстерне мреже. Истовремено морају да функционишу главни системи обезбеђења и одржавања живота, односно: пумпна станица, систем видео надзора и аларма, рутер, сервер и целокупна мрежна инфраструктура, расвета и рачунари, мора да ради фрижидер. Секундарни: телевизори, системи за забаву, електрични алати (косилица, тример, пумпа за заливање баште). Можете искључити: бојлер, електрични чајник, пеглу и друге уређаје за грејање и велику потрошњу, чији рад није одмах важан. Котлић се може кувати на плинском шпорету и касније пеглати.
Обично можете купити соларну електрану на једном месту. Продавци соларних панела такође продају сву припадајућу опрему, тако да сам своју потрагу започео са соларним панелима као полазном тачком. Један од реномираних брендова је ТопРаи Солар. Постоје добре критике о њима и стварно оперативно искуство у Русији, посебно на Краснодарској територији, где знају много о сунцу. У Руској Федерацији постоји званични дистрибутер и дилери по регионима, на горе наведеним сајтовима са лабораторијама за испитивање соларних панела, овај бренд је присутан и није на последњем месту, односно можете га узети. Поред тога, компанија која продаје соларне панеле, ТопРаи, производи и сопствене контролере и електронику за путну инфраструктуру: системе за управљање саобраћајем, ЛЕД семафоре, трепћуће знакове, соларне контролере итд. Из радозналости, чак сам тражио и њихову производњу - прилично је технолошки напредна и чак постоје девојке које знају на који начин да приђу лемилици. Хаппенс!
Са својом листом жеља, обратио сам им се и замолио их да ми саставе пар конфигурација: скупље и јефтиније за мој дом. Постављена су ми бројна појашњавајућа питања о резервисаној снази, доступности потрошача, максималној и константној потрошњи струје. Ово последње се за мене заправо показало неочекиваним: кућа у режиму штедње енергије, када раде само системи видео надзора, безбедносни системи, интернет везе и мрежна инфраструктура, троши 300-350 В. То јест, чак и ако нико не користи струју код куће, до 215 кВх месечно се троши на унутрашње потребе. Овде ћете размишљати о спровођењу енергетске ревизије. И почећете да искључујете пуњаче, телевизоре и сет-топ боксове из утичница, који троше мало у режиму приправности, али и даље троше приличну количину енергије.
Нећу да се мучим због тога, одлучио сам се на јефтинији систем, јер често и до половине износа за електрану може да се покупи трошковима батерија. Списак опреме је следећи:
- – 9 ком
- 5кВ једнофазни хибридни инвертер – 1 ком
- Батерија – 4 ком
Поред тога, понуђено ми је да набавим професионални систем за причвршћивање соларних панела на кров, али након што сам погледао фотографије, одлучио сам да се задовољим домаћим носачима и уштедим новац. Али одлучио сам да сам склопим систем и нисам штедео труда и времена, а инсталатери стално раде са овим системима и гарантују брзе и квалитетне резултате. Зато одлучите сами: много је пријатније и лакше радити са фабричким затварачима, а моје решење је једноставно јефтиније.
Шта пружа соларна електрана?
Овај комплет може произвести до 5 кВ снаге у аутономном режиму - управо то је снага коју сам изабрао за једнофазни претварач. Ако купите исти претварач и интерфејс модул за њега, можете повећати снагу на 5 кВ + 5 кВ = 10 кВ по фази. Или можете направити трофазни систем, али за сада сам задовољан тиме. Инвертер је високофреквентни, а самим тим и прилично лаган (око 15 кг) и заузима мало простора - лако се монтира на зид. Већ има уграђена 2 МППТ контролера снаге 2,5 кВ сваки, што значи да могу додати још толико панела без куповине додатне опреме.
Имам соларне панеле од 2520 В према натписној плочици, али због неоптималног угла постављања производе мање - максимум који сам видео био је 2400 В. Оптимални угао је окомит на сунце, које је на нашим географским ширинама приближно 45 степени у односу на хоризонт. Моји панели су постављени на 30 степени.
