Солнечные батареи для квартиры на балконе

Солнечная батарея на балконе квартиры — цена, где купить и как установить?

Обновлено: 13 января 2021

• Виды солнечных панелей для балкона
• Преимущества и недостатки использования
• Монтаж солнечной батареи на балконе
• Цена комплекта
• Видео-инструкция: «как собрать своими руками»?
• Цены: где дешевле купить солнечные батареи?

Виды солнечных панелей для балкона

Для установки на балконе могут быть использованы следующие разновидности солнечных батарей:

• кремниевые монокристаллические. Это черные модули с металлическими заглушками по углам отдельных элементов. Отличаются высоким КПД и производительностью, но и стоимость этих образцов самая высокая
• кремниевые поликристаллические. Эти панели примерно на 20 % дешевле монокристаллических, но и все их показатели соответственно ниже
• пленочные виды. Это панели, отличающиеся гибкой структурой. Они легкие, сравнительно недорогие, могут демонстрировать неплохую производительность. Основной особенностью является способность вырабатывать энергию в пасмурную погоду, чего у кремниевых видов не наблюдается

Все солнечные батареи для квартиры должны быть устойчивыми к перепадам температуры, иметь малый вес и обладать высокой производительностью. Эти требования обусловлены спецификой монтажа и ограниченной несущей способностью балкона. Кроме этого, его размер также надо учитывать — солнечные батареи требуют полностью открытой рабочей поверхности, на площадках малого размера может быть размещено лишь строго определенное количество модулей.

Обычно солнечные батареи для квартиры на балконе выбирают из самых производительных образцов. Необходимость этого возникает оттого, что увеличить количество модулей не получится — не позволит размер балкона.

Из-за этого нередко прибегают к различным хитростям — например, устанавливают панели в виде козырька над балконами верхних этажей.

Иногда предварительно устанавливают несущую конструкцию, прикрепленную к стене дома вокруг балкона. Она должна быть достаточно прочной и легкой. Если устанавливаются солнечные батареи для квартиры в многоквартирном доме, для монтажа подобных сооружений необходимо заручиться согласием соседей и разрешениями от соответствующих надзорных организаций. Считается, что для этого никаких разрешений не требуется, но на практике возможны любые затруднения.

Преимущества и недостатки использования

Солнечные батареи на балконе квартиры обладают заметными преимуществами:

• обслуживание или очистка таких панелей значительно легче, чем при установке на крыше или наружной стене
• появляется возможность разместить все сопутствующие приборы в непосредственной близости от модулей и в хороших условиях
• экономия расходов на электроэнергию может составить значительную сумму
• высокая эффективность системы, которую можно регулировать своими силами
• при отключении электроэнергии есть возможность обеспечить питание бытовой техники и приборов
• монтаж не составляет значительной сложности и не требует привлечения специалистов

Помимо достоинств, которыми обладает солнечная батарея на балконе, есть и недостатки:

• установить панели можно только на южной или юго-западной стороне дома
• количество модулей ограничено размером балкона, увеличить его никак нельзя
• площадь балкона занимают аккумуляторные батареи
• готовый комплект оборудования стоит немалых денег, а сборка своими руками доступна не для всех. Сами панели придется покупать в любом случае
• генерация энергии происходит только в дневное время
• поверхность панелей надо периодически очищать от пыли
• при резких порывах ветра возникает опасность срыва модулей

Несмотря на недостатки, пользователи с интересом относятся к такому варианту. Многие устанавливают солнечные батареи для квартиры, стоимость комплекта которых (при наличии благоприятных условий) рано или поздно может окупиться. Кроме того, возможность получить стабильный источник питания без скачков или колебаний напряжения интересует любого домовладельца. Зачастую чувствительные приборы отказываются нормально работать от сети, и установка собственной СЭС позволяет решить проблему.

Монтаж солнечной батареи на балконе

Прежде всего, необходимо выяснить, можно ли установить солнечные батареи в квартире. Это касается всех аспектов — от технических, до административных.

• Во-первых, сторона дома должна быть освещена солнцем в течение всего дня.
• Во-вторых, балкон на людной улице могут запретить загромождать панелями, которые выделяются на стене и привлекают внимание.
• Кроме того, если здание имеет историческую или художественную ценность, монтаж посторонних предметов запрещается.
• Также надо договориться с соседями, что сложнее всего.

Эти моменты необходимо прояснить заранее, иначе неминуемы споры с работниками ЖКХ, архитектурного отдела, соседями и прочими организациями.

Монтаж панелей не представляет технической сложности. На перила крепят специальные кронштейны, к которым привинчивают (или прижимают специальными элементами) сами панели. Соединение их тем или иным способом определяется по величине нагрузки. АКБ расставляют прямо на балконе, а контроллер и инвертор обычно находятся в квартире. Это обеспечивает нормальную работу приборов и облегчает доступ владельца, особенно в зимнее время.

Основная сложность заключается в необходимости работы в опасных условиях — на высоте, перегнувшись через перила и т. п. Такая специфика монтажа требует использования страховки, монтажного пояса или иных средств защиты.

Необходимо также продумать безопасную очистку панелей от пыли, которую придется периодически производить. Снимать каждый модуль, чистить и снова устанавливать — нецелесообразно и затруднительно, проще использовать щетку на длинной ручке, или иное подобное приспособление.

Цена комплекта

Готовая солнечная батарея в квартире многоэтажного дома обойдется в немалую сумму. Это обстоятельство требует от пользователя сначала подсчитать расходы и решить, насколько это для него необходимо.

• Прежде всего, понадобится сама солнечная батарея для квартиры, цена которой находится в районе 5-10 тыс. руб.
• Затем надо купить аккумуляторы (от 2 до 30 тыс. руб. в зависимости от емкости).
• Понадобятся контроллер (1200-52000 руб), инвертор (от 5 до 50 тыс руб), комплект кабелей и соединительных проводов.

Все эти устройства обойдутся не меньше, чем в 20 тыс. руб., и это минимальная сумма расходов. Важно точно рассчитать мощность и производительность панелей, чтобы получить работоспособный и эффективный комплект.

Видео-инструкция: «как собрать своими руками»?

Солнечные батареи для квартиры на балконе

Кто из нас не мечтает об источнике бесплатной электроэнергии, к которому можно было бы подключить всю бытовую технику и навсегда забыть о счетах за электричество. Как ни странно, но такие источники существуют и успешно используются не только в промышленности, но и в быту, в том числе и для обеспечения электроэнергией отдельных частных домов. Ветряные мельницы, солнечные батареи – эти широко известные изобретения превращают один вид энергии в другой, не загрязняя окружающую среду, и не требуют при этом затрат на топливо. Конечно, назвать их абсолютно бесплатными нельзя, сами по себе такие установки довольно дорогие, но экономия от их использования очень скоро сможет оправдать все расходы. Бытует мнение, что альтернативные источники электроэнергии хороши для частных домов, на самом же деле они успешно используются и в условиях квартиры. В этом случае прекрасным решением является установка компактных и простых в исполнении солнечных батарей на балконе.

Устройство солнечных батарей

Солнечные батареи для квартиры на балконе должны быть небольшими, но достаточно мощными. Поскольку их мощность напрямую зависит от размеров, здесь нужно искать компромисс. Батареи представляют собой панели, состоящие из следующих элементов:

• аккумулятора;
• непосредственно солнечной батареи, состоящей из фотоэлементов;
• инвертора;
• системы управления.

Собрать систему самостоятельно не составит труда, поэтому ее установкой и подключением можно заняться самостоятельно, не прибегая к услугам специалистов. Солнечная батарея со всеми комплектующими не занимает много места и полностью размещается в пределах балкона. В процессе эксплуатации она не требует особого ухода – ее достаточно при необходимости очищать от пыли и грязи.

Единственное требование – наличие системы отопления на балконе или хотя бы утеплительного слоя по всему периметру. Оборудование чувствительно к отрицательным температурам и в зимний период может работать с большими потерями энергии.

Установка солнечных батарей в многоквартирном доме

Элементы системы размещаются на балконе таким образом, чтобы не загромождать собой полезную площадь и при этом эффективно выполнять свои функции. Самым габаритным компонентом является аккумулятор. Его можно разместить под самым потолком, закрепив на стене, где он не будет никому мешать. Панель солнечной батареи, которая улавливает солнечную энергию и превращает ее в электрическую, закрепляется на стекле или в раме остекления. При этом она, будучи не совсем прозрачной, играет роль тонировки и надежно защищать от ультрафиолета.

Принцип работы солнечной батареи

Солнечная батарея – это, в первую очередь, набор фотоэлементов, которые, соединяясь между собой, формируют панель. Особенность фотоэлементов заключается в их способности генерировать электрическую энергию под воздействием солнечных лучей, что делает ее практически бесплатной. Количество производимой энергии зависит от материала панели и от ее площади. Таким образом, на выходе получается постоянный электрический ток, который попадает в инвертор, где преобразуется в переменный и может использовать в быту. Поскольку производительность батареи зависит от многих факторов (времени года, погоды, времени суток), энергия должна накапливаться впрок, для чего и используется аккумулятор. Он накапливает в себе электричество, а потом постепенно отдает его даже тогда, когда солнца нет, и батарея не выполняет свои функции.

Установка солнечных батарей на балконе

Одним из главных характеристик любой солнечной батареи является материал для фотоэлементов. Среди наиболее популярных:

• поликристаллы кремния – самый популярный материал на сегодняшний день, сочетающий в себе доступную цену и хорошие эксплуатационные характеристики. Панели из поликристаллов кремния легко устанавливаются, так что с их сборкой может справиться любой. Их характерная особенность – синий цвет поверхности, по которой их легко узнать;
• монокристаллы кремния более продуктивные, но их стоимость гораздо выше. Еще один недостаток – это их форма в виде многоугольника. Она не дает возможность подогнать отдельные монокристаллы впритык друг к другу, поэтому рабочая поверхность панели в результате оказывается не сплошной, а с множеством зазоров, что уменьшает полезную площадь;
• аморфный кремний наименее эффективный среди всех разновидностей кремния и самый дешевый из них. Его используют в тех случаях, когда не требуется большой мощности батареи, или же с целью экономии;
• теллурид кадмия наносится на стекло в виде пленки, толщина которой менее 0,5 мм. Сама пленка может быть непрозрачной или же частично пропускать свет, так что ее можно использовать и в качестве тонировки для оконного стекла;
• CIGS – полупроводник, фотоэлементы из которого тоже выпускаются в виде пленки, но его КПД выше, чем у таллурида кадмия.

Выбор материалов довольно большой, и чтобы подобрать подходящий, нужно разбираться в их эксплуатационных характеристиках. Менее продуктивные фотоэлементы стоят дешевле, но требуют большей площади панели, так что экономия здесь относительная. Разница в производительности довольно большая. Для примера, квадратный метр панели из монокристаллического кремния может давать до 125 Вт, а из аморфного кремния – 50 Вт.

На современном рынке наибольшим спросом пользуются монокристаллические и поликристаллические фотоэлементы. Первые имеют КПД порядка 13%, срок их службы около 30 лет, но при этом их производительность сильно зависит от погодных условий. Максимальный КПД можно получить только в солнечный ясный день, но в пасмурную погоду он значительно снижается. Поликристаллические фотоэлементы менее эффективные – их максимальный КПД составляет 9%, срок их эксплуатации тоже немного меньше – до 20 лет, но при этом их производительность практически не зависит от погоды.

Устанавливаем солнечные батареи на балконе своими руками

Плюсы и минусы солнечной батареи

К несомненным достоинствам данного источника энергии относится:

• полная независимость от наличия исходного топлива (таковым является солнечная энергия), в результате чего энергия получается практически бесплатной;
• экологичность, связанная с отсутствием продуктов сгорания или переработки;
• длительный срок службы, зависящий от материала фотоэлементов, но в любом случае не меньше 20 лет;
• надежность, которая обеспечивается простой и неподвижной конструкцией. Статичные компоненты системы редко выходят из строя;
• простота в эксплуатации. Панель солнечной батареи не нуждается в специальном уходе, ее достаточно просто периодически протирать, смывая пыль.

При всех своих достоинствах солнечная батарея имеет и ряд недостатков:

• зависимость продуктивности установки от времени суток и погоды. Чем интенсивнее и дольше светит солнце, тем больше энергии генерирует батарея, но ночью или в пасмурную погоду количество полученного электричества минимально;
• высокая себестоимость. Энергия на выходе действительно получается бесплатной, но за саму систему необходимо заплатить немало денег, правда, со временем эти траты окупятся;
• низкая производительность;
• необходимость в утеплении и отоплении помещения, где будет размещаться система.

Подключение к солнечной батарее

Сразу стоит отметить, что полностью отказываться от услуг централизованного электроснабжения не нужно. Солнечная батарея при всех своих положительных качествах остается альтернативным и дополнительным источником энергии, количество которой ограничено. Более побробно тут как вывести батарею на балкон. Первым делом придется отказаться от использования мощных и слишком «прожорливых» электроприборов, отдавая предпочтение энергосберегающим и маломощным. Для некоторых такие шаги могут быть связаны с определенными проблемами, ведь не всю бытовую технику можно заменить аналогами с пониженным уровнем электропотребления. Именно для таких случаев и нужно оставить возможность подключения к общественным электросетям.

Солнечная батарея вполне может обеспечить необходимое количество электроэнергии для одной квартиры, но даже частичное подключение к ней отдельных приборов даст неплохую экономию.

Монтаж солнечных батарей

Монтаж солнечной батареи на балконе

Перед тем, как окончательно принять решение об установке солнечной батареи, нужно взвесить все «за» и «против». Еще раз стоит напомнить, что балкон должен быть утеплен, а температура здесь не должна опускаться ниже указанной в инструкции отметки. В идеале это помещение лучше сделать отапливаемым, но не всегда это возможно. На всякий случай нужно оставить возможность подключения системы к общедомовой электросети.

Установка солнечных батарей на балконе квартиры довольно простая. Ее панели закрепляются на каркасе, выполненном из металлического уголка, который надежно фиксируется на несущих конструкциях здания: стенах или плитах перекрытия. При выборе места расположения панелей нужно помнить, что их придется регулярно очищать, поэтому их поверхность должна быть в пределах досягаемости. Максимальное количество энергии фотоэлементы генерируют при попадании на них солнечных лучей под прямым углом, но на протяжении года солнце меняет свое положение, поэтому панели должны поворачиваться на угол порядка 12º.

Установка солнечных батарей дома

Для монтажа солнечной батареи понадобится:

• лист стекла размерами 700х1050х4 мм (можно заменить оргстеклом);
• фотоэлементы, 48 штук. Их можно купить через Интернет, если рядом нет специализированных магазинов. Фотоэлементы будут устанавливаться в 4 ряда по 12 штук в каждом;
• алюминиевый уголок 20х20 мм;
• шины для пайки;
• паяльник;
• олово;
• флюс;
• мульитиметр;
• герметик.

Последовательность сборки солнечной батареи:

• изготовление корпуса, на котором держатся панели с фотоэлементами. Он представляет собой раму, сваренную из алюминиевого уголка, размеры которой превышают размеры стекла на 5-10 мм. Зазор между стеклом и рамой заполняется герметиком, что повышает прочность конструкции;
• напайка фотоэлементов. Работая с ними, нужно быть осторожными, ведь они очень хрупкие и при этом недешевые. Для надежной фиксации крайних элементов они припаиваются к шинам;
• подготовка стекла путем тщательного очищения и обработки обезжиривающим средством;
• установка стекла в алюминиевую раму и его фиксация в нужном положении;
• закрепление на стеклянной поверхности фотоэлементов. Между отдельными фотоэлементами должны оставаться зазоры;
• проверка качества пайки;
• нанесение герметика вдоль периметра стеклянной основы, по центру и заполнение им всех зазоров;
• отделка обратной стороны панели акриловым лаком.

Солнечные батареи для квартиры на балконе

Возможность использовать альтернативные источники энергии – популярная и интересная тема. Солнечные батареи – одно из решений, которое наиболее востребовано в регионах с частыми отключениями электроснабжения жилых домов. Их можно установить даже на небольших балконах городских квартир. Конечно, такая установка не сможет заменить традиционную электросеть, но у вас всегда будет возможность зарядить мобильный телефон и осветить комнату.

1. Из чего состоит солнечная батарея
2. Эффективность солнечной батареи
3. Экономическая целесообразность
4. Особенности установки и основные требования
5. Как собрать солнечную батарею своими руками

Из чего состоит солнечная батарея

Эффективность солнечной батареи

По отзывам пользователей, балконная система из 4-х панелей способна генерировать до 2-х кВт электроэнергии за световой летний день. Этого хватает на освещение квартиры энергосберегающими лампами, подзарядку мобильного телефона и, возможно, для работы некоторых бытовых приборов. Для полноценного пользования всей техникой (стиральной машиной, водонагревателем и плитой) тока, вырабатываемой балконной солнечной системой, конечно, недостаточно. В зимнее время производительность системы ниже в 3-4 раза.

Экономическая целесообразность

Стоимость брендовой заводской установки для комплексного бытового использования начинается от 250 000 руб. Понятно, что период окупаемости в средних широтах России будет очень долгим. Китайские аналоги стоят на порядок дешевле.

Систему можно собрать и своими руками из комплектующих, заказанных на AliExpress. По отзывам мастеров, самодельная конструкция, выполненная с надлежащим уровнем качества, обходится не дешевле готовой батареи из Китая, но такой подход будет интересен творческим людям с инженерным складом ума.

Особенности установки и основные требования

Монтаж солнечных батарей на балконе не требует согласований при условии, что конструкция не мешает соседям и не создаёт потенциальной опасности. Исключение составляют дома, являющиеся памятниками архитектуры в исторической части города – в этом случае изменение облика фасада возможно только после получения разрешения.

Чтобы солнечная батарея на балконе эффективно работала, необходимо соблюдать правила установки:

• Правильно выбрать место расположения батареи. Есть смысл устанавливать системы только на южной или юго-восточной стороне. Кроме того, нужно убедиться, что они не будут затеняться соседними зданиями, деревьями и конструкциями – тень, закрывающая только один элемент, снижает эффективность работы всей системы в 2 раза.
• Балкон должен быть застеклён и утеплён, так как на морозе аккумулятор быстро теряет заряд.
• В случае открытого балкона необходимо как минимум предусмотреть защитные короба, предохраняющие оборудование от влаги и загрязнений или размещать его в жилой комнате, что неудобно и неэкологично.
• В российских условиях с небольшим количеством солнечных дней рекомендуется использовать поликристаллические фотоэлементы – они более чувствительны даже к слабому световому потоку.
• Солнечная батарея работает наиболее эффективно, когда лучи падают на неё под углом 90 градусов. Поэтому в идеале система должна быть расположена не строго вертикально, а под соответствующим углом и иметь возможность регулировки вслед за отклонением солнца в течение года. В условиях городского балкона это реализовать довольно сложно.

Как собрать солнечную батарею своими руками

Чтобы собрать панель самостоятельно, нужны следующие материалы и комплектующие:

• стекло;
• фотоэлементы;
• алюминиевый профиль для рамки;
• герметик;
• проводник (можно использовать медный интернет-провод «витая пара»).

Из инструментов понадобится паяльник на 40 Вт и мультиметр.

Последовательность работ:

1. Рассчитать площадь и размер стекла так, чтобы на него поместились все фотоэлементы, с учетом зазора между ними в 3, 4 мм.
2. Нарезать алюминиевый профиль под углом 45 градусов. Собрать рамку будущей батареи.
3. Нарезать проводник нужной длины. Приступить к пайке фотоэлементов. Этот этап требует особой аккуратности и осторожности, так как кремниевые пластины очень хрупкие (можно купить уже подпаянные фотоэлементы и пропустить этот этап). Места пайки покрыть спиртовым раствором канифоли и залудить. Провода зачистить от изоляции, залудить и слегка припаять в нескольких точках. Затем основательно пропаять по всей длине.

Готовые подпаянные фотоэлементы

Обратную сторону батареи закрыть вторым слоем стекла. Стыки загерметизировать.

Соединить батарею с другими элементами системы и установить на балконе.

Подробную сборку солнечной панели, смотрите в нашем видео:

Несмотря на то, что установка солнечных батарей на балконе не сделает вашу квартиру полностью энергонезависимой, в некоторых случаях она очень хорошо выручает. В любом случае подобные эксперименты – это шаг вперёд в вопросе продуктивного использования альтернативных видов энергии.

Что будет, если поставить солнечную батарею на балконе

Экология потребления.Дом:Альтернативные источники энергии становятся более доступными. Солнечные батареи все чаще можно увидеть на загородных домах или городских балконах.

