Солнечные батареи — FAQ

Вопросы и ответы про солнечные батареи

Какое напряжение должны выдавать фотоэлектрические модули при максимальном освещении для работы в составе с контроллером заряда и кислотной АКБ? В технических характеристиках модулей указано номинальное напряжение 12В, однако для уверенной работы зарядного устройства АКБ необходимо как минимум 16-17В. Или все-таки они выдают напряжение 17 в под штатной нагрузкой?
Напряжение в рабочей точке модуля с 36 элементами при освещенности 1000 Вт/м2 и температуре 25°С около 17 В. При повышении температуры напряжение снижается, при понижении — увеличивается. В типичных условиях работы модуль нагревается до 40-50 градусов, с учетом падения напряжения в проводах от СБ до аккумулятора как раз и получите требуемые 15-16В на АБ. Модули с 72 элементами имеют номинальное напряжение 24В, в точке максимальной мощности — около 34В. Подходят для заряда 24В АБ через ШИМ контроллер. Модули с 60 или 48 элементами — это модули для MPPT контроллеров или сетевых фотоэлектрических инверторов (в которых всегда есть контроллер MPPT). C ШИМ контроллерами для заряда АБ их использовать нельзя — будет хронический недозаряд аккумуляторов, что приведет к быстрому выходу его из строя.
Вопрос о влиянии тени и целесообразности применения нескольких МРРТ контроллеров
Нас часто спрашивают о возможности параллельного соединения разнонаправленных солнечных батарей на один солнечный контроллер и о назначении диодов Шоттки в клеммных коробках солнечных модулей. Дискуссия и ответы на эти вопросы — в нашей теме на форуме Вопрос о влиянии тени и целесообразности применения нескольких МРРТ контроллеров.
Как определить минус и плюс на солнечной панели?

Как определить полярность солнечной панели

Если вы получили солнечную панель без обозначения полярности выводов, то определить где «плюс», а где «минус» достаточно легко.

1. Посмотрите на диод в клеммной коробке
Current flow in a bypass diode for a solar panel.
Анод (положительный вывод) шунтирующего диода соединяется с отрицательным выводом солнечной панели

 

Если вы можете открыть клеммную коробку, то вы увидите один или несколько шунтирующих диодов. Они устанавливаются для того, чтобы снизить потери при частичном затенении модуля. Через эти диоды идет ток от других солнечных элементов в цепочке, потому что затененные солнечные элементы обладают большим сопротивлением. Чем больше солнечных элементов в панели, тем на большее количество секций делится последовательная цепочка элементов, и тем больше шунтирующих диодов в панели. Обычно их от 2 до 4 шт.

Катод диода соединяется с положительным выводом солнечной панели. Другой терминал будет отрицательным.

Более подробно про диоды в солнечной энергосистеме вы можете узнать из видео (на англ.)

 

2. Определите полярность с помощью вольтметра

Reverse Polarity

Correct Polarity

Другой метод определения полярности солнечной панели — проверить ее при помощи мультиметра.

Этот метод мы подробно описывать не будем, если вы умеете пользоваться вольтметром, то вы без труда определите полярность солнечной панели. Конечно же, делать замеры нужно при освещенной солнечной панели, а не в темноте.

Как выбирать напряжение солнечной батареи для MPPT контроллера? Я стараюсь подбирать панели, чтобы рабочее напряжение было как можно выше, это даст последовательной цепочке генерировать в плохую погоду дольше. Или я не прав?
Не совсем так. Да, должно быть выше, но не сильно. Эффективность контроллера зависит от разности напряжений на входе и выходе, и чем она выше, тем эффективность ниже. Рекомендуемая разность — примерно один-два 12-вольтовых шага. Т. е. для АБ напряжением 24В рекомендуется коммутировать СП на 36-48В (118-144 СЭ в цепочке), для 12В — на 20-24В (60-72 солнечных элемента в цепочке). См. ВАХ СП, напряжение от освещенности меняется не так сильно, как ток.
Какие модели двухсторонних панелей производятся и их производители?

Двусторонние модули производили в России 2 завода — «Солнечный ветер» в Краснодаре и «Красное знамя» в Рязани. Оба завода уже несколько лет как прекратили существование.

Зачем вам нужны двусторонние модули? Их преимущества очень редко когда можно использовать. Сейчас возможны к заказу остатки рязанских модулей ФСМ-180Д (от 20 шт.), но особого смысла в них не вижу — они с передней стороны имеют на 30 Вт меньше мощность, чем современные модули того же размера.

А с обратной стороны как вы собираетесь получать энергию? Это возможно при установке на опорах, при отражении от светлого грунта или снега — такие случаи единичны. Цифра для мощности с обратной стороны (обычно 30-50% от мощности фронтальной стороны) дается при освещении в 1000 Вт/м2, т.е. ярким солнцем, таким же, как и с основной стороны. Как вы сможете этого добиться?

Сами производители признавали, что реальная прибавка отраженным светом от снега или светлого песка будет от 5 до 15%, что меньше, чем добавка мощности у современных модулей. Если же вы положите их, как обычно, на крышу, то прибавка к выработке по сравнению с односторонними модулями будет не более 2-3%, при этом крыша должна быть светлая. На темной крыше вообще никакого эффекта не будет.

Какие есть нюансы при соединении параллельно/последовательно солнечных панелей? И зависит ли от этого их эффективность? И зачем диоды в клеммной коробке солнечной панели?

Нас часто спрашивают, можно ли соединять параллельно или последовательно солнечные модули разной мощности или разных производителей. Хотя такое соединение не рекомендуется, но оно и не запрещено. При некоторой потери мощности солнечной батареи можно соединять разные солнечные панели, но необходимо соблюдать несколько простых правил. 

Не так важен производитель модулей, как их электрические параметры. 


При параллельном включении модулей одного напряжения складывается ток. При последовательном включении модулей с одним током складываются напряжения.

При включении последовательно модулей с разным током, напряжение будет равно сумме напряжений, ток будет равен току меньшего модуля.

Не рекомендуется соединять модули с разным током последовательно, и с разным напряжением — параллельно.

Соединённые последовательно модули должны находиться в одинаковых по освещённости условиях. В противном случае, общий ток цепочки модулей будет равен току самого слабо освещённого модуля.

При совершенно разных режимах работы модулей (например, расположение на разных скатах крыши, или установка под разными углами), рекомендуется разбить их на группы с одинаковой освещённостью и соединить каждую группу к своему контроллеру заряда.

Выходы контроллеров можно объединить на общем аккумуляторе, только обязательно каждый контроллер присоединять через свое защитное устройство (автомат или предохранитель), чтобы при отключении от аккумулятора напряжение с выхода одного контроллера не подавалось на выход другого. Т.к. современные контроллеры определяют рабочее напряжение в системе по напряжению на аккумуляторе, отсоединение аккумулятора может привести к сбою в работе контроллеров и их повреждению.

Часто спрашивают, для чего в солнечном модуле применены диоды, расположенные в клеммной коробке. Ошибочно считать, что эти диоды предотвращают «обратный ток» через солнечный модуль и разряд аккумулятора ночью. Это не так.

Во-первых, солнечные элементы по природе своей являются диодами, и имеют сравнительно небольшой обратный ток (от обычного диода они отличаются площадью p-n перехода, ну и тем, что этот переход доступен солнечному свету).

Во-вторых, солнечные модули обычно подключаются к аккумуляторной батарее через контроллер заряда. Этот контроллер предотвращает (по крайней мере должен, если это нормальный контроллер) обратный ток через солнечную батарею.

Диоды в солнечной панели ставят в панелях с несколькими цепочками, т.е. с количеством элементов более 18 для того, чтобы шунтировать частично затенённые цепочки. В обычном 24В модуле 72 элемента разделены на 3 цепочки. В модулях с 60 элементами они также разделены на 3 цепочки.

Затенённая часть модуля практически выключается из работы. Диоды позволяют оставить в работе незатененные части путем их шунтирования. Это особенно важно, если солнечные модули соединены в высоковольтные цепочки для подключения к фотоэлектрическим инверторам.

Можно ли ходить по солнечным панелям?
Это один из часто задаваемых вопросов, и ответ на него не так очевиден, как это может показаться. Как элемент конструкции солнечные панели могут выдерживать значительные нагрузки, зачастую превышающие показатели традиционных кровельных материалов. Например, по глиняной черепице можно ходить, но она тоже может поломаться под ногами. Но при этом она применяется людьми уже тысячелетиями!

Касательно вопроса про солнечные батареи, ответ будет — нет. Лучше по солнечным панелям не ходить, потому что локальные механические нагрузки, возникающие под ногами могут привести к механической поломке солнечных элементов, которые, как мы помним, представляют собой пластины из кремния толщиной всего 0,2 мм. Несмотря на то, что защитное закаленное стекло выдерживает легко эти нагрузки, в солнечных элементах появляются микротрещины, которые не видны сразу. Эти микротрещины могут привести к различным проблемам: отломанные части солнечного элемента становятся изолированными от основной электрической цепи и не производят энергию. Это снижает общую эффективность системы. Также, в этих поломанных элементах могут возникать «горячие точки», которые, в свою очередь, могут привести к поломке стекла или даже привести к возгоранию материалов как солнечного модуля, так и того, что под ним находится.

Посмотрите видео, которое сделано американской National Renewable Energy Laboratory. В нем модуль заснят в электро-люминесцентном излучении (при помощи такого излучения тестируют все солнечные панели на заводе для контроля их качества — он выявляет скрытые дефекты солнечных элементов). На видео видно, что солнечные элементы повреждаются, если ходить или прыгать по солнечным модулям или даже встать на них на колени.

Если невозможно избежать хождения по модулям, наступайте только на рамы для того, чтобы минимизировать изгиб стекла. И не наступайте на сами солнечные элементы!

Также, не забывайте, что при хождении по крышам, всегда есть риск поскользнуться и упасть. Поэтому хорошей практикой будет обустройство проходов между модулями на больших крышах — между солнечными батареями и между рядами модулей. Это позволит проводить техническое обслуживание солнечных модулей без необходимости хождения по ним.

Предосторожность также нужна при мытье солнечных батарей: машины, которые моют модули и двигаются вдоль рядом без соответствующего баланса, или, что еще хуже, которые тянутся неопытным оператором, могут помыть вашу крышу, но повредить солнечные модули. И вы заметите это только месяцы спустя!

Что такое 'горячие пятна' (hot spot) в солнечных модулях? И чем они опасны?
Хотспоты появляются, если в какой-то точке цепочки или солнечном элементе протекает намного меньший ток, чем через остальные солнечные элементы. Это может быть вызвано разными причинами.

В простейшем случае, солнечный элемент, в котором развивается хотспот, затенен. Весь ток, который генерируется нормально работающими солнечными элементами, протекает и через это затененный элемент, при этом его сопротивление при затенении гораздо выше. Поэтому тепло рассеивается на этом затененном солнечном элементе, что приводит к его перегреву. Все это происходит на очень малой площади, поэтому и появилось название «горячее пятно«.

В дополнение к локальному затенению (которое может также быть вызвано грязью, упавшими на солнечный модуль листьями или экскрементами птиц), хотспот может развиваться из-за механического повреждения солнечного элемента, а также из-за нарушения качества пайки контактных шин. Все это приводит к повышенному  сопротивлению на рассматриваемом участке электрической цепи и его перегреву.

Проблема может быть выявлена при помощи инфракрасной камеры (тепловизора).  По сравнению с температурой остальных участков солнечной панели, хотспот может иметь температуру более чем на 15-20 градусов выше. Небольшие разницы температур — это нормальное явление при работе солнечной батареи: например, температура обычно выше рядом с клеммной коробкой, и ниже около рамы солнечного модуля.

Хотспоты обычно развиваются на периметре солнечного элемента или в местах пайки.  Однако, если хотспот находится рядом с клеммной коробкой, причиной может быть поломка одного из диодов или нарушение пайки или контакта в месте, где шина солнечной панели соединяется с токопроводящими элементами клеммной коробки.  Более точные результаты можно получить при электролюминесцентном тестировании модуля. 

Правильная работа шунтирующих диодов обычно предотвращает развитие хотспотов в модуле и минимизирует протери энергии. Тем не менее, риск того, что хотспот может привести к локальному возгоранию задней пленки солнечного модуля, не должен быть недооценен.  Поэтому при сертификации согласно IEC 61215  проводятся специальные тесты, которые оценивают сопротивление модуля к хотспотам. Более того, в новой версии сертификата, 61730:2016, есть дополнительные тесты на сопротивление обратному току.

Для того, чтобы опытным путем на месте определить опасность «горячих пятен», можно попытаться выявить участки солнечных модулей с температурой выше остальных участков более, чем на 15-20 градусов. При этом нужно, чтобы солнечная радиация была выше 600-700 Вт/м² и тест проводился в жаркий день.

Для профилактики появления хотспотов важно контролировать качество солнечных элементов, в частности:

  • изоляцию солнечных элементов по их периметру
  • герметичность и отсутствие воды и влаги внутри солнечного модуля
  • отсутствие шунтирования между положительным и отрицательным терминалами
  • качество травления солнечного элемента или сериграфии (печати)

При производстве солнечных модулей необходимо использовать солнечные элементы равные не только по мощности, но и по току. Это позволит избежать расхождения в токе и появления хотспотов. Также, очень важно обеспечить высокое качество пайки солнечных элементов между собой.

Хочу заряжать аккумуляторы в мобильном телефоне от фотоэлектрических батарей. Какая мощность СБ нужна для этого?

В мобильных телефонах, mp3 плеерах и т.п. применяются обычно никель-кадмиевые, никель-металгидридные или литий-ионные аккумуляторы с напряжением 3,6 В и емкостью до 1.5 А*ч.

Для заряда таких АБ необходима фотоэлектрическая батарея мощностью 1,5-3 Вт (зависит от емкости АБ и времени заряда). В телефон встроен контроллер заряда, отключающий солнечную батарею от аккумулятора при достижении 4,2 В. Если такого контроллера в вашем устройстве нет, то нужно добавить его между модулем и устройством.
Обычно в магазинах продаются различные зарядные устройства, которые предназначены для заряда мобильных гаджетов и мобильных телефонов, но большинство из них имеют в своем составе очень маленькую солнечную батарею, а также дополнительную электронную схему и встроенные аккумуляторы. Режим работы таких устройств — длительный заряд встроенного аккумулятора, а затем заряд аккумулятора вашего устройства от этого аккумулятора. Несмотря на дорогую электронно-аккумуляторную часть таких устройств, выработка энергии ими остается мизерной, т.к. размер солнечного элемента очень маленький.

Мы рекомендуем использовать более мощные (5-6 Вт) солнечные модули напряжением 5-6 В. От такого модуля можно заряжать любые устройства, которые могут заряжаться от USB (5В). Обязательно проверьте, имеет ли ваше устройство встроенный контроллер заряда, иначе можно повредить ваше устройство и аккумулятор. Напряжение 6-вольтового солнечного модуля может достигать 10-11В.

Такой модуль позволяет заряжать мобильные телефоны и т.п. не целый день, а в течение нескольких часов.
Мы рекомендуем использовать для зарядки мобильных устройств модуль на текстолите мощностью 5-8 Вт. Такой модуль заряжает аккумулятор в телефоне на порядок быстрее, чем имеющиеся на рынке так называемые «солнечные зарядные устройства для мобильных телефонов». Обычно в таких устройствах мощность модуля около 0,5-1Вт, и он может заряжать телефон только при ярком солнце, и для этого потребуется до 10 часов. Наш модуль начинает заряжать аккумулятор телефона уже при рассеянном свете. От яркого солнца заряд происходит за 1-5 часов в зависимости от емкости аккумулятора.

Важное дополнение. Для заряда смартфонов такой модуль не подойдет. Во-первых, его мощность будет маловата, во-вторых, смартфоны обычно имеют функцию тестирования зарядного устройства, т.е. они сначала проверяют напряжение на входе без нагрузки, и если оно в допустимых пределах, подключают аккумулятор на заряд. Без нагрузки на холостом ходу напряжение нашего модуля более 10В, что смартфон расценивает как недопустимое напряжение, и заряжаться от такого модуля не будет. Выходом из положения является использование обычного 12В солнечного модуля с DC-DC преобразователем 12-5В. У нас такие есть в продаже на 3А, они имеют на выходе разъем USB, что очень удобно для подключения смартфона. Кстати, это же устройство вы можете использовать при заряде вашего гаджета от автомобильного аккумулятора.

 

Эта статья прочитана 2144 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 57
    Как проверить сертифицированы ли  солнечные батареи? Мы уже советовали в нашем 'Руководстве покупателя солнечных батарей', что нужно покупать только солнечные панели, которые продаются под оригинальным названием производителя. Нельзя покупать солнечные модули под торговым названием перепродавца - а именно такие панели,…
  • 56
    Солнечные модули: какие можно у нас купить? Наш ассортимент фотоэлектрических модулей включает монокристаллические и поликристаллические модули мощностью от 15 до 340 Вт, а также аморфные кремниевые модули мощностью 120 Вт. В продаже с доставкой по всей России транспортными компаниями у…
  • 53
    Как правильно подобрать контроллер для солнечной батареи, какой контроллер лучше - PWM и MPPT, какое максимальное напряжение может быть на контроллере заряда и какие стадии заряда аккумуляторов они должны обеспечивать - ответы на эти и другие часто задаваемые вопросы вы…
  • 52
    Сколько модулей нужно для правильной работы сетевых солнечных инверторов? В таблице колонка для 250Вт панелей подразумевает 240-270Вт (60 элементов), колонка для 310Вт панелей подразумевает 290-330Вт (72 элемента). Если у вас есть вопросы по подбору солнечной батареи для сетевого фотоэлектрического инвертора…
  • 50
    Сколько стоит система с солнечными батареями для дачи, как интегрировать солнечные батареи в существующую систему электроснабжения - ответы на эти и другие часто задаваемые вопросы вы получите на этой странице
  • 50
    8 правил выбора оборудования для солнечной электростанции Неважно у кого вы в конечном счете купите ваше оборудование для солнечной электростанции, данное руководство позволит вам сэкономить тысячи долларов при покупке. 1. Имя производителя Желательно, чтобы производитель был известен и имел многолетнюю…

Google рекомендует

Реклама

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *