Autonomní napájecí systémy pro příměstské nemovitosti vám umožní žít v pohodlí i daleko od centralizovaných komunikací. Často se spolu s tradičními schématy používají alternativní schémata založená na využití solární energie.

Pro správnou funkci solárního systému je potřeba dobře navržené schéma zapojení solárního panelu. Budete potřebovat sadu vysoce kvalitního vybavení schopného zvládnout přidělené povinnosti.

Řekneme vám, jak správně naplánovat umístění komponent minielektrárny. Dozvíte se, jak vybrat technická zařízení pro sestavení systému a jak je správně zapojit. S ohledem na naše rady můžete vytvořit efektivní instalaci.

Schéma návrhu solární elektrárny

Podívejme se, jak je navržen a funguje solární systém pro venkovský dům. Jeho hlavním účelem je přeměnit sluneční energii na elektřinu 220 V, která je hlavním zdrojem energie pro domácí elektrospotřebiče.

Hlavní části, které tvoří SES:

  1. Baterie (panely), které přeměňují sluneční záření na stejnosměrný proud.
  2. Regulátor, který reguluje nabíjení baterie.
  3. Balíček baterií.
  4. Invertor, který převádí napětí baterie na 220 V.

Konstrukce baterie je navržena tak, aby umožňovala provoz zařízení za různých povětrnostních podmínek, při teplotách od -35ºС do +80ºС.

Ukazuje se, že správně nainstalované solární panely budou pracovat se stejným výkonem v zimě i v létě, ale pod jednou podmínkou – za jasného počasí, kdy slunce vydává maximum tepla. V zatažených podmínkách se efektivita práce prudce snižuje.

Solární systém na střeše

Účinnost solárních elektráren ve středních zeměpisných šířkách je vysoká, ale nestačí k plnému zásobování velkých domů elektřinou. Častěji je solární systém považován za doplňkový nebo záložní zdroj elektrické energie

Hmotnost jedné 300 W baterie je 20 kg. Nejčastěji se panely montují na střechu, fasádu nebo speciální regály instalované vedle domu. Nezbytné podmínky: natočení letadla ke slunci a optimální náklon (v průměru 45° k povrchu země), zajištění kolmého dopadu slunečních paprsků.

Pokud je to možné, nainstalujte sledovač, který sleduje pohyb slunce a reguluje polohu panelů.

Schéma solární baterie

Horní rovina baterií je chráněna tvrzeným nárazuvzdorným sklem, které snadno odolá nárazům krupobití nebo silné závěje sněhu. Je však nutné hlídat celistvost povlaku, jinak poškozené křemíkové destičky (fotobuňky) přestanou fungovat

Regulátor plní několik funkcí. Kromě toho hlavního – automatické regulace nabití baterie, regulátor reguluje dodávku energie ze solárních panelů, čímž chrání baterii před úplným vybitím.

Při plném nabití ovladač automaticky odpojí baterii od systému. Moderní přístroje jsou vybaveny ovládacím panelem s displejem zobrazujícím napětí baterie.

ČTĚTE VÍCE
Jak si vyrobit vlastní čistič toalet?

Pro domácí solární systémy jsou nejlepší volbou gelové baterie, které mají nepřetržitou životnost 10-12 let. Po 10 letech provozu se jejich kapacita sníží přibližně o 15-25%. Jedná se o bezúdržbová a absolutně bezpečná zařízení, která nevylučují škodlivé látky.

Provoz SES v zimním období

V zimním nebo zataženém počasí panely také pokračují v práci (pokud jsou pravidelně odklízeny od sněhu), ale výroba energie je snížena 5-10krát

Úkolem měničů je převádět stejnosměrné napětí z baterie na střídavé napětí 220 V. Liší se v takových technických vlastnostech, jako je výkon a kvalita přijímaného napětí. Zařízení Sinus je schopno obsluhovat nejnáročnější zařízení z hlediska současné kvality – kompresory, spotřební elektroniku.

Recenze SES pro domácnost:

Odhaduje se, že přibližně 1 kW solární energie dopadá na 1 m² povrchu planety a 1 m² baterií solárních článků přemění asi 160-200 W. Proto je účinnost 16-20%. Při správné instalaci to stačí k napájení všech nízkopříkonových spotřebičů v domě.

Ovladač zobrazuje nabití baterie v procentech. Pokud 24voltové zařízení ukazuje nabití baterie 27 V, je 100% plné

Dvojice výkonných 200 Ah gelových baterií (indikátor výkonu 4,8 kW). Jedná se o den provozu elektrospotřebičů s nonstop spotřebou 180-200W. Akumulátory energie jsou mrazuvzdorné, to znamená, že je lze instalovat do podkroví, a protože jsou bezpečné, lze je instalovat i vedle obytných místností

Digitální displej střídače obvykle zobrazuje dva parametry: spotřebu energie a celkové síťové napětí. Další možnost nabíječky vám umožní připojit elektrický generátor a rychle nabít baterii (pokud není slunce)

Solární energie je zatím omezena (na úrovni domácností) na vytváření fotovoltaických panelů s relativně malým výkonem. Ale bez ohledu na konstrukci fotoelektrického měniče slunečního světla na proud je toto zařízení vybaveno modulem zvaným regulátor nabíjení solární baterie.

Instalace solární fotosyntézy skutečně obsahuje dobíjecí baterii – úložiště energie přijaté ze solárního panelu. Právě tento sekundární zdroj energie je primárně obsluhován regulátorem.

V článku, který uvádíme, pochopíme konstrukci a principy fungování tohoto zařízení a také zvážíme, jak jej připojit.

Solární ovladače

Elektronický modul nazývaný solární regulátor je navržen tak, aby vykonával řadu řídicích funkcí během procesu nabíjení/vybíjení solární baterie.

Když sluneční světlo dopadá na povrch solárního panelu instalovaného například na střeše domu, fotobuňky zařízení toto světlo přemění na elektrický proud.

Regulátor je základní součástí solární stanice, která generuje elektrický proud z energie slunečního světla

Majitelé soukromých mini elektráren a ti, kteří si chtějí pořídit solární elektrárnu, nyní mají dva typy regulátorů: PWM (nebo PWM) a MPPT.

ČTĚTE VÍCE
Co je nejlepší použít pro hydroizolaci základů?

PWM regulátory zajišťují vícestupňové nabíjení baterie. Pomáhají plnit, vyrovnávat, absorbovat a udržovat náboj.

Levné modely regulátorů pro domácí solární instalace jsou vybaveny LED indikacemi, které umožňují sledovat výkonové charakteristiky a technický stav baterie

MPPT (maximum power point tracking) – regulátory vyšší úrovně a ceny. Poskytují sledování bodu maximálního výkonu

Pro malé solární elektrárny, které obsahují jeden nebo dva panely, jsou možnosti PWM regulátorů dostatečné.

Oba typy regulátorů, stejně jako baterie připojené k okruhu, musí být instalovány uvnitř, protože jejich konstrukce obsahuje teplotně citlivé senzory

Při zakoupení integrované solární stanice není potřeba dokupovat ovladač. Jeho izolovaný kryt obsahuje celou sadu zařízení potřebných pro zpracování a skladování elektřiny

Výsledná energie by ve skutečnosti mohla být dodávána přímo do akumulátoru. Proces nabíjení/vybíjení baterie má však své vlastní jemnosti (určité úrovně proudů a napětí). Pokud tyto jemnosti zanedbáte, baterie v krátké době provozu jednoduše selže.

Aby se předešlo takovým smutným následkům, je navržen modul nazývaný regulátor nabíjení pro solární baterii.

Kromě sledování úrovně nabití baterie modul sleduje také spotřebu energie. V závislosti na stupni vybití obvod regulátoru nabíjení solární baterie reguluje a nastavuje úroveň proudu potřebnou pro počáteční a následné nabití.

MPPT regulátor nabíjení baterie

V závislosti na výkonu solárního regulátoru nabíjení baterie mohou mít konstrukce těchto zařízení velmi odlišné konfigurace

Obecně, zjednodušeně řečeno, modul poskytuje bezstarostný „život“ pro baterii, která se periodicky akumuluje a uvolňuje energii do spotřebitelských zařízení.

Typy používané v praxi

Na průmyslové úrovni byly uvedeny a vyráběny dva typy elektronických zařízení, jejichž design je vhodný pro instalaci do solárního energetického systému:

  1. Zařízení řady PWM.
  2. Zařízení řady MPPT.

První typ regulátoru pro solární baterii lze nazvat „starý muž“. Takové systémy byly vyvinuty a uvedeny do provozu na úsvitu rozvoje solární a větrné energie.

Princip činnosti obvodu regulátoru PWM je založen na algoritmech pulzně šířkové modulace. Funkčnost takových zařízení je poněkud nižší než u pokročilejších zařízení řady MPPT, ale obecně fungují také docela efektivně.

Solární ovladač

Jeden z populárních modelů regulátoru nabíjení baterie solárních stanic ve společnosti, a to navzdory skutečnosti, že obvod zařízení je vyroben pomocí technologie PWM, která je považována za zastaralou

Návrhy využívající technologii Maximum Power Point Tracking (sledování limitu maximálního výkonu) se vyznačují moderním přístupem k obvodovým řešením a poskytují větší funkčnost.

ČTĚTE VÍCE
Co je lepší koupit olejový ohřívač nebo konvektor?

Srovnáme-li však oba typy regulátorů a zejména se zaujatostí vůči domácí sféře, nevypadají zařízení MPPT v růžovém světle, ve kterém jsou tradičně inzerovány.

Ovladač typu MPPT:

  • má vyšší náklady;
  • má složitý konfigurační algoritmus;
  • dává výkon pouze na panelech velké plochy.

Tento typ zařízení je vhodnější pro globální solární energetické systémy.

mppt regulátor pro solární panely

Regulátor určený pro provoz jako součást solární elektrárny. Jedná se o zástupce třídy MPPT zařízení – pokročilejších a výkonnějších

Pro potřeby běžného uživatele z domácího prostředí, který má zpravidla maloplošné panely, je výhodnější pořídit a provozovat PWM regulátor (PWM) se stejným efektem.

Bloková schémata regulátorů

Schématická schémata regulátorů PWM a MPPT na to, abychom je mohli zvážit laickým okem, jsou příliš složitým bodem spojeným s jemným pochopením elektroniky. Proto je logické uvažovat pouze strukturální diagramy. Tento přístup je srozumitelný širokému okruhu lidí.

Možnost #1 – PWM zařízení

Napětí ze solárního panelu prochází dvěma vodiči (kladný a záporný) do stabilizačního prvku a oddělovacího odporového obvodu. Díky této části obvodu je dosaženo vyrovnání potenciálu vstupního napětí a do určité míry organizují ochranu vstupu regulátoru před překročením meze vstupního napětí.

Zde je třeba zdůraznit: každý jednotlivý model zařízení má specifický limit vstupního napětí (uveden v dokumentaci).

obvod regulátoru PWM

Přibližně takto vypadá blokové schéma zařízení vyrobených na bázi PWM technologií. Pro provoz jako součást malých domácích stanic poskytuje tento okruhový přístup zcela dostatečnou účinnost

Dále je napětí a proud omezeno na požadovanou hodnotu výkonovými tranzistory. Tyto součásti obvodu jsou zase řízeny řídicím čipem přes čip ovladače. Výsledkem je, že výstup dvojice výkonových tranzistorů nastavuje normální hodnotu napětí a proudu pro baterii.

Obvod dále obsahuje teplotní čidlo a driver, který ovládá výkonový tranzistor, který reguluje výkon zátěže (ochrana proti hlubokému vybití baterie). Teplotní senzor sleduje stav ohřevu důležitých prvků PWM regulátoru.

Obvykle úroveň teploty uvnitř skříně nebo na chladičích výkonových tranzistorů. Pokud teplota překročí limity nastavené v nastavení, zařízení vypne všechna aktivní napájecí vedení.

Možnost #2 – zařízení MPPT

Složitost obvodu je v tomto případě způsobena jeho přidáním k řadě prvků, které pečlivěji sestavují potřebný řídicí algoritmus na základě provozních podmínek.

Úrovně napětí a proudu jsou sledovány a porovnávány komparačními obvody a na základě výsledků porovnání je určen maximální výstupní výkon.

Obvod MPPT regulátoru

Konstrukční návrh obvodů pro regulátory nabíjení založené na technologiích MPPT. Složitější algoritmus pro monitorování a ovládání periferních zařízení je zde již zmíněn.

ČTĚTE VÍCE
Který napínací strop je lepší vybrat pro halu, matné nebo lesklé recenze?

Hlavní rozdíl mezi tímto typem regulátoru a PWM zařízeními je v tom, že jsou schopny upravit modul solární energie na maximální výkon bez ohledu na povětrnostní podmínky.

Obvody takových zařízení implementují několik způsobů ovládání:

  • poruchy a pozorování;
  • zvýšení vodivosti;
  • proudové rozmítání;
  • konstantní napětí.

A v závěrečném segmentu celkové akce je také použit algoritmus pro porovnání všech těchto metod.

Způsoby připojení regulátoru

Vzhledem k tématu připojení je třeba okamžitě poznamenat: pro instalaci každého jednotlivého zařízení je charakteristickým rysem práce se specifickou řadou solárních panelů.

Pokud je tedy například použit regulátor, který je navržen pro maximální vstupní napětí 100 voltů, řada solárních panelů by měla vydávat napětí nepřesahující tuto hodnotu.

Napěťový vyrovnávací obvod

Jakákoli solární elektrárna funguje podle pravidla vyrovnávání výstupního a vstupního napětí prvního stupně. Horní mez napětí regulátoru musí odpovídat horní hranici napětí panelu

Před připojením zařízení se musíte rozhodnout o umístění jeho fyzické instalace. Podle pravidel by místo instalace mělo být zvoleno v suchých, dobře větraných prostorách. Vyvarujte se přítomnosti hořlavých materiálů v blízkosti zařízení.

Přítomnost zdrojů vibrací, tepla a vlhkosti v bezprostřední blízkosti zařízení je nepřijatelná. Místo instalace musí být chráněno před srážkami a přímým slunečním zářením.

Technologie připojení pro PWM modely

Téměř všichni výrobci PWM regulátorů vyžadují připojení zařízení v přesném pořadí.

Přizpůsobení připojení ovladače

Technika připojení PWM regulátorů k periferním zařízením není nijak zvlášť obtížná. Každá deska je vybavena označenými svorkami. Zde musíte jednoduše dodržet sled akcí

Periferní zařízení musí být připojena v plném souladu s označením kontaktních svorek:

  1. Připojte vodiče baterie ke svorkám baterie zařízení v souladu s vyznačenou polaritou.
  2. Ochrannou pojistku zapněte přímo v místě kontaktu kladného vodiče.
  3. Připojte vodiče vycházející z baterie solárního panelu na kontakty ovladače určené pro solární panel. Dodržujte polaritu.
  4. Připojte zkušební svítilnu příslušného napětí (obvykle 12/24V) na zátěžové svorky zařízení.

Zadaná sekvence nesmí být porušena. Například první připojení solárních panelů, když není připojena baterie, je přísně zakázáno. Uživatel se tak vystavuje riziku „spálení“ zařízení. Tento materiál blíže popisuje montážní schéma solárních panelů s baterií.

Rovněž u regulátorů řady PWM není přípustné připojit napěťový měnič k zátěžovým svorkám regulátoru. Střídač by měl být připojen přímo ke svorkám baterie.

Postup připojení zařízení MPPT

Obecné požadavky na fyzickou instalaci pro tento typ zařízení se neliší od předchozích systémů. Ale technologické nastavení je často poněkud odlišné, protože MPPT regulátory jsou často považovány za výkonnější zařízení.

ČTĚTE VÍCE
Jaké jsou požadavky na keramické cihly z hlediska velikosti a vzhledu?

Kabel s oky

Pro regulátory určené pro vysoké úrovně výkonu se doporučuje použít kabely velkého průřezu vybavené kovovými koncovkami pro připojení silových obvodů.

Například u výkonných systémů jsou tyto požadavky doplněny tím, že výrobci doporučují použít kabel pro silové přípojné vedení určený pro proudovou hustotu minimálně 4 A/mm2. To znamená, že například pro regulátor s proudem 60 A potřebujete kabel pro připojení k baterii o průřezu minimálně 20 mm2.

Připojovací kabely musí být opatřeny měděnými oky, pevně zalisovanými speciálním nástrojem. Záporné póly solárního panelu a baterie musí být vybaveny adaptéry s pojistkami a spínači.

Tento přístup eliminuje energetické ztráty a zajišťuje bezpečný provoz zařízení.

Schéma zapojení MPPT

Blokové schéma zapojení výkonného MPPT regulátoru: 1 – solární panel; 2 – MPPT regulátor; 3 – svorkovnice; 4,5 – pojistky; 6 – vypínač napájení regulátoru; 7,8 – zemní sběrnice

Před připojením solárních panelů k zařízení byste se měli ujistit, že napětí na svorkách je stejné nebo menší než napětí, které lze přivést na vstup regulátoru.

Připojení periferií k zařízení MTTP:

  1. Přepněte panel a přepínače baterie do polohy „vypnuto“.
  2. Odstraňte ochranné pojistky na panelu a baterii.
  3. Připojte svorky baterie kabelem ke svorkám ovladače baterie.
  4. Připojte svorky solárního panelu kabelem ke svorkám regulátoru označeným příslušným znakem.
  5. Připojte zemnicí svorku k zemnicí sběrnici pomocí kabelu.
  6. Nainstalujte teplotní čidlo na regulátor podle návodu.

Po těchto krocích musíte znovu vložit dříve vyjmutou pojistku baterie a přepnout spínač do polohy „on“. Na obrazovce ovladače se objeví signál detekce baterie.

Poté po krátké pauze (1-2 minuty) vyměňte dříve vyjmutou pojistku solárního panelu a otočte přepínač panelu do polohy „on“.

Na obrazovce zařízení se zobrazí hodnota napětí solárního panelu. Tento okamžik naznačuje úspěšné spuštění solárního zařízení.

Závěry a užitečné video k tématu

Průmysl vyrábí zařízení, která jsou mnohostranná, pokud jde o návrhy obvodů. Proto není možné dát jednoznačná doporučení týkající se připojení všech instalací bez výjimky.

Hlavní princip pro jakýkoli typ zařízení však zůstává stejný: bez připojení baterie ke sběrnicím regulátoru je připojení k fotovoltaickým panelům nepřijatelné. Podobné požadavky platí pro zapojení do obvodu měniče napětí. Měl by být považován za samostatný modul připojený k baterii přes přímý kontakt.

Pokud máte potřebné zkušenosti nebo znalosti, podělte se o ně s našimi čtenáři. Zanechte své komentáře v bloku níže. Zde můžete položit otázku k tématu článku.