Несмотря на все плюсы использования солнечных батарей, альтернативная энергетика в нашей стране развита достаточно слабо.

Причин множество: от неблагоприятных погодных условий до высокой стоимости панелей. Но многих россиян это не останавливает, если и Вы входите в этой число, то возможны два варианта: покупка готового набора, состоящего из панелей и системы аккумуляторов или самостоятельная сборка отдельных деталей.

В первом случае, затраты будут на порядок больше. Так, к примеру, одна немецкая компания разработала специальную солнечную конструкцию, элементами которой являются панели мощностью 195 Вт. В народе они получили название «балконные электростанции». Солнечные батареи для дома, выпускаемые под маркой Sun Invention – Plug & Save, имеют стандартные размеры и специальных навыков для их монтажа не понадобится. Вот только их стоимость многих смутит – 2800 евро, такая солнечная система будет по карману не каждому.

Другое дело системы, которые многочисленные умельцы изготавливают своими руками. Информация о них даже иногда появляется в средствах массовой информации. Достоинством солнечной батареи, собранной в домашних условиях, является не только ее дешевизна (в сравнении с заводской панелью с идентичными характеристиками затраты будут раза в 3 меньше), но и возможность учесть все необходимые технические нюансы, отвечающие лично Вашим потребностям.

Для российских условий эксперты советуют выбирать поликристаллический модуль. Он лучше подходит для слабого российского естественного солнечного света. Все элементы панели с таким модулем покрываются специальным ламинатом, который устойчив как к перепадам температур, так и к воздействию снега и дождя.

Большая часть готовых солнечных установок оснащается аккумуляторами, контроллерами и устройствами с usb-выходами и стандартными выходами, пригодными для зарядки ламп, переносных девайсов и небольших бытовых приборов.

Батареи на балконе

Марина Быстрина из Санкт-Петербурга установила солнечную батарею на балконе.

У меня небольшая солнечная батарея, поликристалл, стоит на балконе, ее для меня собрали друзья. Она подключена к usb-переходнику, и я использую ее для включения мини-вентилятора летом и для турецких цветных ламп в течение всего года, — говорит Марина Быстрина.

У Ивана Герасимова из Новосибирска на балконе – 65-ваттные солнечные батареи среднего размера. По его словам, они позволяют накопить примерно по 6 Ампер/час. С помощью этой силы тока ему удается зарядить свой ноутбук примерно наполовину. Телефон от батарей можно зарядить полностью за несколько солнечных утренних часов, а два ночника от полностью заряженного аккумулятора могут работать три ночи подряд.

Установка вырабатывает более 2500 вт, или 2,5 квт. Средний ноутбук при работе потребляет в час около 100 вт, телефон – около 70, лампа – 10-15 вт/ч.

Разрешение на установку

Для установки солнечных батарей на балконе дополнительные юридические разрешения не требуются. В ЖЭУ по месту жительства уточнили, что, если батареи не мешают другим жильцам, то на их установку не нужно получать разрешений.

На всякий случай в Мосжилинспекции порекомендовали обратиться в Главное архитектурно-планировочное управление Москомархитектуры, чтобы узнать, не появятся ли претензии к изменению внешнего вида здания. В ряде случаев, когда речь идет о домах-объектах культурного наследия, памятниках архитектуры, изменение внешнего вида фасада здания возможно только с после получения разрешения.

Связанную с установкой солнечной батареи перепланировку регламентирует постановление от 25 октября 2011 г. N 508-ПП Правительства Москвы «Об организации переустройства и (или) перепланировки жилых и нежилых помещений в многоквартирных домах и жилых домах». В нем можно прочитать, в каких случаях все-таки потребуется согласование.

Для предприятий это также актуально, но надо заказать пноолр, чтобы сэкономить на расходах.

Подмосковный опыт

Десятки компаний предлагают установку солнечных батарей в Москве и Подмосковье. Несмотря на то, что производительность батарей в зимние месяцы снижается в три-четыре раза, их использование может обеспечить энергией небольшой загородный дом с необходимым минимумом электроприборов. Солнечные установки пользуются у жителей Подмосковья все большей популярностью.

Чем больше размер батареи, тем эффективнее она работает. Так, для освещения дачного домика потребуется установка стоимостью не больше 150-200 тысяч рублей. Для большого дома – соответственно, большая и дорогостоящая установка. Снег зимой чистится обычной щеткой, а вода на на панелях не задерживается из-за положения установки, которое подбирает мастер с учетом условий на конкретном участке.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Солнечная батарея на балконе, опыт использования

Привет Geektimes. Данная статья является продолжением предыдущей части, про туристическое зарядное устройство «Anker Solar 21Вт». Идея использования солнечной батареи для зарядки разных гаджетов мне показалась весьма перспективной, но конечно, 21Вт в качестве универсальной зарядки мало — хочется иметь возможность заряда не только в солнечную погоду, а для этого нужен запас по мощности. Поэтому были куплены полноценные солнечные панели и начаты эксперименты с ними.

Железо

1. Солнечная панель

Тут есть разные варианты, но на балконе основным ограничением является наличие свободного места. Для понимания порядка цен, батарея на 50Вт стоит примерно 5000руб и выглядит так:

Размеры панели в мм — 540x620x30, вес 4кг.

Балконы по размеру бывают разные, исходя из габаритов панелей, вполне без проблем можно поместить 2 или 4 штуки, больше уже не влезет. Для теста было куплено 2 панели по 50Вт. Такая батарея дает около 18В под нагрузкой или 24В без нее, значит при использовании 2х батарей нужно рассчитывать на суммарное напряжение до 50В (к примеру многие dc-dc преобразователи штатно работают до 30В). Можно соединить батареи и параллельно, но тогда потери из-за длины проводов будут чуть выше.

2. Контроллер

Здесь есть 2 варианта:

— Солнечные панели + контроллер + аккумулятор

Это классическая конструкция: контроллер заряжает аккумулятор когда есть солнце, пользователь когда ему надо, эту энергию использует.

Преимуществ у данной системы несколько:

— энергией можно пользоваться когда угодно, а не только когда светло,
— возможность подключения инвертора и получения на выходе 220В,
— как бонус, резервный источник в доме на случай отключения электричества.

Недостаток один: использование аккумулятора большой емкости в корне убивает экологичность идеи данного мероприятия. Число циклов заряда/разряда аккумуляторов ограничено, они не любят переразряд, к тому же и аккумуляторы и контроллеры довольно-таки дорогие. Цена контроллера составляет от 1000р за самую дешевую ШИМ-версию, до 10000-20000р за более дорогую (и эффективную) версию с поддержкой MPPT (что такое MPPT можно почитать здесь). Цена аккумулятора составляет от 5000р за обычный гелевый аккумулятор на 40-50А*ч, некоторые используют батареи LiFePo4, они разумеется дороже.

— Grid-tie инвертер

Эта технология наиболее перспективна на данный момент.

Суть в том, что конвертор преобразует и отдает энергию сразу в домашнюю электросеть. При этом потребляемая от общей сети энергия уменьшается, домовой электросчетчик фиксирует меньшие показания.

В идеале, если солнечные панели дают достаточно энергии для всех потребителей, значение на электросчетчике вообще не будет расти. А если потребление квартиры/дома меньше, чем выработка солнечных панелей, то счетчик будет фиксировать «экспорт» энергии, что должно учитываться компанией-поставщиком электричества. В России правда такая схема пока не работает — более того, большинство старых электросчетчиков считают энергию «по модулю», т.е. за отдаваемую энергию еще и придется платить. Вроде в 2017 году вопросы микрогенерации на законном уровне обещали начать решать. Но впрочем для панелей на балконе все это имеет лишь теоретический интерес — их выработка слишком мала.

Цена grid-tie инвертора составляет от 100$, в зависимости от мощности. Отдельно стоит отметить микроинветоры — они ставятся прямо на батарею, и отдают сразу сетевое напряжение, однако рекомендуемая мощность панелей составляет не менее 200Вт. Инвертор крепится прямо на задней стенке солнечной панели, это позволяет соединять их так:

Но для балкона это разумеется, неактуально.

Тестирование

Первым делом было интересно выяснить, какую реальную мощность можно получить с солнечных панелей. Для этого за 15$ была куплена плата АЦП ADS1115 для Raspberry Pi:

Использовать ее просто, входное напряжение делится делителем и подается на аналоговый вход, на выходе имеем цифровые значения. Исходники для работы с АЦП можно взять здесь. Также был куплен датчик тока ACS712, датчик напряжения был сделан из кучки резисторов (дома нашлись только одного номинала). В качестве нагрузки была установлена обычная лампочка на 100Вт. Разумеется, от 48 вольт она не горела (лампочка расчитана на 220В), а лишь еле-еле светилась. Сопротивление спирали составляет 42 Ома, что по напряжению позволяет примерно оценить мощность (хотя у лампы накаливания сопротивление нелинейно, но для грубой прикидки сойдет).

Первая тестовая версия выглядела так:

Исходник был допилен, чтобы данные и текущее время сохранялись в CSV, также на Raspberry Pi был запущен web-сервер, чтобы скачивать файлы по локальной сети.

Результаты за обычный вполне ясный день с переменной облачностью выглядят так:

Видно что пик напряжения приходится на раннее утро, что есть следствие неправильной установки панелей — в идеале они не должны стоять вертикально.

А вот так выглядит «провал» в день, когда набежали тучи, и пошел дождь:

Учитывая напряжение в 44В и сопротивление нити накала лампы в 42Ома, можно грубо прикинуть (нелинейность сопротивления лампы игнорируем), что в лучшем случае получаемая мощность P = U*U/R = 46Вт. Увы, КПД 100-ваттной панели при вертикальной установке не очень хорош — солнечные лучи падают на панель не под прямым углом. В худшем случае (пасмурно, дождь) мощность падает даже до 10Вт. Зимой и летом суммарная получаемая энергия также будет отличаться.

Опыт с отдачей энергии напрямую в сеть оказался неудачным: 500-ваттный инвертер от 45 ватт просто не заработал. В принципе это было ожидаемо, так что инвертор оставлен на будущее до переезда на место с балконом побольше.

В итоге, учитывая решение отказаться от буферных аккумуляторов, единственным рабочим вариантом оказалось использование dc-dc конверторов напрямую: к примеру вот такой конвертер может заряжать любые USB-девайсы, на его выходе уже есть и USB-разъем:

Есть модели чуть подороже, они имеют больший максимальный ток и большее число USB-разъемов:

Есть мысль также найти dc-dc-конвертер для зарядки ноутбука, их выбор на eBay весьма велик.

Заключение

Данная система имеет экспериментальный характер, но в целом можно сказать что оно работает. Как видно по графику, примерно с 7 утра и до 17 вечера отдаваемая панелями мощность более 30Вт, что в принципе не так уж плохо. В совсем пасмурную погоду результаты разумеется хуже.

Об экономической целесообразности речи разумеется не идет — при выработке 40Вт*ч по 7 часов, за неделю будет выработано 2КВт*ч. Окупаемость в ценах своего региона каждый может прикинуть самостоятельно. Вопрос разумеется не в цене, а в получении опыта, что всегда интересно.

Но куда девать энергию, вопрос пока открытый. Использовать 40Вт для зарядки USB-устройств это чересчур избыточно. На eBay есть grid tie инверторы на 300Вт с рабочим напряжением 10.5-28В, однако отзывов по ним мало, а тратить 100$ на тест не хочется. Если подходящее решение так и не найдется, можно считать что одна 50-ваттная панель является оптимумом для балкона — ею можно заряжать разные гаджеты, избыточность в этом случае минимальна.

По крайней мере, уже сейчас все домашние цифровые устройства (телефоны, планшет) переведены на «зеленую энергию» без особых хлопот. Есть мысль все-таки рассмотреть использование буферного LiFePo4 аккумулятора — но вопрос выбора и аккумулятора и контроллера пока открыт.

В дополнение: как подсказали в комментариях, можно использовать свинцовый аккумулятор, например автомобильный. Да, это действительно дешевый и работающий вариант, со 100-ваттной панелью будет достаточно примерно такого контроллера, ценой всего 10-20$ на eBay:

Но это решение не совсем экологичное и не совсем интересное, поэтому в плане изучения технологий я его не рассматриваю. А если кому-то надо например, запитать видеокамеру на даче, то наверное вполне вариант.

Продолжение в следующей части. Краткую видео-версию также можно посмотреть в ролике на youtube.

PS: В комментарии просили выложить фото, в данный момент батареи выглядят так: