Sheme i načini spajanja solarnih panela: kako pravilno izvesti montažu solarnog panela

Alternativni izvor energije na bazi solarnih baterija izvrstan je izbor za organiziranje neovisne opskrbe energijom. Osigurat će visoku energetsku učinkovitost ne samo u vrućim danima, već i u oblačnom vremenu. Bilo bi lijepo imati takav uređaj u svom domu, zar ne?

Za to je potrebno samo stručno odabrati tehničke komponente i izvesti montažu. To može svatko tko poznaje sheme i načine spajanja solarnih baterija. Reći ćemo vam kako se gradi učinkovit sustav koji pretvara “zelenu energiju” u električnu energiju potrebnu za napajanje kućanskih uređaja.

Osim toga, saznat ćete kako odabrati mjesto za postavljanje solarnih panela i kako ih kombinirati s fiksnom električnom mrežom. Korisni savjeti i važne preporuke pružit će učinkovitu pomoć domaćim majstorima. Radi lakšeg razumijevanja donosimo tematske fotografije, sheme i videozapise.

Ustroj solarne baterije

Kada planirate sami spojiti solarne panele, potrebno je imati predodžbu od kojih se elemenata sustav sastoji.

Solarni paneli sastoje se od seta baterija na fotoelektričnim elementima, čija je osnovna namjena pretvaranje sunčeve energije u električnu. Jačina struje sustava ovisi o intenzitetu svjetlosti: što je zračenje jače, to se stvara veća struja.

Glavni konstrukcijski elementi sustava su:

• Solarna ploča – pretvara sunčevu svjetlost u električnu energiju.
• Akumulator – kemijski izvor struje koji pohranjuje proizvedenu električnu energiju.
• Kontroler punjenja – prati napon akumulatora.
• Inverter, koji pretvara istosmjerni električni napon akumulatorske baterije u izmjenični 220 V, potreban za rad sustava rasvjete i kućanskih aparata.
• Osigurači, koji se postavljaju između svih elemenata sustava i štite sustav od kratkog spoja.
• Set konektora standarda MC4.

Osim osnovne namjene kontrolera – praćenja napona akumulatora, uređaj po potrebi isključuje pojedine elemente. Ako vrijednost na stezaljkama akumulatora tijekom dana dosegne 14 volti, što ukazuje na prekomjerno punjenje, kontroler prekida punjenje.

Osim solarnog modula, uređaj takve elektrane uključuje fotonaponske pretvarače – kontroler i inverter, te akumulatore spojene na njih.

Noću, kada napon akumulatora dosegne izuzetno nisku vrijednost od 11 volti, kontroler zaustavlja rad elektrane.

Gdje je bolje postaviti panele?

Prvo što treba učiniti prije postavljanja i spajanja solarne ploče jest odrediti mjesto postavljanja uređaja.

Za postavljanje fotonaponskih modula prikladno je koristiti stacionarne konstrukcije izrađene od metalnih profila, ili modernizirane rotacijske inačice.

Solarne ploče mogu se postaviti na gotovo bilo koje dobro osvijetljeno mjesto:

• na krovu vikendice;
• na balkonu stambene zgrade;
• na zemljištu uz kuću.

Glavno je osigurati potrebne uvjete za maksimalnu proizvodnju električne energije. Jedan od njih je orijentacija i kut nagiba u odnosu na horizont. Dakle, površina za upijanje svjetlosti uređaja mora biti usmjerena prema jugu.

Idealno, sunčane zrake trebale bi padati na nju pod kutom od 90°. Kako bi se postigao taj učinak, potrebno je odabrati optimalni kut nagiba ovisno o klimatskim uvjetima regije. Za svaku je regiju ta vrijednost različita.

Kako bi se osigurala maksimalna učinkovitost solarnih panela, preporučuje se mijenjati kut nagiba uređaja 2-4 puta godišnje: 18. travnja, 24. kolovoza, 7. listopada i 5. ožujka.

Na primjer, u moskovskoj regiji kut nagiba površine solarnih panela za ljetne mjesece iznosi 15-20°, a za zimske mjesece mijenja se na vrijednost od 60-70°.

Pri postavljanju solarnih panela na zemljištu uz kuću, panele je bolje podići iznad površine tla najmanje pola metra – u slučaju velike količine snijega. Takvo rješenje ispravno je i u tom pogledu što osigurava dovoljan razmak za cirkulaciju zraka.

Valja zapamtiti da čak i mala sjena štetno utječe na proizvodnju električne energije uređaja. Panele treba postavljati samo na mjesta koja nisu izložena čak ni najmanjem zasjenjenju.

Neki 'majstori' u svrhu zaštite baterija postavljaju dodatno staklo iznad panela, ali čak i uz vidljivu prozirnost, stakleni sloj može smanjiti učinkovitost panela za 30%.

Postoji nekoliko načina pričvršćivanja panela:

• korištenjem pritisnih držača;
• putem vijčanog spoja kroz prolazne rupe smještene u donjem dijelu okvira.

Potporna konstrukcija mora biti izrađena od materijala otpornih na koroziju. Neovisno o načinu montaže, u konstrukciju panela ne smiju se samostalno unositi izmjene niti bušiti dodatne rupe.

Zadaća vlasnika kuće je održavati ploče čistima. Nakupljanje prašine, snijega i ptičjeg izmeta na površini smanjuje količinu električne energije koju sustav proizvodi za najmanje 10%.

Mogućnosti spajanja solarnih baterija

Solarne baterije sastoje se od nekoliko zasebnih panela. Kako bi se povećali izlazni parametri sustava u obliku snage, napona i struje, elementi se međusobno povezuju primjenjujući zakone fizike.

Spajanje više panela međusobno može se izvesti primjenom jedne od tri sheme montaže solarnih baterija:

• paralelna;
• serijska;
• mješovita.

Paralelna shema podrazumijeva povezivanje istoimenih stezaljki jedne s drugima, pri čemu elementi imaju dva zajednička čvora za spajanje vodiča i njihovo grananje.

Kod paralelne sheme 'plusovi' se spajaju s 'plusovima', a 'minusovi' s 'minusovima', zbog čega se izlazna struja povećava, dok napon na izlazu ostaje unutar 12 volti.

Veličina maksimalno moguće struje na izlazu kod paralelne sheme izravno je proporcionalna broju povezanih elemenata. Načela izračuna broja navedena su u članku koji preporučujemo.

Serijska shema podrazumijeva povezivanje suprotnih polova: 'plus' prve ploče s 'minusom' druge. Preostali neiskorišteni 'plus' druge ploče i 'minus' prve baterije spajaju se na regulator koji se nalazi dalje u shemi.

Takva vrsta spoja stvara uvjete za protok električne struje, pri čemu ostaje jedinstven put za prijenos energenta od izvora do potrošača.

Kod serijske sheme spajanja napon na izlazu se povećava i doseže razinu od 24 volta, što je dovoljno za napajanje prijenosne opreme, LED svjetiljki i nekih električnih prijamnika.

Serijsko-paralelnu ili mješovitu shemu najčešće koriste kada je potrebno povezati nekoliko skupina baterija. Primjenom ove sheme na izlazu se može povećati i napon i struja.

Kod serijsko-paralelne sheme spajanja napon na izlazu doseže razinu čije karakteristike najbolje odgovaraju za rješavanje većine kućanskih zadataka.

Takva je opcija povoljna i u tom pogledu što u slučaju kvara jednog od konstrukcijskih elemenata sustava, druge povezujuće mreže nastavljaju funkcionirati. To bitno povećava pouzdanost rada cijelog sustava.

Princip sastavljanja kombinirane sheme temelji se na tome da se uređaji unutar svake skupine povezuju paralelno. Povezivanje svih skupina u jedan krug izvodi se serijski.

Kombiniranjem različitih vrsta povezivanja, nije teško sastaviti bateriju potrebnih parametara. Glavno je da broj spojenih elemenata bude takav da radni napon doveden do akumulatora, uzimajući u obzir njegov pad u krugu punjenja, premašuje napon samih akumulatora, a struja opterećenja baterije pritom osigurava potrebnu veličinu struje punjenja.

Shema montaže solarnog elektrosustava

Povezivanje solarnih panela vrši se pomoću ugrađenih spojnih kabela presjeka 4 mm². Za tu su svrhu najprikladnije jednožilne bakrene žice čiji je izolacijski omotač otporan na ultraljubičasto zračenje.

U slučaju korištenja žice čija izolacija nije otporna na djelovanje UV zraka, preporučuje se vanjsko polaganje u rebrasto cijevi.

Kraj svake žice spojen je s konektorom standarda MC4 lemljenjem ili presovanjem, čime se osigurava hermetički spoj.

Bez obzira na odabranu shemu, prije povezivanja solarnih panela obavezno treba provjeriti ispravnost električne instalacije.

Prilikom povezivanja panela ne preporučuje se prekoračenje tehničkih zahtjeva za dopuštenu struju i maksimalni napon ostalih uređaja. Važno je pridržavati se tehničkih zahtjeva regulatora punjenja i pretvarača koje je naveo proizvođač.

Standardna shema sastavljanja najjednostavnije solarne elektrane izgleda ovako.

Shema povezivanja panela s akumulatorom, pretvaračem i regulatorom ima jednostavan dizajn pa ne uzrokuje posebne poteškoće pri povezivanju.

Da biste izbjegli kvar regulatora, pri povezivanju elemenata sustava važno je poštivati slijed.

Montažni radovi izvode se u nekoliko faza:

1. Akumulator se povezuje s regulatorom pomoću odgovarajućih konektora, ne zaboravljajući poštivati polaritet.
2. K kontroleru se preko konektora, uz poštivanje istog polariteta, priključuje solarna ploča.
3. Na konektore kontrolera priključuje se opterećenje od 12 V.
4. Ako je potrebno pretvoriti električni napon s 12 na 220 V, u shemu se uključuje inverter. On se priključuje samo na akumulator i ni u kojem slučaju izravno na kontroler.
5. Na slobodni izlaz invertera priključuju se električni uređaji predviđeni za napon od 220 V.

Nakon izvršenog spajanja, potrebno je provjeriti polaritet i izmjeriti napon praznog hoda panela. Ako se vrijednost razlikuje od nazivne – spajanje je izvedeno neispravno.

Za priključivanje uređaja na sustav nije potrebno otvarati razvodnu kutiju – svi spojni konektori su lako dostupni

U završnoj fazi solarnu ploču potrebno je uzemljiti. Kako bi se smanjila vjerojatnost kratkog spoja, na mjestima spajanja između akumulatora, invertera i kontrolera ugrađuju se osigurači.

Energija iz solarnih elektrana pronaći će primjenu u napajanju slabijih kućanskih uređaja i u punjenju akumulatora mobilne tehnike:

Onima koji žele sami izraditi solarnu ploču pomoći će informacije navedene u sljedećem članku.

Spajanje višesmjernih elemenata

Primjenom serijske sheme montaže solarnih ploča, kako se ne bi smanjila učinkovitost rada uređaja, sve ploče u zajedničkom krugu treba postaviti pod istim kutom i na istoj ravnini.

Ako su ploče smještene u različitim ravninama, to može dovesti do toga da bliža ili više osvijetljena ploča radi snažnije od onih smještenih malo dalje.

To znači da će bliža ploča proizvoditi električnu energiju, od koje će se dio trošiti na zagrijavanje udaljenijih ploča. A razlog je u tome što struja teče putem najmanjeg otpora. Kako bi se smanjili gubici, za svaku ploču bolje je koristiti zasebni kontroler.

Osnovni zahtjevi pri korištenju kontrolera – snaga priključenih panela iznad 1 kW i udaljenost između baterija na dovoljno veliku udaljenost

Problem se može riješiti i postavljanjem odsječnih dioda. One se postavljaju unutar između ploča. Zahvaljujući tome, dajući maksimalnu snagu, ploče se ne pregrijavaju.

Nema manje važan značaj ima i pad napona u spojevima, kao i u samim žicama niskonaponskog dijela sustava.

Tablica neusklađenosti prenesene snage s presjekom žice, crvenom bojom označavajući parametre kod kojih postoji rizik od jakog požarno opasnog zagrijavanja

Kao primjer može poslužiti činjenica da na metarskom dijelu kabela presjeka 4 mm² pri prolasku struje od 80 A (napon 12 V) vrijednosti padaju za 3,19%, što iznosi 30,6 W. Pri korištenju zavrtanja pad napona može varirati u rasponu od 0,1 do 0,3 V.

Kombiniranje solarne energije i fiksne mreže

Planirajući koristiti električnu energiju od sunca paralelno s uređenom centraliziranom stacionarnom mrežom, shema spajanja se radi nešto drugačije. A glavni razlog takvog rješenja je što privatni potrošač nema mogućnosti "odbaciti" preostalu energiju.

A to može prouzročiti oscilacije napona u trajanju do jedne sekunde.

Pri kombiniranju solarne električne energije sa stacionarnom centraliziranom mrežom vodi se istim pravilom: što se više izvora priključuje, to shema postaje složenija

Prema gore navedenoj shemi, napon sa solarnog polja prvo se usmjerava prema akumulatoru (AKB), a već odatle se prenosi na opterećenje.

Projektirajući takvu varijantu montaže u obzir treba uzeti dvije vrste opterećenja:

• nerezervirano – svjetlo u kući, kućanski aparati i sl.;
• rezervirano – rasvjeta za nuždu, hladnjak, električni kotao.

Uzmite u obzir: što je veći kapacitet akumulatora, to će više raditi u autonomnom načinu rada rezervirani električni uređaji.

Odabirom takvog načina generiranja energije u mrežu, budite spremni da ćete morati ishoditi dozvolu u lokalnim elektroenergetskim mrežama.

Unatoč tome što inverteri za solarne panele proizvode napon čija je kvaliteta ponekad veća od one u centraliziranoj mreži, lokalne elektroenergetske mreže ne daju odobrenje da se električno brojilo okreće u suprotnom smjeru.

Iz tog razloga prema shemi solarni inverteri prestaju raditi u trenutku nestanka napona u mreži. A rezervirano opterećenje počinje se napajati iz akumulatora (AKB).

Zaključci i koristan video na temu

Autori video materijala koji je dan u nastavku, dijele osobno iskustvo i razlažu nijanse montaže solarnih panela.

Video #1. Primjer sastavljanja i montaže sustava tvorničkog uzorka:

Video #2. Kako pravilno postaviti panele:

Nema ništa komplicirano u procesu spajanja više panela s drugim elementima sustava. No, za početnika taj proces može biti otežan. Stoga, ako nemate iskustva u proračunima i vještinama montaže, obratite se stručnjaku koji posjeduje potrebno znanje.

Želite li ispričati kako ste sami sastavili vlastitu solarnu elektranu za vikendicu ili seosku kuću? Možda su Vam poznate nijanse procesa koje nisu opisane u članku? Molimo Vas, napišite komentare u donjem bloku, postavljajte pitanja, dijelite mišljenje i fotografije na temu članka.