Акумулаторски склоп је 100А*х 48В, односно ускладиштено је 4,8кВ*х, али је крајње непожељно узимати енергију у потпуности, јер је тада њихов ресурс приметно смањен. Препоручљиво је испразнити такве батерије не више од 50%. Ове литијум-гвожђе-фосфатне или литијум-титанатне могу се пунити и празнити дубоко и великим струјама, док је оловно-киселинске, било течне, гел или АГМ, боље не форсирати. Дакле, имам упола мањи капацитет, а то је 2,4 кВх, односно око 8 сати у потпуно аутономном режиму без сунца. Ово је довољно за ноћни рад свих система и још увек ће остати половина капацитета батерије за хитни режим. Ујутро ће сунце већ изаћи и почети да пуни батерију, истовремено обезбеђујући кућу енергијом. То јест, кућа може да функционише аутономно у овом режиму ако је потрошња енергије смањена и време је добро. За потпуну аутономију било би могуће додати још батерија и генератор. На крају крајева, зими је врло мало сунца и нећете моћи без генератора.
Почињем да скупљам
Пре куповине и монтаже потребно је израчунати цео систем како не бисте погрешили са локацијом свих система и проводом каблова. Од соларних панела до инвертора имам око 25-30 метара и унапред сам положио две савитљиве жице пресека 6 кв.мм, јер ће преносити напон до 100В и струју од 25-30А. Ова маргина попречног пресека је изабрана да се минимизирају губици на жици и максимизира испорука енергије уређајима. Саме соларне панеле сам монтирао на домаће водилице од алуминијумских углова и причврстио их домаћим причвршћивачима. Да би се спречило да плоча клизи надоле, пар вијака од 30 мм усмерени су нагоре на алуминијумском углу наспрам сваког панела и делују као нека врста „куке“ за панеле. Након уградње нису видљиви, али настављају да подносе оптерећење.
Соларни панели су састављени у три блока од по 3 панела. У блоковима се панели спајају серијски - на тај начин је без оптерећења подигнут напон на 115В и смањена струја, што значи да можете бирати жице мањег пресека. Блокови су међусобно повезани паралелно помоћу посебних конектора који обезбеђују добар контакт и непропусност везе - названих МЦ4. Такође сам их користио за повезивање жица са соларним контролером, јер обезбеђују поуздан контакт и брзо отварање кола за одржавање.
Затим прелазимо на инсталацију у кући. Батерије су претходно напуњене паметним пуњачем за аутомобиле како би се изједначио напон и повезане су у серију да би обезбедиле 48В. Затим су повезани са претварачем каблом квадратног пресека од 25 мм. Иначе, када први пут повежете батерију са инвертором, на контактима ће бити приметна варница. Ако нисте помешали поларитет, онда је све у реду - инвертер има инсталиране прилично капацитетне кондензаторе и они почињу да се пуне у тренутку када су повезани на батерије. Максимална снага претварача је 5000 В, што значи да ће струја која може проћи кроз жицу из батерије бити 100-110А. Одабрани кабл је довољан за безбедан рад. Након повезивања батерије, можете повезати спољну мрежу и оптерећење код куће. Жице су причвршћене за прикључне блокове: фаза, неутрална, уземљена. Овде је све једноставно и јасно, али ако није безбедно да поправите утичницу, онда је боље поверити повезивање овог система искусним електричарима. Па, последњи елемент је повезивање соларних панела: и овде морате бити опрезни и не мешати поларитет. Са снагом од 2,5 кВ и неправилним прикључком, соларни контролер ће тренутно прегорети. Шта да кажем: са таквом снагом можете заварити директно са соларних панела, без инвертора за заваривање. Ово неће побољшати здравље соларних панела, али је моћ сунца заиста велика. Пошто додатно користим МЦ4 конекторе, једноставно је немогуће променити поларитет приликом почетне исправне инсталације.
Све је повезано, једним кликом прекидача и претварач прелази у режим подешавања: овде треба да подесите тип батерије, режим рада, струје пуњења итд. За ово постоје прилично јасна упутства, а ако можете да се носите са подешавањем рутера, онда ни подешавање претварача неће бити тешко. Само треба да знате параметре батерије и да их правилно конфигуришете тако да трају што дуже. После тога, хмм... После тога долази забавни део.
