SkySheep (skysheep) wrote in engineering_ru,
SkySheep
skysheep
engineering_ru

Categories:

Установка солнечных панелей на крыше дома (часть 1)

Я тут решил себе поставить на крышу солнечные панели, чтобы обеспечиват себя морковкой с огорода киловатами с крыши. Рассказываю подробно о том как это происходит.

IMG_2660.jpg

1. Выбор панелей.




Есть разные типы панелей (моно, поли, тонкая пленка) и производители пытаются дифференцировать свою продукцию рекламой новых технологий. Однако, с точки зрения потребителя, это все не очень важно. Основной параметр на который стоит обращать внимание это номинальная мощность при стандартных условиях и площадь панели. Ну и ее стоимость. Ну и внешний вид - черные без полосок сейчас в моде. Исходя из номинальной мощности, доступной вам площади, и стоимости, вы можете расчитать сколько будет стоит киловат электричества. У каждой панели есть техническое описание (data sheet) которое дает технические характеристики панели.

Solaria
Panasonic
Panasonic Data Sheet.PNG



1.1 Номинальная мощность. Эта цифра важна для сравнения разных панелей, но не стоит заблуждаться что панели будут производить эту мощность. Эта цифра показывают сколько они выдают в стандартных лабораторных условиях, при определенной температуре (там ссылка на Standard Test Condition). Все панели тестируются в этих условиях, и исходя из этого показателя можно их сравнивать. Но в реальных условиях, выдаваемая мощность будет отличаться.

1.2 Температурные коэффициенты важны если вы живете в жарком климате. Чем ниже этот показатель, тем лучше. Этот показатель показывает на сколько падает мощность при повышении температуры.

1.3. Эффективность модуля - соотношении номинальной мощности и площади. Этот показатель важен если нужно максимизировать производство энергии с ограниченной площади.

1.4. Количество диодов. У дешевых панелей будет один, чем больше диодов тем лучше. Диоды уменьшают потери от тени и грязи.  Панели состоят из отдельных ячеек, и в самых простых панелях все 60 ячеек соединены последовательно. Если одна ячейка не работает, или на нее попала тень, то вся панель будет выдавать пониженную мощность. Диоды позволяют разделить панель на несколько парралельных частей, и каждая часть работает незаависимо от других.

1.5. Размеры панели нужны для оценки того, сколько вы можете поставить на вашу крышу.

1.6. Некоторые производители дают гарантию что деградация не превысит определенный порог.

На самом деле, для большинства людей, все эти параметры не слишком важны. Самым оптимальным вариантом будет панель которая самая дешевая за номинальный ватт. Исключения могут быть там где ограниченная площадь и обязательно нужно достичь определенных показателей. Если есть ограничения по пространству, то может стоит выбрать панель с большей эффективностью. Если ограничений нет, то как правило самая дешевая подойдет

Я для себя выбрал:

14 штук Solaria PowerXT-355R-AC (355Вт), которые поставляются в комплекте с микроинвертерами, и стоят на сегодня в рознице около $529 за панель.



24 штуки Mission Solar MSE305SQ8T (305Вт), которые сегодня стоят около $209 за панель (к каждой панеле нужен микроинвертер, Enphase IQ7, который сегодня стоит $117). У инвертера эффективность 97% и гарантия 25 лет.






Почему две разные? Solaria более дорогая, но у нее выше эффективность (19.6% против 18.35% у Mission Solar). У меня на юг смотрит небольшая часть крыши с ограниченным пространством, и туда я ставлю более эффективные панели. Остальные панели идут на северную часть крыши. Хотя север это плохо, но у меня пологая крыша и вроде должны нормально работать с небольшими потерями по сравнению с югом (менее 20% по расчетам, посмотрим как выйдет на самом деле). У Solaria гарантия немного лучше - 25 лет гарантия что модуль будет работать, и деградация не превысит 14% за 25 лет. У Mission Solar гарантия 12 лет, и гарантия от деградации 20% за 25 лет.

2. Выбор архитектуры системы.

Есть три разных архитектуры - grid-tied (подключенный к сети), off-grid (без сетевого подключения), grid tied with backup (подключенный, с возможностью автономной работы).

2.1 Подключенный к сети (grid-tied) это самый распространенный (в США) и самый дешевый вариант. У него есть преимущества - простота подключения, отсутствие каких-либо ограничений для пользователя. Излишки энергии сбрасываются в сеть, недостаток энергии получают из сети. Недостаток - при отключении сети, инвертор отключается и солнечные панели не будут работать. Также, в некоторых местах (в России например) нет законодательной базы для подключения инвертора к сети, и легально это сделать нельзя.

GridtiedSolarNoBattFull.gif

2.2 Без подключения к сети (off-grid). Тут возникают многочисленные технические проблемы, решение которые требует либо принести в жертву комфорт потребителя, либо финансовых жертв. Во-первых, максимальная мощность будет ограничена мощностью инвертора (7 кВт например). Во-вторых, так как солнце светит не всегда, то надо иметь батарею, или резервный генератор. В-третьих, возникает проблема балансировки - потребляемая мощность должна всегда совпадать с поставляемой мощностью, иначе напряжение будет скакать. Если энергии от панелей больше чем потребление (и батареи заряжены), то эта энергия будет пропадать впустую. Устройства вроде Tesla Powerwall решают эти проблемы, но они пока еще довольно дорогие. Традиционные свинцовые батареи тоже можно использовать, но они занимают много места, и их срок службы не очень продолжителен. В итоге, off-grid сейчас самый дорогой, и требует значительных затрат и неудобств. Этот вариант подходит тем у кого нет возможности подключения к сети.
Off-grid-PV-System-Schematic.png


3.3 Последний вариант это подключение к сети, но при отключении сети можно продолжать использовать солнечные панели (как правило с ограничениями по мощности). Для этого нужен инвертор который поддерживает такой режим работы. Как правило нужна батарея (меньшей емкости чем для off-grid), хотя есть некоторые инверторы которые способны выдавать ограниченную мощность днем без батареи (пока солнце светит). Также, нужно физически разделить мощности на то что важно при отключении сети, и то без чего можно прожить (насос для полива газона например, или сушилка белья). Ну и нужна система для переключения между этими состояниями, и для балансировки мощности. В настоящее время много компаний работают над продвижением решений таких систем и пытаются решить эти проблемы. Будущее вероятно за ними.
figure-fig9.png

Я выбрал этот третий вариант и заказал себе пару Tesla Powerwall за $5900 каждая, но уже полтора года жду в очереди на них. Если не дождусь, то компания Enphase обещает скоро выпустить IQ8 инвертор который сможет работать автономно без сети и без батареи.


4. Выбор типа инверетера

Небольшое лирическое отступление об особенности подключения солнечных панелей.  Солнечные панели являются плоскими светочувствительными диодами. У солнечных панелей есть так называемая IV Curve (кривая тока и напряжения) которая определяет максимальную возможную мощность.Эта мощность зависит от нагрузки, при каждом уровне освещения есть нагрузка которая дает максимальную мощность (Maximum Power Point).  У всех нормальных инверторов есть встроенный Maximum Power Point Tracker (MPPT) который определяет эту самую оптимальную нагрузку и снимает с солнечной панели максимальную возможную мощность.

IV Curve.png
MPPT.png
Солнечные панели можно подключить параллельно, но при паралельном подключении складывается ток, и высокий ток потребует очень много очень толстых проводов. Поэтому их обычно подключаят последовательно, что позволят повысить напряжение а ток остается низким.  Проблема в том что при последовательном подключении, затемнение одной панели приводит к падению мощности всей цепочки. Также, все панели немного разные (одни чуть мощнее, другие чуть менее мощные). При последовательном подключении все панели будут работать с мощностью наименее мощной панели.

Serial Shading.png

Отсуда вытекают три разновидности инвертеров для солнечных панелей которые мы дальше будет рассматривать:

4.1. Центральный инвертер

Один инвертер, к нему подключены все панели. У дешевых есть вход для одной цепочки, у более дорогих входы для нескольких цепочек и отдельный MPPT для каждой цепочки.  Таким образом, затемнение панели в одной цепочке не влияет на другие цепочки.  Преимущество центрального инвертера- относительная дешевизна.  Недостатки: затемнение одной панели влияет на всю цепочку.  Невозможно получить информацию о работе индивидуальных солнечных панелей. Ну и выход из строя центрального инвертера выводит всю систему из строя.

Центральные инвертеры применяют там где небольшие по размерам панели, у всех одинаковая ориентация, и вероятность затемнения низкая.
4.2. Центральный с оптимизацией
Центральный инвертер, но к каждой панели прикреплен power optimizer (преобразователь прямого тока). MPPT осуществляется для каждой солнечной панели по отдельности.  Преимущество: относительная дешевизна, доступна информация по каждой панели, затемнение одной панели не влияет на остальные.  Недостатки: дороже чем просто центральный инвертер. Выход из строя центрального инвертера делает всю систему уязвимой.  Есть ограничения по количеству панелей на каждой цепочке (минимум и максимум).  Два преобразования (прямой/прямой, прямой/переменный) немного снижают эффективность.

Этот вариант самый распространненный в США сегодня.
4.3. Микро-инвертеры.
Другой вариант это микро-инвертеры на каждую солнечную панель. Это самый оптимальный вариант с точки зрения максимизации энергии. Однако, пока более дорогой.   Преимущество: максимизация электричества, выход из строя одной панели/инвертера никак не влияет на остальные, возможность получать информацию по каждой панели отдельно, упрощают установку и подключение.  Недостатки: цена, если вам нужен прямой ток, то тут его не будет, будет только переменный.




Я себе выбрал этот вариант.  Цена в последнее время снизилась, и Enphase IQ7 продаются в розницу за $110 долларов.  Это делает их более привлекательными, особенно в сочетании с экономией на установке. Этот сегмент сейчас растет.

Каждый микро-инвертер, размером с небольшую книгу, подключен к одной солнечной панели (иногда к двум). Микро-инвертер выдяет переменное напряжение 240 вольт, с током до 1 ампер.

IMG_2627.jpg
IMG_2628.jpg

Микро-инвертеры подключают последовательно в цепочку, размер которой зависит от максимального тока допустимого толщиной провода. В моем случает это 16 ампер, и максимальная цепочка 16 IQ7 инвертеров.
IMG_2658.jpg

Максимальная мощность инвертера как правило меньше чем номинальная мощность солнечной панели (как правило 80% считается нормальным).  Солченая панель почти никогда не выдает свою номинальную мощность, и инвертера с мощностью 80% хватает почти всегда.  Потеря энергии тогда когда инвертера не хватает (clipping, стрижка) как правило не больше 1-2% от всей энергии, и не имеет смысла ради этих 1-2% тратить больше денег на инвертеры.  Помимо этого, солнечные панели со временем деградируют (а инвертер нет), и через несколько лет clipping сокращается до нуля.

5. Установка системы


Продолжение следует ....




Tags: экология, электричество, энергетика
Subscribe
promo engineering_ru июнь 22, 2015 20:26 27
Buy for 200 tokens
Оригинал взят у tnenergy в Новое многообещающее направление в УТС Разрез реактора управляемого термоядерного синтеза "Диномак" Коварство физики плазмы и те параметры, которые нужны для получения термоядерной энергии с одной стороны приводят к фактически застывшим в…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 159 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Смотрим даташиты:
На 200 Вт/м^2 выдаст около 2 А при напряжении 46 В т.е. порядка 92 Вт
На уровне Ростова освещенность около 120 Вт/м^2 летом, в полдень.
Зачем такой мощный инвертор на панель ставить? 100 Вт с головой-бы хватило.

Я не знаю где вы ставите эти панели, но выбор типа и конструкции надо начинать именно с освещенности региона.

skysheep

March 29 2019, 21:33:47 UTC 2 months ago Edited:  March 29 2019, 21:35:04 UTC

Я не в Ростове, но даже в Ростове эта панель будет регулярно выдавать 200-250 ватт. В Ростове размер инвертера можно снизить до 70% от номинала панели.

avotara

2 months ago

skysheep

2 months ago

yozhig

2 months ago

avotara

2 months ago

radonezhskij

2 months ago

lheujq321

2 months ago

skysheep

2 months ago

lheujq321

2 months ago

Денис Жинжиров

2 months ago

Здравствуйте! Ваша запись попала в топ-25 популярных записей LiveJournal России! Подробнее о рейтинге читайте в Справке.
Панель на крыше - лучше, чем крыша панели.
Здравствуйте!
Ваша запись попала в топ-25 популярных записей LiveJournal. Подробнее о рейтинге читайте в Справке.

radonezhskij

March 30 2019, 00:11:41 UTC 2 months ago Edited:  March 30 2019, 00:12:25 UTC

После фпазы "... Микро-инвертер выдяет переменное напряжение 240 вольт, с мощностью до 1 ампер" возникают сомнения в технической грамотности автора.
После вашего комментария с придиркой к мелочи возникают сомнения в том что вами есть что сказать.

radonezhskij

2 months ago

Jekk Newton

2 months ago

radonezhskij

2 months ago

schigi

2 months ago

radonezhskij

2 months ago

schigi

2 months ago

Панели китайские - 150 ватт. Стоят меньше 100 долларов за штуку. Батареи самые дешевые, 200 ампер/часов, для грузовиков, стоят 200 долларов/штука. Контроллер МРРТ - 100 долларов, инвертор (гибридный) 3,5 Кв - 200 долларов.

8 панелей, 3 батареи, 1 инвертор, 1 контроллер = примерно 1 920 долларов. Это стоимость солнечной электростанции на 1,6 (стандарт) до 3,5 (в пике) киловатт.

Все остальное бредни маркетологов.
Поставите у меня на даче за $3000 всю эту тряхомудию? Как раз крышу буду переделывать скоро.

adderley

2 months ago

jumpingleo

2 months ago

jmyshanya

2 months ago

adderley

2 months ago

jmyshanya

2 months ago

Все это исключительно для тех у кого рядом ЛЭП нет,все остальное баловство. Есть деньги, время ,интерес можно поэкспериментировать,так сказать.
Если рядом есть ЛЭП, всё только лучше - можно АКБ из проекта убрать.

iura139

2 months ago

Просто берем калькулятор и считаем.
Деньги: (14*529+24*209+24*117)*66=1005180 руб (по сегодняшнему курсу).
Мощность: 14*355=4970 Вт и 24*305*0,97=7100 Вт. Но это теоретическая мощность новых СБ.
Для начала приведем мощность к деградации. Будем считать, что производители про уровень деградации не врут (хотя, конечно, врут - и считают ее теоретически, ибо реальную проверить пока негде было, и для идеальных лабораторных условий ее считают, а не для реала, да и вообще, реальная деградация сильно отличается от теоретической, как показывают примеры прочей техники, и не в лучшую сторону. Но, поскольку реальных данных в реальных условиях нету - поверим на слово) и что кривая деградации линейна. Тогда можно сказать, что для Solaria средний уровень мощности, приведенный к деградации за 25 лет, составит 93%, а для Mission Solar тот же параметр составит 90%. Тогда: 4970*0,93=4622 Вт и 7100*0,9=6390 Вт.
Теперь приведем мощность к инсоляции. Для простоты примем, что приведенная к инсоляции мощность для южной стороны составит 75%, а для северной - 40% (для прикидки вполне сойдет, еще и с погрешностью не в нашу пользу). Тогда: 4622*0,75=3467 Вт и 6390*0,4=2556 Вт. Всего 6,023 кВт.
А теперь приведем к сроку службы, с учетом длительности светового дня. Среднегодовой световой день (зимой покороче, зато летом подлиннее) будем считать за 10 часов - поскольку час после рассвета и час перед закатом от СБ точно хрен что получишь - солнце слишком низко стоит. Возможно, эффективность, близкая к нулю, будет и дольше - но это надо в реале проверять. (25*365+8)*10*6,023=55008 кВт*ч - всего сможет выработать ваш набор панелей за срок службы 25 лет.
А теперь посчитаем стоимость этой электроэнергии. 1005180/55008=18,27 руб/кВт*ч. Тарифы для сельской местности для разных регионов разные, но даже для Московской области (самая дорогая энергия) он составляет сейчас 4,81 руб/кВт*ч. Ваша независимая энергия обойдется вам в 3,8 раза дороже, чем энергия сетевая. И это еще без учета стоимости аккумуляторов и обвязки к ним (пока энергию вы сможете получать лишь в светлое время суток, а ночью - жечь лучину, ну или свечи), а на аккумуляторах, зарядном устройстве и выходном инверторе тоже потери будут; без учета того, что аккумуляторы точно 25 лет не проработают, их придется менять раз в три года минимум (т.е., 8 комплектов за 25 лет); без учета того, что эту покрытую СБ крышу вам придется начисто мыть минимум раз в неделю (ибо любая пыль, не говоря уже про осеннюю листву резко снизит эффективность СБ), а зимой - очищать после каждого, даже незначительного, снегопада и даже выпадения изморози или инея (зимой эффективность и так поганая будет, а под снегом/изморозью/инеем упадет вообще до нуля), без учета того, что производители чаще всего завышают достоинства своего товара, без учета того, что за 25 лет то ли шах умрет, то ли ишак сдохнет - и кому тогда претензии по гарантии предъявлять?
Короче... Не знаю, какие там в США тарифы - мож, там и имеет смысл. Может, имеет смысл и в том случае, если дом в лесу стоит, и до ближайшей ЛЭП двадцать километров тайгой.
Но вот практически в любом сельском (не говоря уже о городе) населенном пункте затеянная вами игра не стоит свеч. По крайней мере, на данный момент - учитывая стоимость системы и тарифы на электроэнергию.
У нас цена электричества из сети около 13 центов за кВт. Из солнечных панелей должна быть около 9 центов. Окупается менее чем за 10 лет. Произволнсво энергии по расчетам порядка 16000 квтч в год, посмотрим как будет на самом деле.

Гарантия на батареи 10 лет, менять из не надо.

sdelano_v_sssr

2 months ago

genka8

2 months ago

sdelano_v_sssr

2 months ago

genka8

2 months ago

sdelano_v_sssr

2 months ago

genka8

2 months ago

sdelano_v_sssr

2 months ago

Jekk Newton

2 months ago

avotara

2 months ago

Jekk Newton

2 months ago

avotara

2 months ago

ermiak

2 months ago

sdelano_v_sssr

2 months ago

ermiak

2 months ago

jmyshanya

2 months ago

zel_dol

2 months ago

shurets

2 months ago

ALBU72

2 months ago

skysheep

2 months ago

esche_odin

2 months ago

skysheep

2 months ago

radonezhskij

2 months ago

sdelano_v_sssr

2 months ago

radonezhskij

2 months ago

skysheep

2 months ago

radonezhskij

2 months ago

skysheep

2 months ago

radonezhskij

2 months ago

vorrutyer

2 months ago


Спасибо, интересная тема. Есть несколько вопросов. Что будет, если батарею оставить на солнце без нагрузки? Куда пойдет вырабатываемая энергия? Вы прикидывали влияние батареек на цену дома? Я иногда задумываюсь, пока кредиты раздают, но придется рубить деревья, и крыша у меня крутая и высокая, лазить страшновато.
Не взорвется, не беспокойтесь, это не солнечный коллектор

skysheep

2 months ago

Самый простой вопрос, который не задали: 220 вольт в розетке есть?
110 у них
вот придумать бы батареи, которые работают под снегом. есть идеи? у меня есть!
Да, это батареи с высоким углом наклона

www_dikinet

2 months ago

esche_odin

2 months ago

www_dikinet

2 months ago

esche_odin

2 months ago

www_dikinet

2 months ago

esche_odin

2 months ago

Что то как то дороговато. Автора на Алибабе забанили?
Монокристалл я бы не стал ставить стационарно, только с трекерами, лучше брать поликристалл.

Цена 350 ватт отличного качества поликристалла будет примерно 27 центов за ватт,
Итого можно взять например Блюсан 350 ватт за 125$ с доставкой и растаможкой даже в США. Тоже 5ВВ и более лучшая работа в тучках.
Инвертор SFSOLAR 10 квт, будет вместе с лимитером стоить 1400 $

Итого 4400$ против ваших 7700$
А на сдачу можно взять накопитель, для резервирования важных потребителей.
10 лет гарантии на электронику и 25 лет на панели.
Показное потребление или понты не дают автору опуститься до алибабы.

norilsk_p

2 months ago

gutt_tlt

2 months ago

Арсений Иванов

2 months ago

skysheep

2 months ago

norilsk_p

2 months ago

skysheep

2 months ago

norilsk_p

2 months ago

skysheep

2 months ago

norilsk_p

2 months ago

skysheep

2 months ago

norilsk_p

2 months ago

vorrutyer

2 months ago

skysheep

2 months ago

vorrutyer

2 months ago

lheujq321

2 months ago

sbbr

2 months ago

У меня этой зимой сорвало снегозадержатели. Интересно, такие панели заменят упоры? И на северной стороне крыши до сих пор снег лежит. Больше они мне ни для чего не нужны. Плачу за 15 кВт линию 2500-3500 в месяц.
Долларов?

chokipoki

2 months ago

sergkz

2 months ago

С московскими 65 солнечными днями в году и солнцем висящим не выше 22 нрадусов над горизонотом зимой, солнечные батареи неактуальны.
Сосед поставил несколько штук - жабится отдать за подключение в электросетям 15кб. Так и живет 5 лет на генераторе.
Ну незнаю, в Зеленограде поставили и радуются. 100квт.
Причем поставили креативно:

shurets

2 months ago

microbov

2 months ago

norilsk_p

2 months ago

microbov

2 months ago

norilsk_p

2 months ago

Jekk Newton

March 30 2019, 05:26:49 UTC 2 months ago Edited:  March 30 2019, 05:34:55 UTC

"Микро-инвертеры подключают последовательно в цепочку, размер которой зависит от максимального тока допустимого толщиной провода. В моем случает это 16 ампер, и максимальная цепочка 16 IQ7 инвертеров."
Не понял - это по выходу переменного тока? Тогда же паралелльно
там смысл - инвертор выходом втыкается в другой и так по цепочке, поэтому как бы последовательно - каждый в каждый, но по электрической схеме - параллельно.


Но авто выбрал конечно самый дорогой вариант, там в каждом ватте - на 100 милливат больше
проглядел комменты и сразу видно почему надо жить во Флориде, а не в Ростове))
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →