Монтаж солнечных панелей на крыше своими руками пошаговая инструкция

О солнечной энергетике и выгодах, которые она несет, слышал, наверное, каждый. Возобновляемые источники электроэнергии активно обсуждают как минимум последние 10 лет, а после принятия в декабре 2019 года закона о зеленом тарифе эта тема в России и вовсе стала трендовой. И доходной. Во всяком случае, для компаний, которые ставят солнечные батареи на крышу дома. А вот с пользой для владельца домашней солнечной электростанции (СЭС) все не так очевидно.

Обычно компании, продающие солнечные батареи, завлекают клиентов автономностью, экологичностью, экономией на электроэнергии и даже заработком на ее продаже государству. Нельзя сказать, что при этом они обманывают. Но и всей правды, как принято в рекламе, не говорят.

Есть случаи, когда установка солнечных батарей на крыше — действительно отличная инвестиция в будущее. Во всех смыслах: от сохранения природы до заработка. Но и ситуации, когда в монтаже домашней солнечной электростанции нет ни малейшего смысла, тоже не редкость. Весь фокус в том, чтобы научиться отличать первую ситуацию от второй. А для этого нужно разбираться в принципах работы солнечных панелей, их видах и тех факторах, которые влияют на производительность батарей.

Кратко об основах: что такое солнечные панели, и как они работают

Солнечные батареи — это модули, которые состоят из нескольких десятков фотоэлектрических элементов, соединенных последовательно или параллельно. Как только на фотоэлектрический элемент попадает свет, он начинает вырабатывать электричество, причем чем интенсивнее освещение, тем больше электроэнергии можно получить. В средней полосе России летом качественные солнечные панели для дома могут вырабатывать около 150 Вт/м2 в пике и примерно 120 Вт/м2 в обычных условиях.

Принцип работы солнечных батарей

Свет — это поток фотонов, элементарных частиц с небольшой энергией. Когда свет попадает на солнечный элемент, материал, из которого он состоит, поглощает небольшое количество фотонов. Из-за этого высвобождаются электроны, и между контактными слоями возникает электрический ток. И хотя энергия каждого фотона невелика, их много, поэтому солнечные панели на крыше частного дома способны выдавать тысячи киловатт, а мощность крупных солнечных электростанций исчисляется мегаваттами.

Солнечный элемент состоит из семи основных слоев:

• антибликовое стекло;
• лицевой контакт;
• кремний n-типа;
• разделительный слой;
• кремний p-типа;
• задний контакт;
• подложка.

Верхний антибликовый слой защищает фотоэлектрические элементы от повреждения и попадания влаги, одновременно увеличивая светопоглощающую способность панелей. Именно из-за стекла многие солнечные батареи характерного синего цвета. Два вида кремния нужны для появления разницы потенциалов при выбивании электронов фотонами. Эту разницу потенциалов снимают с двух контактов — лицевого и заднего — в виде постоянного тока напряжением около 0,5 В. Подложка — основа для монтажа солнечных элементов, которая так же, как и стекло, защищает панель от попадания внутрь нее влаги.

Из-за такой простой конструкции у солнечных панелей большой срок службы — 35-40 лет. Причем деградация качественных батарей во многом связана не с разрушением кристаллов кремния, а с потемнением подкладочной EVA пленки, которую укладывают между фотоэлементами и стеклом.

Виды солнечных панелей

Подавляющее большинство солнечных панелей делают из кремния (Si), но есть перспективные батареи из теллурида кадмия (Cd-Te) и деселенида галлия-меди-индия (CIS или CIGS). Потенциально они значительно снизят стоимость домашней солнечной электростанции, но это только в перспективе. Пока некремниевые фотоэлементы производят всего несколько компаний в мире, и цена за один ватт мощности у них выше, поэтому такие солнечные батареи для дома в России почти не используют.

Независимо от материала, солнечные панели бывают трех видов:

1. Монокристаллические. Эти солнечные панели сделаны из одного кристалла чистого кремния. У них наибольший КПД — до 22% — при ярком солнце, а деградация структуры происходит медленнее, чем у батарей другого типа — производители дают не менее 25 лет гарантии на монокристаллические элементы.
2. Поликристаллические. Как видно из названия, эти панели сделаны не из одного, а из множества разнонаправленных кристаллов кремния. Это сказывается и на КПД — обычно он не превышает 18%, и на сроке службы — поликристаллические панели быстрее стареют. Тем не менее в России чаще всего устанавливают именно поликристаллические солнечные батареи на крышу частного дома, поскольку они существенно дешевле монокристаллических.
3. Тонкопленочные или аморфные. Этот вид солнечных панелей самый дешевый, поскольку для их производства нужно наименьшее количество кремния. КПД у тонкопленочных солнечных панелей последнего поколения составляет всего 8-12%, зато они лучше кристаллических элементов работают в условиях рассеянного света — в пасмурную погоду или в условиях затенения от близлежащего дерева аморфные солнечные панели выдают на 10-15% больше электроэнергии, чем монокристаллические модули.

Кроме «чистых» панелей, работа которых основана на одном типе материала, в последние несколько лет появились гибридные гетероструктурные (HJT или HIT) солнечные батареи. В них используется одновременно и кристаллический, и аморфный кремний, что повышает КПД панелей и улучает их работу в условиях рассеянного света и повышенных температур.

Как выбрать солнечные батареи

Большинство людей выбирает солнечные панели на крышу дома примерно по тому же принципу, что и кофеварку или пылесос. То есть ориентируются в основном на цену, рекламу и отзывы в интернете. Вот только такой подход в корне неверен: никто не ждет от пылесоса, что он прослужит не менее 25 лет, да еще и все это время работая на улице под палящими лучами солнца. При таком большом сроке службы отзывы людей, которые поставили солнечные батареи на крышу своего дома максимум год-два назад, просто не несут никакой ценности. Не говоря уже о том, что это немассовый товар, из-за чего отзывы реальных людей буквально тонут в массе заказных.

Поэтому, выбирая комплект солнечных батарей, советуем учитывать такие характеристики:

1. Производитель. Это ключевой фактор. Производитель солнечной батареи должен входить в рейтинг крупнейших и, желательно, чтобы у него был полный цикл производства: от кремния до самих батарей. Да, за брендовые панели придется переплатить, но сравнительно немного — 10-15%, тогда как при покупке noname панелей есть риск потерять всю сумму. При этом не стоит бояться китайских производителей, крупные компании вроде JA Solar, Suntech или Helios House выпускают солнечные панели высокого качества. Хотя, конечно, лучше выбирать европейские или североамериканские компании: First Solar, Canadian Solar, Solarworld, Viessmann Group. Отличные характеристики и у солнечных батарей родом из Японии и Южной Кореи: Hanwha Solar One, Sharp, Kyocera, Sanyo.
2. Толеранс. Это разница между паспортной и реальной мощностью солнечной батареи. Если реальная мощность меньше паспортной, то толеранс негативный, если больше, то позитивный. Толеранс должен быть нулевым или позитивным, поскольку при негативном толерансе вы все равно платите полную стоимость, то есть оплачиваете несуществующие ватты. У дешевых панелей допустим негативный толеранс, но только если он не больше 2-3%. Это значит, что при номинальной мощности 100 кВт/м2 панель должна выдавать не меньше 97-98 кВт/м2.
3. Температурный коэффициент. При увеличении температуры мощность солнечной панели уменьшается. Температурный коэффициент отображает, насколько мощность упадет с ростом температуры, поэтому чем он меньше, тем лучше.
4. Значение PTC. Чтобы солнечные батареи разных производителей можно было сравнивать, они тестируются при стандартных условиях (STC). Эти условия далеки реальных, поэтому был разработан независимый стандарт PTC, который лучше отражает условия эксплуатации панелей. Чем ближе отношение PTC/STC к единице, тем лучше солнечная батарея будет работать на крыше вашего дома.
5. КПД панелей. Здесь все просто: чем выше КПД, тем лучше панели преобразовывают солнечную энергию в электрическую. Допустимым считается КПД от 15%, но оптимальный показатель выше — 18-20%.
6. Срок гарантии. Мы уже говорили о гарантии на панели в 25 лет. Это минимальный срок и фактический стандарт отрасли. Поэтому, если вы хотите купить солнечную панель для дома, а не переносной солнечный модуль для кемпинга, обращайте внимание на срок гарантии и всегда внимательно изучайте условия.

Теперь о цене. Для большинства людей это главный параметр системы, но мы рекомендуем смотреть на него в последнюю очередь. На длинной дистанции в десятки лет брендовое и дорогое оборудование часто оказывается более выгодным, чем дешевое. Такие солнечные панели медленнее стареют, выдают большую мощность на единицу площади, часто имеют даже не нулевой, а позитивный толеранс. Все это суммарно компенсирует большую изначальную стоимость уже через 5-8 лет работы. Конечно, речь идет об оправдано дорогом оборудовании. Например, лучше купить солнечную батарею на крышу из монокристаллических элементов топового производителя, чем такую же панель, изготовленную мелкой компанией. Если же вы покупаете панели, которые сделаны по последней технологии или модные модули в виде черепицы и других кровельных материалов, то это сложно назвать рациональной покупкой.

Кроме того, смотрите не на цену всей батареи, а на стоимость 1 Вт энергии. Это более информативный показатель, поскольку мощность солнечных панелей одного размера, но разных производителей часто отличается на десятки процентов.

Что влияет на производительность солнечной электростанции

Максимальная производительность домашней солнечной электростанции ограничена производительностью солнечных панелей. А вот то, сколько электричества будет вырабатывать система в реальных условиях, зависит от целого ряда не всегда очевидных для покупателя вещей.

Качество оборудования

Кроме самой солнечной панели, в домашнюю СЭС входит как минимум еще два устройства: контроллер и инвертор. И обычно их подбирают по остаточному принципу. Из-за этого потери на них могут достигать 20-25%. То есть вы будете получать всего 75% от вырабатываемой солнечными панелями энергии только потому, что не уделили выбору инвертора и контроллера достаточно внимания. Для сравнения, по стандарту потери не должны превышать 5%.

Качественный инвертор — это, прежде всего, устройство с высоким КПД — от 95%. Причем это должен быть реальный КПД, а не просто числа на корпусе. Например, средние и мелкие китайские производители часто завышают показатели своих инверторов, в реальности же их КПД может быть 85% и даже 80%. Поэтому лучше выбирайте контроллеры и инверторы европейских, японских или американских производителей. Продукцию китайских заводов, за исключением очень крупных производителей, стоит покупать, только если есть возможность проверить соответствие реального КПД номинальному.

Кроме того, со временем инвертор и контроллер нужно будет поменять. И чем качественнее он будет, тем позже понадобится такая замена. Например, топовые устройства меняют через 15-16 лет, в то время как дешевые инверторы часто выходят из строя, не отслужив и 5 лет.

Расположение

Эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую зависит от угла, под которым лучи солнца падают на панель. В России этот угол максимальный, если панели направлены строго на юг. В этом случае домашняя СЭС будет выдавать наибольшую мощность. Юго-восточное и юго-западное направление чуть хуже, но это тоже хороший вариант — мощность будет ниже, но незначительно. Направлять панели на запад, восток и, тем более, север нежелательно из-за сильного снижения производительности домашней солнечной электростанции.

Если скаты дома направлены на запад или восток, то выгоднее ставить панели прямо на грунт. Такой монтаж солнечных батарей немного дороже из-за заливки фундамента и необходимости в мощном каркасе, но эти расходы окупаются большей производительностью панелей.

Уровень инсоляции

Далеко не все регионы России подходят для установки солнечных батарей. На севере страны, включая Санкт-Петербург, уровень инсоляции слишком мал, чтобы у солнечных панелей была приемлемая эффективность. Это, опять-таки, связано с углом падения солнечных лучей, только на этот раз не с горизонтальным, а с вертикальным. И чем ближе к югу, тем выше солнце над горизонтом и больше солнечных дней.

Кроме того, от географических координат зависит и угол наклона солнечных панелей. На севере их нужно ставить под большим углом, а по мере движения на юг этот угол уменьшается до тех пор, пока не становится почти нулевым на экваторе.

Независимо от уровня инсоляции, выработку солнечных панелей можно увеличить, если установить их на поворотные платформы и подключить к устройству слежения за солнцем. Устройство поворачивает солнечную батарею в течение дня так, чтобы она, как подсолнух, постоянно была направлена на солнце. Для этого панели крепят на держателе, который параллелен полярной оси. Именно такой способ монтажа описывает последняя строчка в таблице. Поворотные устройства очень эффективны, но при этом стоят они дорого, поэтому солнечные панели для дома оснащаются ими редко.

Затенение панелей

Вы построили дом прямо в лесу в тени высоких деревьев? Поздравляем — это красиво и экологично, но поставить солнечные батареи на крышу такого дома вряд ли получится. Точнее, установить их можно, вот только эффективность панелей в тени невелика. Тоже касается и любой другой тени, например, от близлежащего многоквартирного дома или большого коттеджа соседа. Если затенение есть, то нужно либо убрать препятствие, например, дерево, либо установить панели не на кровле, а на солнечной части приусадебного участка.

5 реальных причин поставить солнечные панели на крыше дома

Солнечные батареи — горячая тема. Сторонники этой технологии приписывают ей множество достоинств, часто несуществующих. Противники, наоборот, отрицают даже очевидные преимущества. Истина, как всегда, посередине. Установка солнечных батарей крыше дома в ряде случаев более чем оправдана из-за пяти причин:

1. Автономность. Для домов вдали от цивилизации солнечные батареи — настоящая находка. В отличие от генераторов, топливо для которых может закончиться, солнце будет светить всегда. Во всяком случае, в ближайшие пять миллиардов лет. Поэтому на базе солнечных панелей можно построить действительно автономное электроснабжение дома.
2. Экологичность. «Зеленые» активно спорят с экологичностью солнечных батарей, справедливо указывая, что на производство некоторых из них тратится больше энергии, чем можно получить за все время их эксплуатации. Вот только изготавливают панели в тысячах километров от вашего дома, а бензиновый генератор отравляет воздух на крыльце. Поэтому солнечные панели однозначно экологичнее.
3. Защита от перебоев электроэнергии. Для охранной и пожарной сигнализации, котла отопления и даже холодильника длительное отключение электроэнергии приводит к проблемам. Солнечные батареи даже небольшой мощности обеспечивают бесперебойное питание критическим потребителям в любых условиях.
4. Экономия электроэнергии. Монтаж солнечных батарей на крыше дома сильно снижает расходы на оплату электричества. Причем срок окупаемости панелей — всего 7-10 лет в зависимости от тарифов и ежемесячного потребления. Дальше они начинают приносить чистую прибыль.
5. Увеличение срока службы кровли. Хотя это побочный эффект установки солнечных батарей, от этого он не становится менее значимым. При грамотном монтаже солнечные панели защищают значительную часть кровельного материала от осадков и к тому же уменьшают количество наледи на скатах, поскольку во время работы они выделяют тепло.

Конечно, эти преимущества нужно сопоставлять с эффективностью солнечных панелей в конкретных условиях, а также со стоимостью системы.

Сколько стоит установка домашней солнечной электростанции

Цена установки солнечных батарей на крыше в основном зависит от двух факторов: вида системы и ее мощности. И если с мощностью все понятно — чем она больше, тем дороже домашняя солнечная электростанция, то о ее видах расскажем подробнее.

Системы электроснабжения с солнечными панелями на крыше дома бывают трех видов:

1. Автономные — дорого, но без забот. В этом случае дом получает электроэнергию только от солнечных батарей и, возможно, бензинового или дизельного генератора. Для работы системы необходимы аккумуляторы и немало: их емкости должно быть достаточно, чтобы обеспечить бесперебойное электроснабжение в темное время суток.
2. Соединенные с сетью — бюджетно и просто. В такой системе недостаток энергии компенсируется от общей электросети, в нее же отдаются излишки в пиковое время выработки. В этом случае не нужны аккумуляторы, а на отданной энергии можно даже заработать. Но при перебоях в электроснабжении солнечные батареи работать также не будут.
3. Гибридные — оптимум для больших домов. Эти системы оснащают аккумуляторами, но после их полной зарядки в пиковое время не отключают панели, а передают электроэнергию с них в сеть. Также от сети можно компенсировать недостаток электроэнергии, в том числе и зарядить аккумуляторы.

Аккумуляторные батареи стоят дорого, к тому же их нужно менять раз в 3-8 лет в зависимости от типа аккумулятора и режима использования. Поэтому их наличие сильно удорожает систему.  Если брать средние числа, то:

1. Автономная система на 1 кВт*ч/сутки будет стоить 120-140 тысяч рублей, а при мощности в 5 кВт*ч/сутки ее цена увеличится в два раза — до 280 тысяч рублей. На этом примере видно, что для оценки порядка цен неважно, сколько стоит солнечная батарея на крышу конкретного производителя. Нужна только информация о стандартной цене 1 Вт энергии, которая примерно равна 60-65 рублей. Тип солнечных батарей, их производитель, марка инвертора и контроллера, конечно, влияют на цену, но дают ее изменение на десятки процентов, а не в разы или на порядок.
2. Соединенная с сетью система на 1 кВт*ч/сутки будет стоить 30-35 тысяч рублей, а при мощности в 5 кВт*ч/сутки ее цена увеличится до 70-80 тысяч рублей.
3. Гибридная система стоит на 10-15% дороже автономной аналогичной мощности за счет большей сложности монтажа.

При расчете стоимости установки солнечных батарей смотрите цену 1 кВт полностью готовой системы с установкой и без нее. Так вы сможете быстро сравнить предложения разных компаний между собой и выбрать самое выгодное.

Установка солнечных батарей в частном доме

Установка солнечных панелей на крыше — это сложная задача, поскольку нужно не просто закрепить батареи на крыше, но и правильно соединить их и собрать в одну систему. Поэтому монтажом должны заниматься специалисты. При этом подготовительный этап работ — ответственность владельца дома.

На подготовительном этапе вы должны оценить состояние кровли. Установка солнечных батарей на дом делает капитальный ремонт крыши очень дорогим, поэтому вы должны быть уверены, что кровля прослужит еще не менее 25 лет. Если у вас есть в этом сомнения, то лучше перестелите кровельное покрытие.

Убедитесь, что стропильная система выдержит дополнительную нагрузку. В среднем сами панели весят 15-18 кг/м2, что обычно не критично. Но если крыша пологая, то батареи наклоняют с помощью подпорных конструкций. В этом случае снег будет скапливаться как на самом скате, так и на панелях, и тогда нагрузка может стать существенной. Если у вас такой случай, укрепите стропильную систему подпорками и дополнительными упорами.

Наконец, всегда проверяйте, какие монтажные комплекты будут использовать строители. Избегайте самоделок — брендовые монтажные комплекты тщательно рассчитываются производителями и, главное, испытываются. Поэтому они без проблем выдерживают штормовые ветра и большой вес снегового покрова, чего нельзя сказать о самодельных кронштейнах и рейках.

В остальном придется довериться монтажной бригаде. При этом старайтесь контролировать качество работ на каждом этапе. В этом вам поможет видео, в котором показаны особенности установки солнечных панелей на крыши из разных материалов:

Подведем итоги

Солнечные панели — прогрессивная «зеленая» технология, которая позволяет сделать дом автономным и независящим от местного поставщика электроэнергии. Кроме того, с ее помощью можно сэкономить на оплате счетов за электричество и увеличить срок службы крыши.

При выборе солнечных панелей нужно учитывать их производителя, толеранс, температурный коэффициент, КПД, PTC и сроки гарантии. Но даже лучшие солнечные батареи будут работать плохо, если направить их не на юг, а на север, установить в месте, на которое падает тень, и сэкономить на других элементах системы: контроллере и инверторе.

Монтажом солнечных панелей должны заниматься профессионалы. Но контроль за качеством работ, а также подготовительный этап обычно берет на себя владелец дома. Нужно проверить состояние кровли, убедиться, что она выдержит дополнительную нагрузку и проследить, чтобы батареи ставились на фирменные монтажные комплекты.

---

Альтернативный источник энергии на базе солнечных батарей – отличный вариант для организации независимого энергоснабжения. Он обеспечит высокую энергетическую эффективность не только в знойные деньки, но и в пасмурную погоду. Было бы неплохо иметь такое устройство у себя дома, не так ли?

Для этого нужно лишь грамотно подобрать технические компоненты и произвести монтаж. Сделать это может каждый, зная схемы и способы подключения солнечных батарей. Мы расскажем, как сооружается производительная система, перерабатывающая «зеленую энергию» в электричество, необходимое для питания бытового оборудования.

Кроме того, вы узнаете, как выбрать место для установки гелиопанелей и как совместить их со стационарной электросетью. Полезные советы и важные рекомендации окажут действенную помощь домашним мастерам. Для упрощения восприятия приведены тематические фотографии, схемы и видеоролики.

Устройство солнечной батареи

Планируя выполнить подключение солнечных панелей собственноручно, необходимо иметь представление, из каких элементов состоит система.

Солнечные панели состоят из комплекта батарей на фотоэлектрических элементах, основное предназначение которых – преобразовывать солнечную энергию в электрическую. Сила тока системы зависит от интенсивности света: чем ярче излучения, тем больший ток генерируется.

Основными конструктивными элементами системы выступают:

• Солнечная батарея – преобразует солнечный свет в электрическую энергию.
• Аккумулятор – химический источник тока, который накапливает сгенерированную электроэнергию.
• Контроллер заряда – следит за напряжением аккумуляторов.
• Инвертор, преобразующий постоянное электрическое напряжение аккумуляторной батареи в переменное 220В, которое необходимо для функционирования системы освещения и работы бытовой техники.
• Предохранители, устанавливаемые между всеми элементами системы и защищающие систему от короткого замыкания.
• Комплект коннекторов стандарта МС4.

Помимо основного предназначения контроллера – следить за напряжением аккумуляторов, устройство по мере необходимости отключает те или иные элементы. Если показатель на клеммах аккумулятора в дневное время достигает отметки в 14 Вольт, что указывает на их перезарядку, контроллер прерывает зарядку.

В ночной период, когда показатель напряжения аккумуляторов достигает предельно низкой отметки в 11 Вольт, контроллер останавливает работу электростанции.

Где лучше установить панели?

Первое, что необходимо сделать перед тем, как установить и подключить солнечную батарею – определиться с местом размещения агрегата.

Солнечные батареи можно размещать практически в любой хорошо освещаемой точке:

• на крыше загородного коттеджа;
• на балконе многоквартирного дома;
• на прилегающей к дому территории.

Главное – обеспечить необходимые условия для получения максимальной выработки электроэнергии. Одним из таковых является ориентация и угол наклона относительно горизонта. Так светопоглощающая поверхность агрегата должна быть направлена в южную сторону.

В идеале солнечные лучи должны падать на нее под 90°. Чтобы добиться этого эффекта, необходимо подобрать оптимальный угол уклона в зависимости от климатических условий региона. Для каждого региона этот показатель свой.

К примеру, в московском регионе угол наклона размещения поверхности солнечных батарей для летних месяцев составляет 15-20°, а в зимние месяцы изменяется до отметки в 60-70°.

При размещении солнечных батарей на прилегающей к дому территории, панели лучше приподнять над поверхностью почвы как минимум на полметра – на случай выпадения большого количества снега. Такое решение правильно и в том плане, что обеспечивает достаточное расстояние для циркуляции воздуха.

Стоит помнить, что даже небольшая тень пагубно влияет на выработку электричества агрегатом. Панели нужно размещать лишь в местах, которые не подвержены даже малейшему затенению.

Существует несколько способов фиксации панелей:

• посредством задействования прижимных фиксаторов;
• путем болтового соединения через сквозные отверстия, расположенные в нижней части рамки.

Опорная конструкция должна быть выполнена из корозионностойких материалов. Независимо от способа монтажа в конструкцию панелей нельзя самостоятельно вносить изменения и просверливать дополнительные отверстии.

Задача домовладельца – поддерживать панели в чистом виде. Скопления на экране пыли, снега и птичьего помета как минимум на 10% уменьшает количество электроэнергии, произведенной системой.

Варианты соединения гелиобатарей

Солнечные батареи состоят из нескольких отдельных панелей. Чтобы увеличить выходные параметры системы в виде мощности, напряжения и тока, элементы присоединяют друг к другу, применяя законы физики.

Соединение нескольких панелей между собой можно выполнить, применив одну из трех схем монтажа солнечных батарей:

• параллельная;
• последовательная;
• смешанная.

Параллельная схема предполагает подключение одноименных клемм друг к другу, при котором элементы имеют два общих узла схождения проводников и их разветвления.

Величина максимально возможного тока на выходе при параллельной схеме прямо пропорциональна количеству подключенных элементов. Принципы расчета количества приведены в рекомендуемой нами статье.

Последовательная схема предполагает подключение противоположных полюсов: «плюс» первой панели к «минусу» второй. Оставшийся незадействованный «плюс» второй панели и «минус» первой батареи подключают к расположенному дальше по схеме контроллеру.

Такой вид соединения создает условия для протекания электрического тока, при котором остается единственный путь для передачи энергоносителя от источника к потребителю.

Последовательно-параллельную или смешанную схему чаще всего используют при необходимости соединения нескольких групп батарей. Посредством применения этой схемы на выходе можно увеличить и напряжение и ток.

Такой вариант выгоден и в том плане, что в случае выхода из строя одного из конструктивных элементов системы, другие связующие цепи продолжают функционировать. Это существенно повышает надежность работы всей системы.

Принцип сборки комбинированной схемы построен на том, что устройства внутри каждой группы соединяются параллельно. А подключение всех групп в одну цепь осуществляется последовательно.

Комбинируя разные типы соединений, не составит труда собрать батарею с необходимыми параметрами. Главное – число соединенных элементов должно быть таким, чтобы подводимое к аккумуляторам рабочее напряжение с учетом его падения в зарядной цепи превышало напряжение самих аккумуляторов, а нагрузочный ток батареи при этом обеспечивал необходимую величину зарядного тока.

Схема сборки солнечной электросистемы

Подключение солнечных панелей осуществляется посредством задействования встроенных соединительных проводов сечением в 4 мм². Лучше всего для этой цели подходят одножильные медные провода, изоляционная оплетка которых устойчива к ультрафиолетовому излучению.

В случае использования провода, изоляция которого не устойчива к воздействию УФ-лучей, его наружную прокладку рекомендуется выполнять гофрорукаве.

Независимо от выбранной схемы перед подключением солнечных панелей в обязательном порядке необходимо проверить правильность электромонтажа.

При подключении панелей не рекомендуется превышать технические требования по допустимому току и максимальному напряжению других устройств. Важно придерживаться указанных производителем технических требований контроллера заряда и инвертора.

Стандартная схема сборки самой простой солнечной электростанции выглядит следующим образом.

Чтобы избежать поломки контроллера, при подключении элементов системы важно соблюдать последовательность.

Монтажные работы выполняют в несколько этапов:

1. Аккумулятор подключают к контроллеру, задействуя для этого соответствующие разъемы и не забывая соблюдать полярность.
2. К контроллеру через разъемы при соблюдении все той же полярности присоединяют солнечную батарею.
3. К разъемам контроллера подключают нагрузку в 12 В.
4. Если необходимо преобразовать электрическое напряжение с 12 до 220 В, то в схему включают инвертор. Его подключают только к аккумулятору и ни в коем случае не напрямую к контроллеру.
5. К свободному выходу инвертора подключают электроприборы, рассчитанные на напряжение в 220 В.

Выполнив соединение, нужно проверить полярность и измерить напряжение холостого хода панелей. Если показатель отличается от паспортного значения – соединение выполнено неправильно.

На завершающем этапе солнечную батарею необходимо заземлить. Чтобы минимизировать вероятность короткого замыкания, в местах соединения между аккумулятором, инвертором и контроллером устанавливают предохранители.

Энергия солнечных электростанций найдет применение в питании маломощных бытовых приборов и в зарядке аккумуляторов мобильной техники:

Желающим соорудить солнечную батарею собственноручно поможет информация, приведенная в следующей статье.

Подключение разнонаправленных элементов

Применяя последовательную схему монтажа солнечных батарей, чтобы не снизить эффективность работы устройств, все панели общей цепи следует размещать под одним углом и на одной плоскости.

Если же панели будут располагаться в различных плоскостях, это может привести к тому, что ближняя или более освещенная станет работать мощнее расположенных чуть дальше.

Это значит, что ближняя панель будет генерировать электричество, часть которого будет отходить для нагрева дальних панелей. И причина кроется в том, что ток течет по пути наименьшего сопротивления. Чтобы минимизировать потери, для каждой панели лучше задействовать отдельный контроллер.

Решить вопрос можно и путем установки отсекающих диодов. Их размещают внутри между пластинами. Благодаря этому, выдавая максимальный показатель мощности, пластины не перегреваются.

Немаловажное значение имеет и падение напряжения в соединениях, а также самих проводах низковольтной части системы.

В качестве примера может служить тот факт, что на метровый отрезок кабеля сечением 4 мм² при прохождении тока показателем 80А (напряжение 12 В) значения падают на 3,19%, что составляет 30,6 Вт. При задействовании скруток падение напряжения может варьироваться в пределах от 0,1 до 0,3 В.

Совмещение гелиоэнергии и стационарной сети

Планируя использовать электроэнергию от солнца параллельно с обустроенной централизованной стационарной сетью, схему подключения делают несколько иной. И основная причина такого решения в том, что у частного потребителя нет возможности «сбрасывать» оставшуюся энергию.

А это может спровоцировать перепады напряжения длительностью до одной секунды.

Согласно выше приведенной схеме, напряжение от гелиополя первым делом направляется в сторону АКБ, а уже оттуда и передается на нагрузку.

Проектируя такой вариант монтажа в расчет стоит брать два вида нагрузки:

• не резервируемая – свет в доме, бытовая техника и пр.;
• резервируемая – аварийное освещение, холодильник, электрический котел.

Учитывайте: чем больше емкость аккумулятора, тем больше проработают в автономном режиме резервируемые электроприборы.

Выбирая такой способ генерации энергии в сеть, будьте готовы к тому, что придется оформлять разрешение в местных энергосетях.

Несмотря на то, что инверторы для солнечных батарей вырабатывают напряжение, качество которого порой выше того, что в централизованной сети, местные энергосети не дают добро на то, чтобы электросчетчик вращался в обратную сторону.

По этой причине согласно схеме солнечные инверторы прекращают работу в момент пропадания напряжения в сети. А резервируемая нагрузка начинает «запитываться» от АКБ.

Выводы и полезное видео по теме

Авторы видеоматериала, который предоставлен ниже, делятся личным опытом и разбирают нюансы монтажа гелиопанелей.

Видео #1. Пример сборки и монтажа системы заводского образца:

Видео #2. Как правильно установить панели:

Ничего сложного в процессе соединения нескольких панелей с другими элементами системы нет. Но для начинающего мастера процесс может стать затруднительным. Поэтому при отсутствии опыта в расчетах и навыков монтажа стоит обратиться к специалисту, владеющему необходимыми знаниями.

Хотите рассказать, как собирали собственную солнечную электростанцию для дачи или загородного дома? Возможно, вам известны тонкости процесса, не описанные в статье? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, задавайте вопросы, делитесь мнением и фото по теме статьи.

Солнечные батареи на крыше крепятся в первую очередь с учетом материалов покрытий, типа обрешетки, соответственно им выбирают способ фиксации, вариант крепежных элементов. Для монтажа фотоэлектрических солнечных элементов надо произвести расчет количества панелей. Важно также учесть, как размещен дом, затенение, интенсивность освещения солнцем, оптимальный угол.

Характеристики солнечных панелей, влияющие на их установку

На монтаж солнечных батарей влияет следующее:

• размер фотогальванических элементов, который определяет их количество, возможности размещения под особенности крыши;
• материал покрытия: черепица, металл, каучук, ТПО, ПВХ, шифер, ондулин.
• форма листов покрытия: волнообразные, плитками, находящие друг на друга элементы, со стыковыми швами в виде фальцев.

Именно для процесса закрепления к крыше вид и технология фотогальванических элементов — моно, поли, тонкая пленка — малозначимы. Но мощность и эффективность все-таки может повлиять на монтаж солнечных панелей. Например, если дом имеет север крыши с ограниченной поверхностью, то туда можно поставить более эффективные изделия, остальные — на южную часть, лучше прогреваемую солнцем.

Если по каким-то причинам пользователь посчитает уместным комбинировать продукцию разных фирм или типы панелей, то это также возможно при подходящих параметрах для выбранной архитектуры системы.

Крыша из солнечных батарей кровельные технологии должна учитывать всегда. Например, если каркас состоит из ОСБ плит, это дает более широкие возможности для размещения креплений.

В продаже есть стандартные унифицированные наборы для фиксации солнечных батарей со всеми необходимыми элементами. У производителей можно также заказать нужное количество и параметры набора под индивидуальные потребности.

После того как вы разберетесь с установкой, рекомендуем узнать: как подключить солнечные панели к аккумулятору и источнику потребления.

Какие потребуются элементы крепления

Для фиксации есть такие типы крепежных элементов со своими вариантами форм под особенности крыш:

• направляющие, опорные рейки. Это S-образные профили, рельсы с вырезами под прижимы. Именно непосредственно к ним крепят фотоэлектрические плиты. Направляющие унифицированы, поэтому подобрать их не составит труда;
• зажимы, прижимы — это элементы, фиксирующиеся напрямую к кровле, ее обрешетке, фальцам, а второй их конец закрепляет направляющие. Виды:
  • концевые — для крайних солнечных панелей;
  • центральные — фиксируют две фотогальванические плиты к опорным профилям.

  Подбираются под толщину рамки панелей;

• стыковые соединители для реек;
• клеммные детали, объединяющие все крепежи с алюминиевыми рамками в одно звено и заземляющие его, фиксируя соответствующий провод;
• держатели для проводов.

Установка на разные материалы, модификации крепежей

Установка крепежа солнечных батарей на крыше учитывает, что эти детали намного разнообразнее, в отличие от направляющих, так как они фиксируют каркас системы к крышам из разных материалов. Есть изделия для металла, черепицы, шифера и других кровель.

Все модификации креплений можно отнести к двум типам:

• не нарушающие целостности покрытий (зажимы или крепящиеся только к обрешетке, когда можно поднять элемент настила);
• протыкающие покрытие, требующие создания отверстий, ячеек.

Если дом имеет крышу с уклоном, то оптимальный ее угол от 30 до 40°, в северных широтах может быть больше. Для самоочистки солнечных панелей дождем угол должен быть не меньше 15°. Наклон можно создать более сложным каркасом из опорных профилей.

Металлические крыши

Самый удобный и простой для установки реек вариант соединений металлических листов крыши — когда они соединены стыковыми швами в форме рубцов, фальцами. Высоты и ширины выступов обычно всегда достаточно, чтобы установить на нем зажим.

Целостность покрытия с креплениями-зажимами не нарушается. Делать отверстия и крепить через них кронштейны болтами, саморезами не надо вообще — достаточно установить изделие и затянуть его болты. Это удобно не только при монтаже, но и при демонтаже. Дополнительный плюс: соединение не надо герметизировать, риск коррозии в его месте намного ниже.

Другой вариант. Если дом с крышей из волнистых, имитирующих черепицу, меандр металлических листов, применяют способ, нарушающий их целостность. Используют специальные саморезы, болты, а чаще винтошурупы с уплотняющими прокладками, пробивающими покрытие насквозь и фиксирующиеся на лагах или плитах обрешетки.

Кровля черепичная, из каучука, ПВХ, ТПО

Кровля с черепицей или подобными элементами, надвигающимися друг на друга (испанская) — отличный вариант, так как солнечная батарея крепится без нарушения целостности покрытия. Надо всего лишь приподнять черепицу и установить огибающий ее край кронштейн с основой (широкой ножкой), крепящейся болтами к обрешетке, плитам каркаса.

Аналогичные преимущества у полимеризованного этилен-пропилен-диен-мономера (ЭПДМ), проще говоря, штучного каучука, а также из термопластичного полиолефина (ТПО), ПВХ.

Когда метод, не влияющий на целостность нельзя применить, в черепице создают пилой отверстия, в которые вставляют кронштейны. Ножки крепежей фиксируются болтами к каркасу крыши. Затем отверстия заливают монтажной пеной и цементом.

Шифер, ондулин

Шифер, ондулин самые ненадежные материалы для установки фотоэлектрических батарей. В данном случае отсутствует возможность приподнять сегмент и закрепить кронштейн к лагам, не нарушая целостности покрытия. Обычно первый материал волнистый: листы накладываются друг на друга со значительной шириной наложения. Дрелью в местах прохождения лаг (обычно на горбе шифера) делают отверстия под винтошурупы, через которые и крепят сегменты к обрешетке. Аналогичный способ применяют для волнистых металлических материалов.

Установка солнечных фотоэлектрических панелей на крышу поэтапно

Материалы кровли, крепление солнечных панелей должны правильно соотноситься. Установка на разные покрытия отличается именно типами крепежей, фиксирующих опорные рельсы (профили с S-образным сечением). Рассмотрим более подробно и полностью работу по установке солнечных коллекторов.

План, чертеж

На первом этапе измеряют рулеткой крышу и составляют чертеж с размерами и геометрией крыши, под которые подбираются панели. На плане обозначают расположение направляющих и креплений.

На чертеже рисуют оптимальное расположение фотогальванических плит с учетом отступов для прохода, снегоуловителей, от иных элементов. Обозначают затененные сегменты (около труб, деталей конструкций и прочего), проемы.

Опорные рельсы фиксируются кронштейнами с зазорами между ними в 1200–1500 мм. Плиты помещают на две S-рельсы, размещаемые параллельно, для направляющих от кромки плит отступают 200–400 мм.

Монтаж крепежей

Металлопрофиль со стыковыми соединениями в виде фланцев. Применяют крепления в виде зажимов, стягивающихся болтами, не нарушая целостности покрытия.

Металлочерепица и металлопрофиль. Используют Г (L)-образный кронштейн для S-реек. Перед его установкой к концу, фиксируемого к крыше, наклеивают кусок битума. Уголок закрепляется к обрешетке саморезами (чем больше отверстий для них, тем лучше) с герметиком.

Битумная черепица. Используют кронштейн с широкой площадкой, так как дом с такой крышей часто имеет обрешетку для данного материала из ОСБ плит. Соединение уплотняется как описано выше.

Керамическая (натуральная) черепица. Плитка кровли подвигается под верхний ряд, открывается путь к обрешетке, туда вставляют кронштейн, закрепляют его к лагу (плите). Крепежи должны быть с одинаковыми промежутками. Если при оснащении такой поверхности солнечными батареями, место крепления не совпало с положением лага, берут изделие с более длинной площадкой и/или ножкой. В завершение монтажа неповрежденная черепица задвигается на прежнее место — это самый аккуратный вариант установки.

Шифер и ондулин. Применяют особые винтошурупы из нержавейки. Крепеж ставят в месте прохождения лагов — на горбах, затем на него надевают кронштейн, используемый для металлочерепицы и металлопрофиля. Винт снабжен толстой резиновой прокладкой для герметизации отверстия.

Монтаж направляющих

После фиксации кронштейнов к ним присоединяют опорные S-рельсы. Стандартно применяют захваты и болты (с гроверами, внутренними шестигранниками). Первый элемент вставляется в паз рельсы, вторым осуществляется зажим.

Рейки обычно поставляются в комплекте к панелям, их форма стандартная и их можно докупить не только у конкретного производителя, но и в магазинах стройматериалов, на металлобазах. Длина может быть разной, направляющую можно обрезать обычной ножовкой по металлу или наращивать.

Ламели опорных S-профилей наращиваются и стыкуются соединителями — металлическими планками с болтами.

Установка панелей

После закрепления реек устанавливают сами фотоэлектрические элементы. Фиксацию осуществляют двумя вариантами прижимов с четырех сторон. Длину этих деталей подбирают под тип панелей. Стандартно есть два типа изделий — на 35 и 40 мм. Крайняя плита с внешнего края фиксируется концевыми прижимами, а для внутренних торцов панелей применяют центральные универсальные типоразмеры. Для присоединения этих элементов к направляющим используют болты (M8×25, M8×50) и захваты.

Когда солнечные батареи установлены на крышу надо проверить отсутствие перепадов высоты, уровня реек. Все сегменты должны выстроиться в одну ровную плоскость. Мониторинг также делают постоянно в процессе монтажа на профиль: перед началом работ натягивают нить и по ней проверяют их положение.

Видео по теме



Стремясь к комфорту, мы окружаем себя большим количеством электроприборов. Однако сейчас любой современный дом в один миг превращается в холодную и неуютную коробку, когда внезапно отключается электроснабжение.

Одним из способов обеспечить надёжную подачу электроэнергии является установка солнечных батарей. Такая система может обеспечивать как резервное, так и основное электроснабжение. Однако здесь новичков подстерегают трудности. Как во всём разобраться, выясним в данной статье.

Монтируем солнечные панели на крыше своими руками

Допустим, мы успешно справились с задачей выбора солнечных панелей, но следующий шаг может напрочь перечеркнуть все старания. Ведь ошибки, допущенные на данном этапе, всё сведут на нет.

Разумеется, для работы такой батареи нужен свет, и чем его больше, тем лучше.

Правильное размещение солнечной электростанции – главное условие её максимально эффективной работы. Монтаж солнечных батарей на крыше, казалось бы, полностью удовлетворяет этому условию.

Однако это не всегда так. Разберём два варианта установки. Первый — здание расположено в тени, допустим, от высоких деревьев или от стоящего рядом высокого здания. Второй вариант — здание стоит в чистом поле.

Разумеется, при первом варианте, даже если вся крыша состоит из солнечных батарей, причём с высоким показателем КПД до 22%, выработка электроэнергии будет намного ниже, чем во втором. Наличие любой тени значительно снижает эффективность.

Другая причина, которая влияет на эффективность, – расположение здания относительно сторон света.

Наименьшая выработка будет, когда здание ориентировано строго на восток или на запад.

В таком случае намного выгоднее установить батареи не на крыше, а прямо на грунте или закрепить на стене. Для этого потребуется специальный каркас.

Оптимальный вариант – ориентация панелей на юг.

Немного меньшей производительностью отличаются юго-восточное и юго-западные направления.

Нужно учесть, что в Российской Федерации не все регионы оптимально подходят для установки солнечных панелей. В южных широтах больше солнечных дней, и наоборот, в северных широтах уровень инсоляции настолько мал, что не позволяет получать приемлемую эффективность.

Как крепить

Теперь перейдём к тому, как устанавливаются солнечные батареи. Для этого вначале убедимся, что крыша сможет выдержать дополнительную нагрузку. Сами панели весят от 15 до 18 кг/м2, и, как правило, это не вызывает проблем. Обычно такой вес солнечной батареи крыша вполне выдерживает.

Однако в холодное время года на крыше может скопиться большое количество снега, что значительно увеличит нагрузку. Особенно это актуально, если панели устанавливаются на крыше в частном доме.

Ситуация усложняется, если панели установлены на кровле, находящейся в изношенном состоянии. Проще говоря, если крыша потекла. Это может потребовать её ремонта. При этом всю электростанцию придётся сначала демонтировать, а затем опять устанавливать обратно.

Также очень важно, особенно при установке своими руками, не крепить панели вплотную к крыше, а обеспечить воздушный промежуток в несколько сантиметров. Это нужно, чтобы «крышу продувало», то есть чтобы под панелями не скапливался мусор или снег. Это особенно актуально для крыши с плоским покрытием, например, рубероидом.

Важный момент – выбор надёжного способа крепления панелей. Возможен крепёж фиксаторами прижимного типа или при помощи соединения деталей через сквозные отверстия.

Если производится установка солнечных панелей на пологой крыше, то может потребоваться установка дополнительных конструкций для обеспечения наклона панелей. Разумеется, такая конструкция должна быть устойчивой к коррозии, ведь срок службы солнечных батарей может составлять десятки лет.

Под каким углом

От того, как правильно выбран угол наклона, зависит дальнейшая эффективность работы любой солнечной электростанции. Неправильно рассуждать, что эта величина остаётся неизменной. Она меняется как в течение светового дня, так и в течение всего года.

Лучший вариант – установка элементов на платформах с изменяемым углом наклона. Однако по разным причинам иногда сделать это невозможно. Выход из такой ситуации – определение оптимального угла наклона с учётом широты местности.

Угол наклона панелей, градусы	Широта, градусы
15	0-15
Равен широте	15-25
+5 градусов к широте	25-30
+10 градусов к широте	30-35
+15 градусов к широте	35-40
+20 градусов к широте	40 и больше

Таблица 1. Зависимость угла наклона панелей от широты местности

Для весеннего времени угол наклона принимают равным широте местности. Для определения оптимального значения в зимнее время к рекомендуемому углу прибавляют от 10 до 15 градусов, а для летнего времени, наоборот, отнимают 10-15 градусов.

Схема подключения

Эффективность солнечной электростанции напрямую зависит от схемы её подключения. При этом для сохранения полученной энергии потребуется установить ещё аккумулятор, контроллер заряда и инвертор.

Подключение компонентов выполняют по любому из трёх основных типов:

• Автономный тип.
• Резервное электроснабжение.
• Постоянное подключение.

Автономный тип подключения – лучший вариант при отсутствии технической возможности подключения к действующей сети электроснабжения.

Энергия, выработанная в светлое время суток, накапливается в аккумуляторной батарее. При необходимости её использования АКБ станет выдавать постоянный ток, который будет преобразовываться в переменный при помощи инвертора. Переменный ток поступает к потребителям.

Для обеспечения резервного электроснабжения к вышеописанному автономному типу добавляется обязательное подключение к действующей электросети через перекидной рубильник. Этот рубильник переводит питание потребителей от линии электропередачи напряжением 380 В на питание от АКБ через инвертор.

ВАЖНО отметить, что при покупке бензинового или любого другого источника электроэнергии установка перекидного рубильника обязательна. Это позволяет обеспечить электроэнергией только подключённых к этой системе потребителей.

В противном случае генератор или солнечная электростанция не только начнут питать всех подключённых к данной линии электропередач потребителей, что выведет СЭС из строя, но и могут стать причиной гибели персонала, прибывшего для поиска и устранения повреждения на линии. А за такое деяние предусмотрена уголовная ответственность!

Рассмотрим для примера данную схему. В нормальном режиме электроснабжение домов №№1 и 2 происходит от линии электропередач, которая на рисунке обозначена как Линия 2. Также имеется возможность запитать потребителей от резервных источников: солнечных батарей через сетевые инверторы или от АКБ, через автономные инверторы, совмещённые с зарядным устройством. Для зарядки АКБ предусмотрено подключение к автономным инверторам электрогенератора с двигателем внутреннего сгорания.

Для автоматического переключения электроснабжения служит щит АВР — автоматическое включение резерва. Он отключает питание от Линии 2 и переключает питание потребителей электроэнергии от резервных источников.

Третий способ подключения для российских владельцев объектов микрогенерации стал доступен после выхода Постановления Правительства РФ №299 от 2 марта 2021 г. Теперь согласно этому документу владельцы имеют законное право продавать выработанную электроэнергию.

Для этого нужно преодолеть некоторые бюрократические препоны, например, подать заявку в энергоснабжающую организацию, оплатить пошлину, заключить договор, выполнить все предусмотренные этим договором мероприятия, в том числе установку двунаправленного прибора учёта электроэнергии, и, наконец, получить акт о технологическом присоединении.

Если несмотря на все сложности удалось установить и ввести в работу солнечную электростанцию, можно компенсировать затраты на электроэнергию. Такая схема будет работать аналогично рассмотренной нами ранее.

Исключение будет составлять постоянное подключение к действующей сети электроснабжения, то есть её можно использовать как накопитель электроэнергии.

Днём вырабатываемая солнечными панелями электроэнергия станет поступать в сеть, а в тёмное время суток электричество будет поступать от электросети. При отключении основного электропитания также возможен переход на резервное питание от АКБ.

Данная процедура потребует существенных денежных затрат, а чтобы они окупились, нужно время. Поэтому такой вариант больше подходит, например, для небольших хозяйств.

Возможно ли и как бороться со снегом зимой

Падающий зимой снег поднимает некоторым настроение. Однако для владельцев солнечных электростанций это причина для беспокойства. Ведь кроме снижения выработки электроэнергии большое количество снега повреждает панели.

Если снега не очень много, а панели установлены с наклоном или вертикально, снежное покрытие начнёт таять и само сползёт вниз. Этому способствует и то обстоятельство, что панели обычно тёмного цвета, поэтому они немного нагреваются.

Когда панели заметает толстым слоем снега, приходится их очищать вручную. При этом есть риск повредить их или даже упасть с крыши. Конструкторы задумались над этой проблемой.

Кроме вышеописанного пассивного метода борьбы с обледенением могут применяться и активные способы. Одним из них является использование плёночных лучистых электрических нагревателей. Тепло передаётся при помощи инфракрасного излучения, а для улучшения характеристики с обратной стороны излучателя имеется термоизолятор.

Другим способом, который предлагают конструкторы, является установка ультразвуковых излучателей внутри модулей с фотоэлементами. Излучатели настроены на частоту, позволяющую эффективно разрушать ледяную корку. Источником питания для такой системы служит аккумуляторная батарея, получающая энергию от солнечных панелей.

На форумах данная тема активно обсуждается, и пользователи предлагают свои способы очистки панелей. Например, некоторые рекомендуют снимать наледь, поливая панели горячей водой, или путём создания кратковременного замыкания контактов батареи. Однако применять такие способы нельзя, так как риск повреждения панелей очень высокий. Выйдет себе дороже!

Заключение

В конце статьи подведём итог. Солнечные батареи из дорогого и экзотического способа получения электрической энергии постепенно становятся нормой. Всё больше людей начинают устанавливать их не потому, что они следуют моде и поддерживают «зелёную» энергетику, а потому что видят в них способ обеспечения надёжного и экономически выгодного электроснабжения.

От выбора каждого элемента солнечной электростанции зависит как эффективность, так и долговечность и надёжность всей системы. Ошибки, допущенные на этапе проектирования, при выборе элементов и при установке, приведут к дополнительным затратам.

Использование альтернативных источников для выработки электричества – одно из наиболее перспективных направлений в развитии энергетики. Если раньше стоимость солнечных батарей существенно ограничивала возможности для их установки, то сегодня элементы стали более доступны. Именно поэтому сейчас установка солнечных батарей на крыше становится всё более популярным и экономически оправданным решением.

Варианты крепления солнечных батарей на крыше

В большинстве случаев монтаж панелей выполняется на крыше частного дома. Ключевым параметром при выборе способа крепления становится конструкция кровли. При этом важно учитывать её способность выдерживать суммарные нагрузки.

• Крыши со скатами.
  • Если угол наклона не превышает 30⁰, можно монтировать батареи без использования кронштейнов.
  • При скате до 40⁰ обязательно использование специальных несущих конструкций.

• Плоские крыши. Рекомендуется использование металлического каркаса (панели при этом располагаются под углом).

В любом случае крепления должны быть неподвижными и достаточно надёжными, чтобы они выдерживали ветровые нагрузки, воздействие погодных факторов (высокой влажности, экстремальных температур).

Основные этапы установки

Весь процесс состоит из 2-х этапов:

1. Изготовление и крепление каркаса на крышу.
2. Установка панелей на каркас.

Монтаж профильного каркаса

Установка солнечных батарей на крыше начинается со сборки каркаса или рамы из металлического профиля.

Все необходимые отверстия в профилях просверливаются заранее, чтобы упростить сборочные работы на высоте.

Рекомендуемый размер профиля под стандартные панели — 25×25 мм. Болты для соединения элементов конструкции 6-8 мм.

Зафиксировать направляющие на кровле можно с помощью металлических уголков 50×50 мм или шпилек диаметром 12 мм. В любом случае между крышей и панелями должен быть зазор 50-100 мм, чтобы снизить вероятность перегрева элементов.

Итоговая конструкция зависит от необходимого угла уклона.

Важно учитывать!

Недопустимы перекосы конструкции. В этом случае возникает поверхностное напряжение, из-за которого на фотоэлементах со временем появляются микротрещины.

Крепление панелей

На готовый каркас болтами 6-8 мм устанавливаются солнечные панели.

Позаботитесь о предварительном выводе и надёжной изоляции проводов от батарей.

Убедитесь, что итоговая конструкция устойчива и не издаёт скрипов при воздействии ветра.

Что важно учитывать при монтаже солнечных
панелей

Грамотная установка солнечных панелей на крыше – обязательное условие для их эффективной работы. Только в этом случае можно гарантировать корректную работу, а также соответствие параметров генерируемой электроэнергии заявленным производителем параметрам. В частности на производительность батарей влияют расположение элементов: они должны быть направлены строго в южном направлении (предельно допустимое отклонение составляет 20⁰).

Узнайте, какой должна быть крыша под солнечные панели

В ситуации, когда скаты
располагаются с восточной и западной стороны, система должна быть более мощной.
Не менее важно выдерживать рекомендации по углу наклона панелей, месту их
размещения. Необходимо учитывать, что потребуется удобный доступ для
обслуживания батарей (для этих целей стоит спроектировать площадку для
перемещения).

При этом место установки не должно находиться в зоне, куда отбрасывают тень соседние здания или растущие рядом деревья. Если других вариантов нет, можно использовать для монтажа поворотные крепления или отдельные фермы.

Будущее именно за экологически чистыми технологиями и альтернативной энергетикой. С солнечными батареями вы будете готовы к нему уже сейчас!

Был ли этот материал полезен?

Сегодня мы расскажем Вам о том, как установить солнечные батареи для дома своими руками. На самом деле этапы работ по установке панелей или коллекторов, которые используются в современных частных домах для автономного отопления, не слишком трудоемкие. Проблема заключается в том, что нужно правильно расположить устройства на крыше, чтобы они могли функционировать с высоким показателем КПД. Далее мы предоставим к Вашему вниманию пошаговую инструкцию по монтажу, а также наглядные фото и видео примеры!

Существующие варианты крепления

Первым делом поговорим о том, как можно самому устанавливать солнечные батареи в домашних условиях. Существует несколько методов установки, а именно:

1. На крыше дома со скатом не более 40 градусов. В этом случае можно либо сделать специальную несущую конструкцию из профилей, либо, если угол наклона кровли свыше 30 градусов, установить солнечные панели без кронштейна, как показано на фото ниже (вариант 2).
2. На плоской крыше здания. При таких условиях необходимо сделать специальный металлический каркас с наклонной плоскостью для крепления солнечных батарей под углом относительно крыши.
3. На стене. В практике встречается такой способ установки солнечных батарей на крыше крайне редко. Как и в остальных случаях, сначала создается надежная рамная конструкция, к которой и осуществляется крепление. В этом случае батареи также нужно установить под наклоном.
4. В земле на специальной опоре в виде штанги. Такой вариант установки может использоваться в регионах с сильными снегопадами либо если другие варианты монтажа, кроме как на столбах, не подходят.
5. На балконе или лоджии. Если Вы решили самостоятельно установить солнечные батареи в квартире, тогда разместить их можно на крыше балкона либо с внешней стороны, как показано на картинках ниже.

Чаще всего в домашних условиях используется первый и второй вариант установки. Сейчас мы рассмотрим, как выполнить монтаж солнечных батарей своими руками и какие нюансы нужно учитывать, чтобы сделать все правильно.

Этапы монтажных работ

Итак, перед тем, как самостоятельно устанавливать панели на крыше жилого дома, Вы должны убедиться в следующем:

На основании всех этих моментов нужно первым делом самому правильно выбрать, где лучше установить систему на крыше дома. Сразу же следует отметить, что система должна находиться на южной стороне постройки, так как именно на эту область приходится максимальное количество солнечной энергии в световой день.

После того как Вы определитесь, где именно будут размещены панели (либо коллекторы), необходимо переходить к сборке рамной конструкции и установке ее на кровлю. Обязательно используйте только металлические уголки и профиля. Изготавливать каркас из бруса не рекомендуется, т.к. он быстрее потеряет свои прочностные свойства. Лучше всего использовать квадратный профиль 25*25 мм либо уголок, но на данном этапе все сугубо индивидуально – если Вы решили установить солнечную батарею большой площади, сечение профиля должно быть на порядок больше.

Полный обзор монтажных работ

Установка креплений на крыше

Отдельное внимание нужно уделить углу наклона панелей к плоскости горизонта, а иначе говоря – земной поверхности. Для каждого региона условия немного отличаются, но обычно весной рекомендуется выполнять установку солнечных батарей под углом 45 градусов, а ближе к осени 70-75. Именно поэтому нужно заблаговременно продумать конструкцию рамы, чтобы можно было вручную выбирать, под каким углом установить систему под солнцем. Обычно раму изготавливают в форме треугольной призмы и крепят к крыше с помощью болтов.

Сразу же обращаем Ваше внимание на то, что на плоской крыше или на земле не нужно выполнять горизонтальную установку панелей. В зимнее время Вам придется постоянно убирать снег с поверхностью, а иначе система не будет работать.

Еще одно не менее важное требование – между крышей и солнечной батареей обязательно должно быть воздушное пространство (актуально в том случае, если Вы решили установить панель без рамы на гибкую либо металлочерепицу). Если воздушное пространство будет отсутствовать, ухудшиться отвод тепла, что может в дальнейшем за короткий промежуток времени вывести систему из строя! Исключением являются крыши из шифера либо ондулина, которые благодаря волнистой структуре кровельного материала, самостоятельно обеспечат подход воздуха.

Ну и последний важный момент установки – солнечные батареи нужно крепить в горизонтальном положении (длинной стороной вдоль дома). Если пренебречь данным правилом может произойти неравномерный нагрев верхней и нижней области панели, что заметно снизит эффективность использовать автономной системы электроснабжения либо отопления частного дома.

Порядок монтажа системы электроснабжения участка на мачтах и стене Вы можете на данном видео:

Как правильно установить конструкцию на столбах

Крепление панелей на стене

Вот и все, что хотелось рассказать Вам о том, как установить солнечные батареи для дома своими руками! Надеемся, что предоставленная инструкция с фотоотчетами и видеоуроками была для Вас интересной и полезной!

Также читают:

• Как меньше платить за свет легально
• Как выбрать солнечные батареи для дома
• Как сделать светодиодный прожектор своими руками
• Схемы подключения солнечных батарей

Пошаговый монтаж солнечных батарей на крышу

На чтение 13 мин Просмотров 274 Опубликовано 07.11.2020
Обновлено 15.11.2020

Содержание

1. Плюсы установки на крыше
2. Освещенность кровли в разное время
3. Какой понадобится крепеж
4. Монтаж – пошаговая инструкция
5. Обслуживание

Использования энергии солнца для получения электричества или нагрева воды позволяет сэкономить на энергоресурсах. Кроме того, обеспечивается независимость от внешних коммуникаций, проблемы с подачей электричества не будут страшны. Установка солнечных батарей на крыше требует внимания, так как нужно провести расчет количества модулей и продумать их правильное расположение.

Плюсы установки на крыше

Панели можно располагать не только на кровле, но и на стенах или на земле. Но первый вариант приобрел наибольшую популярность, так как у него есть много значимых преимуществ:

1. Удачное расположение относительно солнца. Чем больше солнечного света попадает на поверхность батарей, тем больше энергии они вырабатывают. Скат позволяет увеличить эффективность, особенно если он расположен в южном направлении.
2. Малый риск повреждения и порчи панелей. Так как они находятся на крыше, их можно повредить только если специально бросить камень, любые случайности практически исключены. Элементы находятся на небольшом расстоянии от поверхности, даже при сильном ветре нет опасности срыва креплений, так как парусность небольшая, в отличие от систем, которые ставят на земле.
3. Все, что надо для крепления продается вместе с солнечными батареями. Не нужно придумывать крепеж и приспосабливать подручные элементы. Есть кронштейны под разные типы кровель, которые не сложно выставлять и регулировать высоту. Они служат десятки лет, что тоже важно.
4. Солнечные батареи не занимают место на участке. Так как площадь модулей обычно немаленькая, то при расположении их во дворе теряется много пространства. Даже если на крыше есть мансардный этаж, это не проблема, в месте расположения окон панели не крепятся и естественное освещение не страдает.

Освещенность кровли в разное время

Чтобы обеспечить дом автономным электричеством, нужно провести точные расчеты и определить, сколько солнечных батарей понадобится. Надо взять средний расход электроэнергии за сутки, и рассчитать количество панелей (имеет значение, сколько тока они вырабатывают). Кроме этого стоит учесть еще ряд аспектов:

1. Инсоляция – отражает, сколько солнечной радиации попадает на поверхность в разных регионах в разные времена года. Ее рассчитывают в киловатт-часах на метр квадратный за сутки. В зависимости от места показатель меняется, схема с таблицей дана ниже.
2. Чтобы получать максимальное количество электричества, нужно устанавливать солнечные батареи на скатах, направленных в южную сторону, это правило актуально для всего северного полушария. Узнать ориентацию дома проще всего с помощью компаса (скачать его на смартфон), а можно посмотреть на свой дом в Гугл-картах. Если разместить конструкцию точно на юг нельзя, можно выбирать юго-восток или юго-запад, другие варианты не подойдут.
3. Надо учитывать и время года. Летом солнце расположено высоко, а зимой низко. Чтобы обеспечить эффективность работы системы, нужно подобрать такое положение панелей, в котором они будут давать лучший эффект в течение всего года. Можно использовать поворотные механизмы, но они сложны в монтаже и стоят дорого, увеличение эффективности часто не стоит таких затрат.
4. В течение дня солнечные панели тоже получают разное количество света, поэтому энергия накапливается неравномерно. Надо, чтобы в период с 10 до 14 часов на поверхность попадало как можно больше солнца. В идеале — чтобы крыша освещалась весь день, пусть и не под идеальным углом.
5. Если рядом есть деревья и другие объекты, которые могут отбрасывать тень, нужно устранить их. А если дом затеняют многоэтажные дома, то ставить солнечные батареи нет смысла, так как эффект от них будет минимальным.

Какой понадобится крепеж

Крепление зависит от типа крыши и кровельного материала. Выбрать крепеж не сложно, если разобраться в его особенностях. Вариантов немного, у каждого свои нюансы:

1. Монтаж самих панелей производят на специальные направляющие, которые обычно подходят под все виды креплений. То есть, эта часть конструкции всегда одинакова и не зависит от типа крыши и кровельного материала. Для упрощения работы и уменьшения нагрузки на крышу направляющие делают из алюминия или сплавов на его основе.
2. Зажимы, фиксирующие панели, тоже всегда одинаковы. Они крепятся в направляющей и за счет ножки особой формы прижимают корпус к поверхности. Их можно разделить на односторонние, которые ставят по краям и двухсторонние, используемые между панелями.
3. Для надежной стыковки направляющих изготавливают специальные соединители. Также в конструкции всегда есть клеммы заземления, которые объединяют весь каркас в общий контур и заземляют его.
   
4. Под кровли, на которых соединения сделаны в виде фальцев, а также для любых металлических вариантов с выступами используют крепления, не нарушающие поверхность кровли. Зажим фиксируется на выступе винтом и за счет этого держит конструкцию.
5. Для металлочерепицы и профнастила используют крепеж, нарушающий целостность материала. В этом случае используют специальные саморезы по металлу, под которые желательно сверлить отверстия. В идеале попадать в металлический или деревянный каркас под покрытием, чтобы обеспечить прочность. Чтобы в месте крепления не протекала вода, обязательно используются шайбы с резиновой проставкой.
6. Если на крыше лежит глиняная черепица или другой штучный вариант, устанавливаются кронштейны, которые заходят под поверхность и не повреждают конструкцию. Обычно нужно снять элемент, выставить крепление так, чтобы оно не мешало уложить черепицу на место. Такие же решения подойдут и для плоской кровли, по возможности нужно не повреждать ее.
7. Для гибкой черепицы применяют варианты поменьше, которые также заходят под поверхность. Лучше всего ставить их при монтаже кровельного материала. Но и потом можно отгибать отдельные фрагменты, чтобы установить крепеж и не повредить кровлю.

Монтаж – пошаговая инструкция

Все комплектующие лучше купить у одного продавца, при выборе у нескольких учитывать данные из проекта, который обязательно делается перед началом работ. Обычно расчеты делают бесплатно, лучше поручить это специалистам. Также стоит заранее обратиться в организацию, поставляющую электричество и получить разрешение на монтаж системы.

Проведение работы специалистами в среднем стоит около 100 000 рублей, если справиться своими силами, можно хорошо сэкономить. Главное – делать все по простой инструкции:

1. Запланировать расположение панелей на крыше, тут все зависит от количества и конфигурации ската. Продумать расположение креплений, подобрать удобный вариант в соответствии с размером солнечных батарей. Лучше всего нарисовать хотя бы простейший план, чтобы потом не путаться и знать, в каких местах ставить крепления.
2. Точно определить расположение и закрепить кронштейны, тут все зависит от типа крыши. Использовать любой подходящий крепеж, обычно это дюбеля быстрого монтажа, саморезы по дереву или специальные винты для металлической кровли. Не забывать проверять расстояния и шаг установки каждой детали.
   
3. Выставить направляющие. Если кронштейны стоят как положено, то с этим этапом проблем не возникнет. Все делается стандартными креплениями, выставляется по уровню, это самое важное требование. За счет регулируемых элементов можно изменить положение направляющих.
4. Проложить провода. Использовать качественный кабель, подходящий по характеристикам, обычно данные есть в проекте. Продумать, как запустить его с крыши и положить по дому ко всем нужным узлам. При необходимости использовать гофрированный рукав, который исключит возгорание при замыканиях. Не забывать и о заземлении, делать его по рекомендациям продавца комплекта.
5. Определить место расположения инвертора с контроллером заряда. Чем ближе он находится к батареям, тем меньше будут потери электричества и тем эффективнее будет работать система. Поэтому желательно расположить его на чердаке, оборудовав пространство, для защиты можно соорудить короб. Чтобы было удобнее контролировать систему, она должна быть оснащена модулем беспроводного подключения, тогда можно будет смотреть все показатели через интернет с помощью компьютера или смартфона.
6. Оборудовать помещение с аккумуляторными батареями, блоком предохранителей и разъединителем для отключения от сети, если нужно провести обслуживание. Оно должно соответствовать нормам безопасности, лучше всего закрывать дверь на замок, если в доме есть дети. Емкость батарей подбирать в зависимости от энергопотребления.
7. Установить солнечные батареи на крышу, для этого лучше привлечь пару помощников, так как панели нужно аккуратно поднимать и поддерживать во время крепления. Использовать штатные фиксаторы, на каждый элемент должно приходиться не менее 6 точек крепления. Ставить по порядку, чтобы установленные детали не мешали монтажу следующих, не забывать подключать каждую панель после крепления.

Могут быть и другие особенности, все зависит от конструкции крыши и используемого оборудования. Лучше проконсультироваться со специалистом, или поручить часть особенно сложных работ профессионалам, чтобы ничего не испортить.

Обслуживание

Большую часть работ можно сделать самостоятельно, но привлекать специалиста желательно хотя бы раз в год, чтобы он проверил состояние оборудования и при необходимости провел текущий ремонт. Соблюдать простые рекомендации:

1. Проверять состояние крепежа, его надежность, оценивать внешний вид панелей и осматривать их на предмет повреждений.
2. Желательно мыть панели хотя бы раз в месяц, пыль и загрязнения снижают эффективность работы, потери энергии могут быть от 5 до 20%. Мытье производить обычным шлангом с насадкой, при необходимости можно аккуратно протереть мягкой шваброй, но не нажимать на поверхность.
3. Осматривать контакты и места подключения. Со временем они могут ослабнуть или окислиться. Уделять внимание стыкам на открытом воздухе. Не забывать проверять соединения системы заземления, они тоже со временем могут ухудшиться.
4. Очищать инвертор от пыли — если этого не делать, он начнет перегреваться. Также проверять электронику на предмет сбоев и ошибок.
5. Раз в квартал измерять уровень заряда аккумуляторов, а раз в год проверять плотность электролита при его наличии.

При возникновении проблем и сбоев лучше обратиться к специалистам, чтобы устранить их в самом начале. Постоянно проверяйте показания через компьютер или смартфон, там есть вся нужная для контроля информация.

Установить солнечные батареи на крыше дома своими руками несложно, если следовать инструкции и заранее приобрести все, что нужно для работы. Чем подробнее будет проект – тем лучше, не стоит делать все как получится, так как система небезопасна. Помните о том, что инвертор по возможности надо ставить как можно ближе к коллекторам энергии.

Инженер-электрик. Специалист по проектированию и эксплуатации электротехнических изделий.

Оцените автора

( Пока оценок нет )