Панели

Часто домашнюю солнечную электростанцию устанавливают для решения небольшой задачи с задатками на дальнейшее расширение. Когда приходит время добавить новую панель, закономерно появляется необходимость правильной и “бесшовной” интеграции. Разработка и внедрение новых технологий происходит достаточно быстро, поэтому новые модули могут отличаться по КПД, напряжению и мощности. Прежде чем интегрировать новый модуль, нужно разобраться, как сделать это наиболее эффективно.

Помимо разности характеристик нужно учитывать еще и цель, ради которой устанавливаются солнечные панели. Так, для получения большего выходного напряжения панели подключаются последовательно. Для увеличения силы тока – параллельно. Схемы можно также комбинировать для увеличения и напряжения, и силы тока.

Из предыдущего утверждения вытекает важная закономерность.

Солнечные панели с одинаковым рабочим током соединяются последовательно. Суммируется напряжение. Ток остается неизменным.

Панели с одинаковым рабочим напряжением соединяются параллельно. Суммируется ток. Напряжение остается неизменным.

Ну а теперь давайте рассмотрим каждый тип подключения более подробно.

Последовательное подключение

Для закрепления еще раз проговорим, что последовательное соединение применяется для увеличения напряжения. Обычно оно используется, если к вашей системе подключен инвертор или контроллер заряда на 24 вольта или мощнее.

При последовательном соединении подойдет кабель с меньшим сечением, потому что ему нужно пропускать достаточно низкий ток. Модули, подключенные последовательно, лучше работают “сообща”. Однако, если одна панель все же выйдет из строя, то это существенно снизит общую эффективность солнечной электростанции. Чтобы подключить панели последовательно, нужно подключить положительную клемму первой панели к отрицательной клемме второй панели, затем положительную клемму второй панели к отрицательной клемме третьей панели и так далее. Обратите внимание: отрицательная клемма первой панели и положительная клемма последней панели должны остаться свободными.

В результате получаем увеличенное напряжение. Пока все кажется элементарным. Однако, если одна из характеристик отличается, из-за неподходящего типа подключения мощность солнечной электростанции может снизиться. Давайте разбираться.

Последовательное подключение солнечных панелей с одинаковыми характеристиками

Самый простой и безопасный вариант. Все модули имеют идентичные характеристики и параметры: тип, номинальная мощность, выходное напряжение. Подключаем панели – готово.

Общее выходное напряжение будет равно сумме выходных напряжений каждой панели. 112 Вт (28 вольт * 4Ам)

Примечание: расчеты в статье оперируют малыми числами для удобства вычислений. Для точных показаний используйте характеристики конкретных моделей.

Последовательное подключение солнечных панелей с разными напряжениями, но одинаковым током

 

Модули имеют разные напряжения и номинальную мощность. В этом случае напряжение будет равно сумме всех напряжений, а сила тока останется неизменным. 

Такая батарея будет выдавать 120 Вт (30 вольт * 4 Ам).

Последовательное подключение солнечных панелей с разными напряжениями и токами 

Как и в предыдущих вариациях напряжение суммируется, а вот сила тока зависит от значения самой слабой панели.

При таких значениях эффективность солнечной станции значительно упадет. На выходе будет всего 60 ватт из 120 возможных. Такой тип подключения следует использовать лишь в случае крайней необходимости или как временную меру. 

 

Параллельное подключение солнечных панелей

Этот вид подключения используется для увеличения силы тока в системе. При параллельном подключении нужно соединить все положительные клеммы панелей и все отрицательные. Обратите внимание: отрицательные клеммы первой панели и положительные клеммы последней панели должны остаться свободными.

Параллельное подключение требует большей толщины кабеля, так как системе придется пропускать высокий уровень тока. Толстый кабель поможет избежать энергетических потерь. Зато, если один модуль окажется в тени или перестанет работать, это не критично отразится на общей эффективности.

Для параллельного подключения важно, чтобы напряжение было одинаковым. Сила тока при этом может отличаться.

Параллельное подключение солнечных панелей с одинаковыми характеристиками

И снова имеем одинаковый тип панелей с равной номинальной мощностью и выходным напряжением.

Здесь расчеты уже немного другие. Напряжение у нас остается неизменным, меняется общая сила тока. Она будет равна 12 Ам (4+4+4+4). Тогда общая мощность батареи составит 84 Вт (7 вольт * 12 Ам).

Комбинированное подключение солнечных панелей

Этот тип подключения сочетает в себе все преимущества и недостатки последовательного и параллельного подключения. Он подойдет, если вам нужно увеличить и напряжение, и силу тока. Часто такой тип соединения применяется при подключении нескольких групп панелей. 

Допустим, что у вас установлены батареи на крыше дома, на крыше гаража и на грунте в саду. Тогда вы можете объединить их в единую систему. Для этого внутри каждой системы подключить панели нужно параллельно, а все группы панелей – последовательно.

При таких характеристиках получаем напряжение в 14 вольт (7*2) и силу тока – 8 Ам (4*2). Итого общая мощность панели: 112 Вт. Если таких групп несколько, тогда просто складываем их общую мощность. 

Важно помнить, что очень многое зависит от мощности инвертора. Вы все равно не сможете подключить больше панелей, чем может пропустить ваш инвертор. Поэтому при расширении вашей солнечной электростанции, не забывайте учитывать и это.

Остались вопросы?

Небольшой совет. Если вы захотите установить солнечную электростанцию для вашего дома или дачи, уделите больше всего времени планированию и проектированию. Как правило, именно на проектирование уходит основная масса времени. Смонтировать электростанцию по готовому плану – значительно проще и быстрее. 

Проектирование начинается не с выбора панелей. В первую очередь нужно определить, будет ли ваша станция работать от сети или автономно, подразумеваются ли аккумуляторы или нет. От исходных параметров задачи зависеть и вид вашей электростанции. 

Автономная солнечная электростанция

Устанавливается, когда дом не подключен к основной электросети. Да, такое все еще встречается, особенно в удаленных регионах. Впрочем, это может быть сознательное решение владельца. Например, по постройке экологически чистого дома. 

В данном случае СЭС выполняет функцию генератора, но является более экологичным вариантом. Во-первых, станция не использует дизельное топливо. Следовательно, она не производит выхлопов, шума и вибрации. Во-вторых, ей не нужен постоянный уход и замена комплектующих. Не стоит, однако, полностью отказываться от топливного генератора. Он должен быть на случай повышенных нагрузок на сеть или пасмурных дней.

Автономная станция достаточно быстро окупается, поскольку владелец не платит за электричество из общей сети. Сравнительно быстрая окупаемость компенсируется высокой стоимостью, так как для поддержания работы всех электроприборов в доме потребуется установить мощное оборудование. Возможно, придется отказаться от использования некоторых электроприборов. 

Базовая комплектация:

• солнечные панели;
• аккумуляторы;
• инвертор;
• солнечный контроллер;
• дополнительное оборудование (кабели, предохранители, опорные элементы);

 

Преимущества и недостатки

✅иногда автономная СЭС – это один из немногих вариантов обеспечить жилье или техническую постройку электроэнергией;

✅не нужно платить за электроэнергию из общей сети;

✅система сама по себе гибкая – ее можно масштабировать под любые нужды; можно даже установить отдельные станции для разных задач: одну станцию для водяного насоса, а другую для кухонных приборов.

⛔часто нужен большой массив солнечных панелей и аккумуляторов для запаса энергии, соответственно увеличивается стоимость;

⛔аккумуляторы раз в 10-12 лет нужно менять;

⛔такой станции требуется квалифицированное обслуживание и ответственное проектирование.

Сетевая солнечная электростанция

Такая станция подключена к основной сети, аккумуляторы не предусмотрены. При недостатке энергии дом питается из основной сети. При избытке неиспользуемая энергия отдается в есть. Впоследствии такое же количество энергии можно забрать из сети обратно, но уже бесплатно. Главный недостаток сетевой станции – зависимость от сети. Если она пропадет, то и станция работать не будет. 

Базовая комплектация:

• панели;
• инвертор, соединенный с общей сетью;
• двунаправленный счетчик, либо два (один для генерации, второй – для потребления);
• дополнительное оборудование (кабели, предохранители, опорные элементы);

Преимущества и недостатки:

✅не требует специального обслуживания и проста в установке;

✅легко масштабируется и расширяется;

✅при снижении солнечной выработки, электричество начинает поступать из основной сети;

⛔при отключении дома от сети, перестает работать и домашняя СЭС;

⛔выйти “в ноль” при продаже избытков вряд ли удастся.

Гибридная солнечная электростанция

Этот тип подразумевает использование аккумуляторов и подключение к основной сети. Энергия может накапливаться в аккумуляторах и использоваться в ночное время или при отключениях электричества. Получается аналог ИБП, только с солнечными панелями. Если выработка энергии падает (например, зимой или в пасмурные дни), то есть два режима: подпитка от аккумуляторов или от основной сети. 

В плане комплектующих здесь тоже можно пойти двумя путями: либо установить больше акб для хранения энергии, либо установить больше панелей, чтобы увеличить выработку. 

Базовая комплектация:

• панели; 
• гибридный инвертор; 
• солнечный контроллер; 
• аккумуляторы;

Преимущества и недостатки

✅бесперебойное снабжение энергией даже при авариях на основной сети;

✅излишки энергии заряжают аккумуляторы, поэтому в случае аварии энергии хватит для автономной работы;

✅сочетает в себе преимущества автономной и сетевой электростанций.

⛔высокая стоимость;

⛔требует квалифицированного проектирования и обслуживания;

Все типы солнечных электростанций можно модернизировать. Для начала можно установить модули для решения небольших задач, а затем докупить аккумуляторы и превратить сетевую СЭС в гибридную, например. Однако с модернизацией лучше не временить, потому что оборудование обновляется каждые 3-5 лет. И дорожает.

Остались вопросы?