Рад хибридне соларне електране
Након пуштања у рад соларне електране, моја породица и ја смо ревидирали многе наше навике. На пример, ако је раније машина за прање веша или машина за прање судова почињала после 23 сата, када је радила ноћна тарифа у електроенергетској мрежи, сада су ови послови који троше енергију померени на дневни, јер машина за прање веша троши 500-2100 В током рада, машина за прање судова троши 400-2100 В. Зашто такво ширење? Зато што пумпе и мотори троше мало, али бојлери су изузетно гладни енергије. Пеглање се такође показало „исплативијим“ и пријатнијим током дана: соба је много лакша, а енергија сунца у потпуности покрива потрошњу пегле. Снимак екрана приказује графикон производње енергије из соларне електране. Јутарњи врхунац је јасно видљив, када је машина за прање веша радила и трошила много енергије - ову енергију генерисали су соларни панели.
Првих дана сам неколико пута одлазио до инвертера да погледам екран производње и потрошње. Затим сам на свом кућном серверу инсталирао услужни програм који у реалном времену приказује режим рада претварача и све параметре електричне мреже. На пример, снимак екрана показује да кућа троши више од 2 кВ енергије (ставка активне снаге наизменичне струје) и сва ова енергија је позајмљена од соларних панела (ставка улазне снаге ПВ1). То јест, претварач, који ради у хибридном режиму са приоритетном снагом од сунца, у потпуности покрива потрошњу енергије уређаја од сунца. Зар ово није срећа? Сваки дан се у табели појављивала нова колона производње енергије и то није могло да не радује. А када је у целом селу искључена струја, то сам сазнао тек по шкрипи инвертора који ме је обавестио да ради у аутономном режиму. За целу кућу ово је значило само једно: живимо као и пре, док комшије кантама доносе воду.
Али постоје неке нијансе да имате соларну електрану код куће:
- Почео сам да примећујем да птице воле соларне панеле и када их прелете, не могу а да се не радују присуству технолошке опреме у селу. То јест, понекад соларне панеле још увек треба опрати да би се уклонили трагови и прашина. Мислим да ако се постави на 45 степени, сви трагови би једноставно били опрани кишом. Излаз са неколико трагова птица уопште не опада, али ако је део панела засенчен, пад излаза постаје приметан. То сам приметио када је сунце почело да залази и када је сенка са крова почела да прекрива панеле један за другим. То јест, боље је поставити панеле даље од свих структура које их могу засјенити. Али чак и увече, уз дифузно светло, панели су производили неколико стотина вати.
- Са великом снагом соларних панела и пумпањем од 700 вати или више, инвертер активније укључује вентилаторе и они постају звучни ако су врата техничке просторије отворена. Овде или затварате врата или монтирате инвертер на зид помоћу пригушних јастука. У принципу, ништа неочекивано: било која електроника се загрева током рада. Само треба да узмете у обзир да претварач не треба окачити на место где може да омета звук његовог рада.
- Власничка апликација може слати упозорења путем е-поште или СМС-а ако се деси било који догађај: укључивање/искључивање спољне мреже, слаба батерија итд. Али апликација ради на небезбедном СМТП порту 25, а сви модерни сервиси е-поште, попут гмаил.цом или маил.ру, раде на безбедном порту 465. То јест, сада, у ствари, обавештења е-поштом не стижу, али бих желео да .
Да не кажем да су ове тачке некако узнемирујуће, јер увек треба тежити савршенству, али постојећа енергетска независност вреди тога.
Закључак
Верујем да ово није моја последња прича о сопственој соларној електрани. Искуство рада у различитим режимима иу различито доба године сигурно ће бити другачије, али знам сигурно да ће чак и ако нестане струје на Нову годину, у мојој кући бити светла. На основу резултата рада инсталиране соларне електране, могу рећи да се исплатило. Неколико екстерних прекида мреже прошло је непримећено. За неколико сам сазнао само путем позива комшија са питањем „Да ли и ви немате светла?“ Радне бројке за производњу електричне енергије су неизмерно задовољне, а могућност уклањања УПС-а са рачунара, знајући да ће све и ако нестане струје, све наставити да ради. Па, кад коначно донесемо закон о могућности да појединци продају струју на мрежу, ја ћу се први пријавити за ову функцију, јер је у инвертору довољно да се промени једна тачка и сва енергија која се производи, а не троши поред куће, продаћу мрежи и добити новац за то. Генерално, показало се прилично једноставно, ефикасно и згодно. Спреман сам да одговорим на ваша питања и издржим налет критичара који све убеђују да је на нашим географским ширинама соларна електрана играчка.
Извор: ввв.хабр.цом