Sơ đồ và phương pháp kết nối các tấm pin mặt trời: cách lắp đặt tấm pin mặt trời đúng cách
Nguồn năng lượng thay thế dựa trên các tấm pin mặt trời là một lựa chọn tuyệt vời để tổ chức cung cấp điện độc lập.Nó sẽ mang lại hiệu quả sử dụng năng lượng cao không chỉ trong những ngày nắng nóng mà còn trong thời tiết nhiều mây. Sẽ thật tuyệt nếu có một thiết bị như vậy ở nhà phải không?
Để làm điều này, bạn chỉ cần chọn chính xác các thành phần kỹ thuật và tiến hành cài đặt. Bất cứ ai cũng có thể làm được điều này nếu biết sơ đồ và phương pháp kết nối các tấm pin mặt trời. Chúng tôi sẽ cho bạn biết cách xây dựng một hệ thống sản xuất có thể chuyển đổi “năng lượng xanh” thành điện năng cần thiết để cung cấp năng lượng cho các thiết bị gia dụng.
Ngoài ra, bạn sẽ học cách chọn nơi lắp đặt các tấm pin mặt trời và cách kết hợp chúng với mạng điện cố định. Những lời khuyên hữu ích và những khuyến nghị quan trọng sẽ hỗ trợ hiệu quả cho những người thợ thủ công tại nhà. Để dễ hiểu hơn, các hình ảnh, sơ đồ và video theo chủ đề được cung cấp.
Nội dung của bài viết:
Thiết bị pin năng lượng mặt trời
Khi dự định tự mình kết nối các tấm pin mặt trời, bạn cần có ý tưởng về hệ thống bao gồm những yếu tố nào.
Các tấm pin mặt trời bao gồm một bộ pin quang điện, mục đích chính là chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện. Cường độ dòng điện của hệ thống phụ thuộc vào cường độ ánh sáng: bức xạ càng sáng thì dòng điện tạo ra càng lớn.
Các thành phần cấu trúc chính của hệ thống là:
- Pin năng lượng mặt trời - Chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện.
- Ắc quy – một nguồn dòng điện hóa học tích tụ điện được tạo ra.
- Bộ điều khiển sạc - theo dõi điện áp pin.
- Biến tần, chuyển đổi điện áp trực tiếp của pin thành điện áp xoay chiều 220V, cần thiết cho hoạt động của hệ thống chiếu sáng và hoạt động của các thiết bị gia dụng.
- Bộ ngắt mạch, được lắp đặt giữa tất cả các phần tử của hệ thống và bảo vệ hệ thống khỏi bị đoản mạch.
- Bộ đầu nối chuẩn MC4.
Ngoài mục đích chính của bộ điều khiển - để theo dõi điện áp pin, thiết bị sẽ tắt một số bộ phận nhất định khi cần thiết. Nếu chỉ báo ở cực pin vào ban ngày đạt 14 Vôn, cho biết chúng đang bị sạc quá mức, bộ điều khiển sẽ ngắt quá trình sạc.
Vào ban đêm, khi điện áp ắc quy xuống mức cực thấp 11 Vôn, bộ điều khiển sẽ dừng hoạt động của nhà máy điện.
Đâu là nơi tốt nhất để lắp đặt tấm pin?
Điều đầu tiên bạn cần làm trước khi lắp đặt và kết nối pin năng lượng mặt trời là quyết định vị trí của thiết bị.
Các tấm pin mặt trời có thể được đặt ở hầu hết mọi nơi có ánh sáng tốt:
- trên mái một ngôi nhà nông thôn;
- trên ban công của một tòa nhà chung cư;
- ở khu vực gần nhà.
Điều chính là cung cấp các điều kiện cần thiết để có được sản lượng điện tối đa. Một trong số đó là hướng và góc nghiêng so với đường chân trời.Vì vậy bề mặt hấp thụ ánh sáng của dàn lạnh nên hướng về phía Nam.
Lý tưởng nhất là tia nắng mặt trời chiếu vào nó ở góc 90°. Để đạt được hiệu quả này, cần chọn góc dốc tối ưu tùy thuộc vào điều kiện khí hậu của vùng. Chỉ số này ở mỗi khu vực là khác nhau.
Ví dụ, ở khu vực Moscow, góc nghiêng của bề mặt các tấm pin mặt trời trong những tháng mùa hè là 15-20°, và trong những tháng mùa đông, nó thay đổi thành 60-70°.
Khi đặt các tấm pin mặt trời ở khu vực liền kề với ngôi nhà, tốt hơn hết bạn nên nâng các tấm pin lên trên mặt đất ít nhất nửa mét - đề phòng trường hợp có nhiều tuyết rơi. Giải pháp này cũng đúng ở chỗ nó cung cấp đủ khoảng cách để không khí lưu thông.
Điều đáng ghi nhớ là ngay cả một cái bóng nhỏ cũng có tác động bất lợi đến việc phát điện của thiết bị. Các tấm chỉ nên được đặt ở những nơi không chịu được bóng râm dù là nhỏ nhất.
Có một số cách để sửa các tấm:
- bằng cách kích hoạt các kẹp kẹp;
- bằng cách bắt vít qua các lỗ nằm ở dưới cùng của khung.
Kết cấu đỡ phải được làm bằng vật liệu chống ăn mòn. Bất kể phương pháp cài đặt nào, bạn không thể tự mình thay đổi thiết kế bảng điều khiển hoặc khoan thêm lỗ.
Công việc của chủ nhà là giữ cho các tấm bảng sạch sẽ. Việc thu bụi, tuyết và phân chim trên màn hình sẽ làm giảm lượng điện do hệ thống tạo ra ít nhất 10%.
Tùy chọn kết nối pin năng lượng mặt trời
Các tấm pin mặt trời được tạo thành từ nhiều tấm riêng lẻ. Để tăng các thông số đầu ra của hệ thống dưới dạng công suất, điện áp và dòng điện, các phần tử được kết nối với nhau bằng các định luật vật lý.
Việc kết nối nhiều tấm pin với nhau có thể được thực hiện bằng một trong ba sơ đồ lắp đặt tấm pin mặt trời:
- song song;
- tuần tự;
- Trộn.
Mạch song song liên quan đến việc kết nối các đầu cuối cùng tên với nhau, trong đó các phần tử có hai nút chung để hội tụ các dây dẫn và phân nhánh của chúng.
Dòng điện đầu ra tối đa có thể có trong mạch song song tỷ lệ thuận với số phần tử được kết nối. Nguyên tắc tính số lượng được đưa ra trong bài viết được đề xuất của chúng tôi.
Một mạch nối tiếp bao gồm việc kết nối các cực đối diện: “cộng” của bảng thứ nhất với “âm” của bảng thứ hai. Phần “cộng” chưa sử dụng còn lại của bảng thứ hai và “điểm trừ” của pin thứ nhất được kết nối với bộ điều khiển nằm xa hơn dọc theo mạch.
Kiểu kết nối này tạo điều kiện cho dòng điện chạy qua, trong đó con đường duy nhất còn lại là truyền năng lượng từ nguồn đến người tiêu dùng.
Mạch nối tiếp song song hoặc hỗn hợp thường được sử dụng nhất khi cần kết nối nhiều nhóm pin. Bằng cách sử dụng mạch này, cả điện áp và dòng điện đều có thể tăng ở đầu ra.
Tùy chọn này cũng có lợi theo nghĩa là nếu một trong các thành phần cấu trúc của hệ thống bị hỏng thì các mạch kết nối khác vẫn tiếp tục hoạt động. Điều này làm tăng đáng kể độ tin cậy của toàn bộ hệ thống.
Nguyên lý lắp ráp mạch kết hợp dựa trên thực tế là các thiết bị trong mỗi nhóm được kết nối song song. Và tất cả các nhóm được kết nối thành một mạch nối tiếp.
Bằng cách kết hợp nhiều loại kết nối khác nhau, không khó để lắp ráp một cục pin với các thông số cần thiết. Điều chính là số lượng phần tử được kết nối phải sao cho điện áp hoạt động cung cấp cho pin, có tính đến sự sụt giảm của nó trong mạch sạc, vượt quá điện áp của chính pin. pinvà dòng tải pin cung cấp lượng dòng sạc cần thiết.
Sơ đồ lắp ráp hệ thống điện năng lượng mặt trời
Việc kết nối các tấm pin mặt trời được thực hiện bằng dây kết nối tích hợp có tiết diện 4 mm2. Dây đồng một lõi, có lớp cách điện có khả năng chống bức xạ cực tím, là phù hợp nhất cho mục đích này.
Nếu bạn sử dụng dây có lớp cách điện không có khả năng chống lại tia UV thì nên đặt nó bên ngoài trong một ống bọc sóng.
Bất kể kế hoạch đã chọn, trước kết nối các tấm pin mặt trời Bắt buộc phải kiểm tra tính đúng đắn của việc lắp đặt điện.
Khi kết nối các bảng, không nên vượt quá yêu cầu kỹ thuật về dòng điện cho phép và điện áp tối đa của các thiết bị khác. Điều quan trọng là phải tuân thủ các thông số kỹ thuật của bộ điều khiển sạc và biến tần do nhà sản xuất chỉ định.
Sơ đồ lắp ráp tiêu chuẩn cho nhà máy điện mặt trời đơn giản nhất như sau.
Để tránh bị vỡ bộ điều khiển, khi kết nối các phần tử hệ thống, điều quan trọng là phải tuân theo trình tự.
Công việc lắp đặt được thực hiện theo nhiều giai đoạn:
- Pin được kết nối với bộ điều khiển bằng các đầu nối thích hợp và nhớ quan sát cực tính.
- Pin năng lượng mặt trời được kết nối với bộ điều khiển thông qua các đầu nối, duy trì cùng cực.
- Tải 12 V được kết nối với các đầu nối của bộ điều khiển.
- Nếu cần chuyển đổi điện áp từ 12 sang 220 V thì một bộ biến tần sẽ được đưa vào mạch.Nó chỉ được kết nối với pin và không được kết nối trực tiếp với bộ điều khiển trong mọi trường hợp.
- Các thiết bị điện được thiết kế cho điện áp 220 V được kết nối với đầu ra tự do của biến tần.
Sau khi thực hiện kết nối, bạn cần kiểm tra cực tính và đo điện áp mạch hở của các tấm pin. Nếu chỉ báo khác với giá trị hộ chiếu thì kết nối không được thực hiện chính xác.
Ở giai đoạn cuối cùng, pin năng lượng mặt trời phải được nối đất. Để giảm thiểu khả năng xảy ra đoản mạch, cầu chì được lắp đặt tại các điểm kết nối giữa pin, biến tần và bộ điều khiển.
Năng lượng của nhà máy điện mặt trời sẽ được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị gia dụng tiêu thụ điện năng thấp và sạc pin cho thiết bị di động:
Những thông tin được cung cấp sẽ giúp ích cho những người muốn tự tay chế tạo pin năng lượng mặt trời. trong bài viết tiếp theo.
Kết nối các yếu tố đa hướng
Khi sử dụng sơ đồ lắp đặt các tấm pin mặt trời tuần tự, để không làm giảm hiệu suất của các thiết bị, tất cả các tấm của mạch điện chung phải được đặt ở cùng một góc và trên cùng một mặt phẳng.
Nếu các tấm được đặt ở các mặt phẳng khác nhau, điều này có thể dẫn đến thực tế là tấm gần nhất hoặc được chiếu sáng nhiều hơn sẽ hoạt động mạnh hơn những tấm nằm xa hơn một chút.
Điều này có nghĩa là tấm pin ở gần sẽ tạo ra điện, một phần điện sẽ được giải phóng để làm nóng những tấm pin ở xa. Và lý do nằm ở chỗ dòng điện chạy theo con đường ít điện trở nhất. Để giảm thiểu tổn thất, tốt hơn nên sử dụng bộ điều khiển riêng cho từng bảng.
Vấn đề cũng có thể được giải quyết bằng cách lắp đặt điốt cắt. Chúng được đặt bên trong giữa các tấm. Nhờ đó, trong khi cung cấp công suất tối đa, các tấm không bị quá nóng.
Sự sụt giảm điện áp trong các kết nối cũng như bản thân các dây dẫn của phần điện áp thấp của hệ thống cũng rất quan trọng.
Một ví dụ là đối với một đoạn cáp mét có tiết diện 4 mm2 khi dòng điện 80A (điện áp 12 V) đi qua, giá trị giảm 3,19%, tức là 30,6 W. Khi kích hoạt xoắn, điện áp rơi có thể thay đổi từ 0,1 đến 0,3 V.
Kết hợp năng lượng mặt trời và mạng cố định
Khi dự định sử dụng điện mặt trời song song với mạng cố định tập trung được trang bị, sơ đồ kết nối được thực hiện hơi khác một chút. Và nguyên nhân chính của quyết định này là do người tiêu dùng tư nhân không có cơ hội “đổ” phần năng lượng còn lại.
Và điều này có thể gây ra hiện tượng tăng điện áp kéo dài tới một giây.
Theo sơ đồ trên, điện áp từ trường nhật quang trước tiên hướng về phía pin, sau đó truyền đến tải.
Khi thiết kế tùy chọn cài đặt này, cần tính đến hai loại tải:
- không thể đặt trước – ánh sáng trong nhà, thiết bị gia dụng, v.v.;
- kín đáo – Đèn chiếu sáng khẩn cấp, tủ lạnh, nồi hơi điện.
Hãy ghi nhớ: dung lượng pin càng lớn thì các thiết bị điện dự phòng sẽ hoạt động ở chế độ tự động càng lâu.
Khi chọn phương pháp tạo năng lượng vào mạng này, hãy chuẩn bị cho thực tế là bạn sẽ phải xin phép lưới điện địa phương.
Mặc dù biến tần cho tấm pin mặt trời tạo ra điện áp có chất lượng cao hơn lưới điện tập trung, lưới điện cục bộ không cho phép công tơ điện quay theo chiều ngược lại.
Vì lý do này, theo sơ đồ, bộ biến tần năng lượng mặt trời ngừng hoạt động khi mất điện áp trong mạng. Và tải dư thừa bắt đầu được “cung cấp năng lượng” từ pin.
Kết luận và video hữu ích về chủ đề này
Các tác giả của tài liệu video được cung cấp dưới đây chia sẻ kinh nghiệm cá nhân của họ và phân tích các sắc thái của việc lắp đặt các tấm pin mặt trời.
Video số 1. Một ví dụ về lắp ráp và lắp đặt hệ thống tiêu chuẩn nhà máy:
Video số 2. Cách cài đặt bảng chính xác:
Không có gì phức tạp trong quá trình kết nối nhiều bảng với các thành phần khác của hệ thống. Nhưng đối với một bậc thầy mới làm quen, quá trình này có thể trở nên khó khăn. Vì vậy, nếu chưa có kinh nghiệm về tính toán và kỹ năng lắp đặt thì nên liên hệ với chuyên gia có kiến thức cần thiết.
Bạn có muốn cho chúng tôi biết cách bạn lắp ráp nhà máy năng lượng mặt trời cho ngôi nhà nông thôn hoặc ngôi nhà nông thôn của mình không? Có lẽ bạn biết những chi tiết phức tạp của quy trình không được mô tả trong bài viết? Vui lòng viết bình luận vào khối bên dưới, đặt câu hỏi, chia sẻ ý kiến và hình ảnh của bạn về chủ đề của bài viết.
Tôi sắp chuyển đổi ngôi nhà của mình từ sử dụng điện sang sử dụng năng lượng mặt trời. Tôi đã lắp đặt đèn năng lượng mặt trời khắp khu vực. Tất nhiên, tôi sẽ chỉ giao việc lắp đặt các tấm pin mặt trời cho người có chuyên môn, vì khách quan mà nói, nếu không có kinh nghiệm, tôi sẽ không thể làm mọi việc một cách chính xác. Hãy cho tôi biết, nếu tôi dự định chỉ chuyển đổi một phần thiết bị điện của mình sang năng lượng mặt trời và để lại một phần điện, điều này có khả thi không?
Oleg, câu hỏi của bạn đã được trả lời trong phần “Kết hợp năng lượng mặt trời và mạng cố định”. Chính sự kết hợp này cho phép bạn tận dụng tối đa năng lượng của các tấm pin mặt trời và sử dụng các thiết bị điện bất cứ lúc nào, bất kể điều kiện thời tiết.
Đừng quên những nhược điểm như:
— Nếu một cái bóng rơi trên một khối đơn, nó sẽ chặn công việc của những khối khác được kết nối với nó;
- Tuổi thọ pin lên tới 10 năm;
— Vào những ngày nắng, không chỉ năng lượng phát ra tối đa mà còn xảy ra hiện tượng nóng lên của các tấm pin (đặc biệt khi không có gió).Và mỗi độ tăng nhiệt độ của tấm nền sẽ làm giảm hiệu suất trung bình 0,5%;
— Bụi bám trên bề mặt làm giảm hiệu quả của tấm pin;
— Theo thời gian, hiệu suất của tấm pin giảm xuống 0,8% mỗi năm (chủ động trong 2 năm đầu - lên tới 2%).
Ngày nay, có các tấm pin với hiệu suất lên tới 20% (tối đa đối với các tấm mới), triển vọng sử dụng chúng trong hầu hết các trường hợp còn gây tranh cãi; ngay cả khi không có lưới điện, một máy phát điện diesel đơn giản sẽ trở thành một sản phẩm hữu ích hơn.
Cho tôi biết cách kết nối các tấm pin mặt trời và bộ điều khiển MMR 12-24 V, 20 A. Điện áp trên các tấm pin là 32-40 V, 280 W. Làm cách nào để kết nối hai bảng - nối tiếp hoặc song song?
Trong trường hợp của bạn, tốt hơn là sử dụng mạch kết nối song song nối tiếp, điều này đã được thảo luận trong bài viết, hãy đọc kỹ hơn. Sơ đồ kết nối này cho phép bạn có được điện áp đầu ra để có thể hoạt động bình thường của các thiết bị gia dụng.
Ví dụ: tôi có thể đưa ra sơ đồ kết nối với bộ điều khiển 80 A, nhưng đối với trường hợp của bạn, nó cũng sẽ phù hợp.
Khi cài đặt tất cả các phần tử, hãy cẩn thận, đặc biệt làm theo tất cả các hướng dẫn. Ví dụ, biến tần chỉ được kết nối với pin chứ không kết nối trực tiếp với bộ điều khiển để tránh làm hỏng biến tần. Sau khi bạn lắp ráp mạch, hãy kiểm tra cực tính và đo điện áp mạch hở, điện áp này phải trùng với điện áp trên bảng tên. Nếu nó khác thì mạch được lắp ráp sai.
Vì vậy, một kết nối nối tiếp cho tổng điện áp. Và song song đó là tổng của cường độ dòng điện.
Ồ: giá của bảng điều khiển là từ 200 nghìn rúp.Nếu nó vỡ thì sao? Vâng, 200 nghìn sẽ đủ để tôi trả tiền điện thường xuyên cho đến cuối ngày.
Đúng, giá khá cao, nhưng bạn không phải lo lắng về việc tấm pin mặt trời bị hỏng. Tôi sẽ không giải thích lâu về cách thức và lý do tại sao các tấm pin mặt trời bây giờ không sợ tác động cơ học (va đập, rơi, uốn cong). Tôi sẽ chỉ nói rằng các công nghệ đặc biệt và quy trình hóa học được sử dụng trong quá trình sản xuất của họ.
Nếu bạn không tin tôi thì bạn nên làm một bài kiểm tra va chạm “bằng tiếng Nga”, như người ta nói https://www.youtube.com/watch?v=iBbdW7pxBTg Có thể thấy rằng không có chỉnh sửa video - bất kỳ ai cũng có thể kiểm tra độ bền của tấm pin mặt trời.
Về giá cả, càng có nhiều ngày nắng trong năm ở những vĩ độ dự định lắp đặt các tấm pin mặt trời thì thời gian hoàn vốn của chúng càng ngắn. Rõ ràng là việc mua những tấm như vậy cho cư dân các vùng phía Bắc chắc chắn là không khả thi về mặt kinh tế.
Tôi không hiểu, cần phải cấp “giấy phép” nào nữa? Tôi lắp ráp bộ thu của mình, lắp ráp bảng điều khiển, cấp nguồn cho nó. Lưới điện thành phố thậm chí còn quan tâm đến đồ đạc cá nhân, sở thích và thiết bị gia dụng của tôi là gì? Chúng tôi trả tiền cho họ để lấy năng lượng từ mạng. Chúng tôi không sử dụng nó - không có gì để trả tiền, không có gì để thương lượng. Có vẻ như họ được kết nối trên cơ sở tự nguyện, hay tôi không biết điều gì đó?
Xin chào! Tôi muốn xây dựng một nhà máy điện mặt trời có công suất 1 mW! Làm cách nào để kết nối trạm này với mạng tập trung?! Tôi cần loại biến tần nào, bao nhiêu mW?! Các bảng sẽ được kết nối song song hoặc nối tiếp như thế nào?! Cảm ơn bạn trước!