Крепление солнечных панелей на крыше

Установка солнечных батарей на крыше в частном доме

Чтобы бесплатно получать электричество от солнечной энергии в собственном доме, многие всё чаще стали использовать солнечные батареи. Чаще всего они размещаются на крыше. Далее проведём полный расчёт цены оборудования и примеры монтажа с пошаговыми фото.

Чтобы определить приблизительное количество солнечных модулей, предположим, что живет в доме семья из четырех человек. Она потребляет около 3000 кВт электроэнергии в год (это подтверждается средними данными). Исходя из этого, выбирается фотобатарея на 5 кВт.

Требуемое количество ячеек фотоэлементов

В односемейных домах наиболее часто используются поликристаллические панели мощностью 240-260 Вт (они характеризуются относительно высокой эффективностью на уровне 18%, а их цена не является высокой). Если вы выберете 250 Вт модули, понадобятся 20 солнечных панелей, которые занимают около 35 м2 площади крыши.

Внимание! Панели крыши должны располагаться так, чтобы они не затенялись дымоходом, высоким деревом, электровышкой или соседним зданием. Это может привести к перегреву и повреждению модуля.

Поэтому производители оборудуют свои панели шунтирующими диодами (от одного до четырех). При затенении одного ряда ячеек диод начинает работать, затем ток течет с помощью байпаса (англ. bypass — обход — резервный путь, запасной маршрут для обеспечения непрерывного функционирования системы).

Установка солнечных батарей на крыше в частном доме

Ценовые затраты на фотогальванические панели

Цены на материалы являются примерными, потому что на стоимость панелей, инвертора или конструкции крепления в значительной степени влияет тип выбранных устройств, марка и производитель. Поскольку большинство устройств ввозятся из-за рубежа, текущий курс доллара также важен.

Пример списка материалов для фотоэлектрической установки на 5 кВт:

  • Фотоэлементная система, состоящая из 20-ти 250 Вт модулей — 200000 рублей;
  • Крепление из алюминиевых профилей на наклонной крыше, покрытой плиткой — 50000 рублей;
  • Инвертор, который позволяет управлять установкой — 50000 рублей;
  • Разъемы и предохранители — 10000 рублей.
  • Установка солнечных батарей занимает до 5 дней, за которые мы будем платить мастерам 100000 рублей;

Внимание! В этой спецификации не включена стоимость аккумуляторных батарей, поскольку в солнечной электростанции они являются дополнительным вариантом. Независимая установка для дома, из-за необходимости хранить электроэнергию, другого типа инвертора и несколько большего количества панелей, будет дороже на 40%.

Осенью и зимой, в пасмурные дни эффективность фотогальванической установки снижается примерно на 50%.

Сколько сэкономим на фотоэлектрической батарее

Учитывая значительные инвестиции в фотоэлектрическую установку, нас интересует насколько выиграем в цене от её внедрения. Предполагая, что 5-киловаттная мини-электростанция будет установлена в доме, расположенном в средней полосе России и будет генерировать 4500 кВт/ч электроэнергии в год. Это соответствует среднему спросу на электричество для семьи из четырех человек.

Поэтому, если мы платим 6 руб. за кВт/ч, то сэкономим около 20000 руб. Это дает возмещение расходов примерно через 12 лет.

Этот расчет применяется к текущим ценам (на начало 2019 года) и действующим правилам. Трудно предвидеть как всё изменится в ближайшем и отдаленном будущем.

Схема сборки подключения системы

Установка солнечных батарей на крыше в частном доме

Установка солнечных батарей на крыше в частном доме

Установка солнечных батарей на крыше

Фотоэлектрические панели на наклонной крыше укладываются на алюминиевые профили. Они прикреплены к конструкции крыши в зависимости от типа покрытия с соответствующими крепежными элементами. Далее покажем установку солнечных панелей на крыше, покрытой керамической плиткой. Этот тип материала является одним из наиболее часто выбранных инвесторами.

Установка солнечных батарей на крыше в частном доме

Установка солнечных батарей на крыше в частном доме

Установка солнечных батарей на крыше в частном доме

Установка солнечных батарей на крыше в частном доме

В дополнение к солнечным элементам и конструкции профиля другие компоненты солнечной установки находятся дома. Наиболее важным из них является инвертор и блок защиты.

Где ставить инвертор (преобразователь)

Хотя место сборки этого устройства не является критичным, рекомендуется поместить его как можно ближе к панелям (то есть на чердаке), что значительно уменьшит потерю тока во время его передачи. Инвертор обычно оснащен дисплеем, на котором можно считывать все параметры рабочей установки. Все чаще производители обеспечивают беспроводное подключение к Интернету, поэтому скорее всего будет возможность контролировать работу системы с помощью компьютера.

Установка солнечных батарей на крыше в частном доме

Выбор подходящей модели инвертора зависит от типа солнечных панелей и проводки, установленной в доме, — одни устройства используются в однофазных сетях, другие — в трехфазных.

Предохранители и разъемы

Предохранитель расположен в главном распределительном щите, то есть на электрической панели. Он защищает инвертор от повреждений.

Установка солнечных батарей на крыше в частном доме

Кроме того, в системе есть разъединитель, который предназначен для отключения домашней установки от внешней электросети, например когда он поврежден или выполняются некие работы по техническому обслуживанию.

Внимание! Установка с солнечными батареями должна быть подключена к сети уполномоченным на это действие электриком. Нельзя самовольно встраивать в электросеть такие приборы — могут быть штрафы, так что обязательно пригласите местного электрика.

Установка солнечных панелей на крышу частного дома

Установка солнечных панелей на крышу

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.

    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.

    Солнечные батареи без регулировки угла

    Солнечные батареи на крыше под небольшим углом

    Солнечные панели на крыше под углом

    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.

    Крепление солнечной панели

    Позаботитесь о предварительном выводе и надёжной изоляции проводов от батарей.

    Вывод проводов на солнечных батареях

    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).

    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!

    Установка солнечных батарей на крыше в частном доме — сколько стоит монтаж?

    Эффективность работы солнечных батарей зависит от нескольких факторов, основным из которых является расположение панелей относительно солнца. В идеале лучи должны падать на поверхность перпендикулярно, это обеспечит максимальную производительность фотоэлектрических компонентов. Установка солнечных панелей должна соответствовать следующим требованиям:

    • выбирают участок с наибольшей освещенностью
    • поблизости не должны находиться высокие здания, деревья или холмы, создающие тень

    Требования простые и понятные, однако, на практике добиться такого положения бывает затруднительно. Основной причиной возникающих сложностей является перемещение солнца по небосклону, изменяющееся положение источника относительно плоскости солнечных батарей. В крупных гелиосистемах используют трекинг-установки, автоматически изменяющие положение солнечных батарей в течение суток, а также учитывают сезонные изменения. Обычному домовладельцу приобрести такой комплекс сложно, и установить его негде. Поэтому выбирают некое среднее положение.

    Для выбора оптимального расположения панелей руководствуются значениями угла наклона и азимута. Положение солнца над горизонтом зависит от географической широты региона. Кроме того, оно изменяется в течение года. Обеспечить правильный азимут проще — панели ориентируют точно на юг, что обеспечивает среднее значение угла наклона солнца к плоскости в течение светового дня.

    Еще одним препятствием для оптимальной установки является конфигурация участка и его географическое расположение. Иногда места для монтажа солнечных батарей вовсе не имеется. Все эти соображения сделали наиболее удобным выбором места размещения панелей на скатах крыши.

    Этот вариант имеет массу преимуществ:

    • открытость для солнечных лучей
    • невозможность повреждения панелей вандалами
    • отсутствие препятствий для получения энергии

    Однако, имеются и недостатки:

    • расположение скатов крыши редко соответствует оптимальному направлению для панелей
    • очистка снега или пыли представляет сложную и опасную процедуру
    • сильный порыв ветра способен сорвать батареи с креплений

    Недостатки существенные, но отсутствие альтернативных вариантов вынуждает мириться с ними. Однако, монтаж солнечных батарей на крыше — не единственный вариант. Иногда местом установки выбирают стену дома, обращенную на юг. Это удобно в регионах с большим количеством снега в зимний период, так как частая уборка требует времени и усилий. Вертикальное расположение панелей препятствует образованию сугробов на поверхности солнечных батарей. Кроме того, очистка панелей от пыли производится с земли, что безопасно и удобно для владельца.

    Если ни один из этих способов по каким-либо причинам не подходит, остается использовать специальные опорные конструкции — фермы. Они представляют собой сооружение из металлических труб, прочно закрепленное на земной поверхности и поддерживающее профили для монтажа панелей. Этот вариант позволяет точнее ориентировать солнечные батареи на солнце, но требует места и обслуживания.

    Способы установки

    Установка солнечных батарей на крыше в частных домах производится двумя способами:

    • заключается договор со специализированной организаций
    • производится установка солнечных батарей своими руками

    Монтажные компании

    Первый вариант позволяет получить профессиональный и качественный монтаж, но требует немалых расходов и затрат времени, так как во время выполнения работ придется находиться дома. Необходимо учитывать, что установка солнечных батарей на крыше в частных домах, цена которой зависит от степени сложности и прочих факторов, может составить весьма значительную сумму.

    Этот способ подойдет только для людей, не имеющих никакого представления о монтажных работах, или не имеющих возможности их выполнить. В любом случае, необходимо заранее выяснить, сколько стоит установить солнечные батареи в частном доме, какие фирмы этим занимаются, почитать отзывы. Это позволит избежать неприятных последствий.

    Своими руками

    Если выбран вариант самостоятельно установить солнечные батареи для дома, цена комплекта существенно уменьшится. Однако, потребуется время, определенные усилия и инструменты. Порядок монтажных работ всегда подробно излагается в инструкции к комплекту, перед тем, как установить солнечные батареи для дома, необходимо внимательно изучить ее и в точности следовать указаниям. Необходимо учесть толщину снежного покрова в зимнее время, выяснить частоту сильных ветров и их преобладающее направление, обеспечить отвод дождевой воды. Все эти вопросы оказывают значительное влияние на работоспособность и сохранность панелей, поэтому пренебрегать ими нельзя.

    Этапы монтажа

    Рассмотрим, как монтируются солнечные батареи, как установить в частном доме весь комплект оборудования. В первую очередь необходимо изучить инструкцию, которая прилагается к солнечным батареям. Независимо от типа опорной конструкции или места установки, для каждого типа панелей имеются собственные требования и нюансы. Их необходимо выяснить и учесть при монтаже.

    Например, необходимо использовать только штатные крепежные отверстия. Самостоятельно сверлить панели нельзя — это автоматически отменит гарантийный договор.

    Кронштейны

    Перед началом работ необходимо приобрести комплект поддерживающих профилей, на которые производится установка солнечных батарей, цена которых зависит от конструкции и размера. Существуют обычные кронштейны, обеспечивающие вентиляционный зазор между панелями и поверхностью кровли. Есть более дорогие конструкции с регулируемым углом наклона.

    Эти профили позволяют получить максимум эффекта от использования солнечных батарей, но создают увеличенную ветровую нагрузку на кровлю и стропильную систему. Необходимо приобретать профили, соответствующие особенностям основного кровельного полотна. Монтажные кронштейны в комплект поставки профилей не входят, их надо приобрести отдельно.

    Опорная конструкция

    Монтаж опорной конструкции выполняют на освещенной стороне крыши. Размеры и соотношения указаны в инструкции, для большей уверенности можно самостоятельно измерить расстояния между крепежными отверстиями панелей. Если используются прижимные фиксаторы, надо обеспечить правильное расстояние по периметру профилей. Необходимо обеспечить такое расстояние между панелями, чтобы было удобно очищать, обслуживать и менять их по мере необходимости.

    Кроме того, батареи не должны затенять друг друга при изменении положения относительно солнца.

    Направление

    После монтажа профилей приступают к установке панелей. Рекомендуется начинать работы с верхнего ряда и постепенно спускаться вниз (если количество солнечных батарей того требует). Принципиальной сложности этот процесс не составляет, но работы на высоте сами по себе требуют аккуратности и осторожности.

    После того, как установка солнечных батарей на крыше, цена которой может быть значительно снижена, если все сделать самостоятельно, завершена, приступают к размещению аппаратуры и соединению ее с панелями. Специальный кабель заводят с крыши в специально отведенное помещение, где находятся устройства хранения и переработки электроэнергии.

    Схема подключения

    Подключать потребители напрямую к солнечным модулям нельзя. Они выдают постоянный ток, параметры которого не соответствуют стандартам. Поэтому в дополнение к панелям используется целый комплекс оборудования.

    Соединение солнечных панелей производится по трем схемам:

    • последовательно
    • параллельно
    • комбинированная схема

    Обилие вариантов нужно для того, чтобы можно было подобрать мощность модулей под параметры приборов потребления. Соединенные одним из способов панели присоединяются к контроллеру заряда. Это устройство, обеспечивающее своевременный заряд АКБ и предотвращающее нарушения рабочего режима. К нему могут подключаться приборы, работающие от постоянного тока.

    Контроллер присоединяется к блоку аккумуляторов, накапливающих заряд и отдающих его по необходимости. Аккумуляторы (АКБ) подключены к инвертору. Это прибор, выполняющий преобразование постоянного тока аккумуляторов в стандартное переменное напряжение для бытовой техники.

    Где поставить инвертор?

    Инвертор и прочие приборы, входящие в состав комплекса солнечных батарей, необходимо установить в отдельном или общем помещении со свободным доступом.

    Для аккумуляторов необходимо изготовить специальный стеллаж или подставку, чтобы было удобно производить обслуживание. Возможность отвести отдельное помещение есть не всегда, но в любом случае следует создать максимально удобные условия для размещения аппаратуры. Если в доме есть дети, желательно оградить помещение, а в идеале — сделать запирающуюся дверь.

    Средние цены на установку

    Многих потенциальных пользователей интересует, сколько стоит установка солнечных батарей. Это далеко не праздный вопрос, так как самостоятельный монтаж доступен не всем. Необходимо иметь навыки, знать особенности размещения и крепления модулей на крыше, уметь подключить и настроить комплекс. Работы сложные, требующие опыта и понимания смысла всех операций.

    Любая установка солнечных батарей на крыше дома, цена которой зависит от количества модулей и состава системы в целом, должна выполняться подготовленными людьми, имеющими соответствующий допуск и квалификацию. Неграмотный монтаж и подключение комплекта могут стать причиной выхода из строя бытовой техники и освещения, вызвать пожар или иные нежелательные последствия.

    Обычно расценки начинаются от 5000 рублей за монтаж и подключение одного модуля.

    Однако, перед покупкой солнечных батарей следует получить максимально подробную информацию о профильных фирмах и их расценках. Это позволит заключить договор с наиболее грамотными и ответственными людьми и получить наиболее качественный монтаж комплекса.

    Установка солнечных батарей своими силами: выбор креплений

    Покупка солнечных батарей (помимо ответственности перед внуками за состояние атмосферы и окружающей среды) часто сопровождается желанием сэкономить на оплате дорогого электричества, желанием добиться независимости от длинной цепочки поставщиков последнего до собственного дома, да и в принципе получить автономию от монополистов рынка. Выбирая самые оптимальные по цене предложения товара, клиенты часто натыкаются на необоснованно завышенные цены на монтаж, которые легко понять со стороны исполнителей услуг – география заказов, сложности прокладки кабеля, работы на высоте, порой завышенные требования к монтажу от самих клиентов.

    Итогом анализа предложений резонным и логичным становится решение осуществить монтаж самостоятельно – и данное решение вполне оправданно, ведь ничего сложного в монтаже и подключении солнечных батарей совершенно нет. Однако есть физический труд, риски при работе на крыше и с электрическими соединениями, а также ответственность за результат. Как известно, ошибки в электромонтаже могут привести не только к не горящим в нужный момент лампочкам, а вполне себе хорошо горящим в прямом смысле до фундамента домам.

    Итак, что такое монтаж солнечной электростанции?

    Начнем с простого:

    Сетевая энергосистема работает от сети, без аккумуляторов, не обладает свойствами бесперебойника, то есть даже с солнечными панелями на крыше вы сидите без света так же, как и ваши менее ориентированные в будущее соседи при районном блэкауте.

    1. Установить панели на крыше.
    2. Провести кабель от панелей на крыше до инвертора (сетевые инверторы обычно герметичные, и, если не боитесь за имущество, вешать можно прямо под панелями).
    3. Подключить кабель от панелей к инвертору, а кабель с переменкой от инвертора к сети.
    4. PROFIT.

    Из сложных и еще не освоенных для рядового домохозяина занятий – только установка СБ на крыше. Разберемся с этим пунктом поподробнее: придумывать крепежные изделия лучше доверить изобретателям велосипедов, а все, что нужно для монтажа, уже давно в свободном доступе и зарекомендовало себя наилучшим образом. Типовой алгоритм крепежа:

    • Крепление монтажного адаптера к кровле;
    • Крепление на монтажный адаптер специализированного алюминиевого профиля;
    • Укладка солнечных панелей на профиль и крепление зажимами рамы панелей к профилю.

    В зависимости от типа вашей кровли стоит выбрать крепежный элемент из первого пункта, варианты следующие:

    L-feet, крепежный уголок, MR-VI-01 – универсал в мире креплений. Подойдет для любой ровной и прочной поверхности от бетона до металлоконструкций, часто используется с последними, чтобы развязать биметаллическую пару алюминий-сталь. На «пятке» имеет резиновую прокладку – при прижиме она полностью изолирует возникшее в крыше отверстие от комплектного самореза, тоже специализированного с гидроизолирующей шайбой. Профиль крепится к нему специальной канальной гайкой, повторяющей форму канала в профиле, так же имеет специфическое рифление повторяющее такое же рифление на профиль во избежание соскальзывания профиля под весом панелей. Высоту профиля над крышей можно варьировать в пределах 25 мм.

    Набор с L-образным креплением и болтом – расширенный комплект: помимо уже известного вам уголка в комплекте аналог сантехнического самореза, только диаметром 10 мм и длиной 195 мм. Преимущества комплекта: расширение вариантов размещения солнечных батарей — теперь в вашей воле разместить солнечные батареи на профнастильных крышах со сложным профилем, металлочерепичных крышах, крышах, покрытых шифером, и крышах, где несущие конструкции скрыты под слоем теплоизоляции и добраться до них обычным саморезом крайне затруднительно. По поводу гидроизоляции – все, как и прежде на высоте, на шпильке предусмотрена резиновая манжета, прижимаемая к проделанному в крыше отверстию. Варьировать высоту размещения теперь можно еще больше от 0 до почти 100 мм.

    Болт с площадкой для крепления алюминиевого профиля на крышу MR-VI-02 – теперь из знакомых деталей только спецшпилька-саморез, плюсом в комплекте пластина из нержавейки 115х34мм и толщиной 6 мм, а также интересное спец решение: боковой зажим для алюминиевого профиля с системой speedclick MR-SC-ST, позволяющий легко и непринужденно пристегнуть профиль к креплению. Из плюсов – теперь не обязательно сверлить отверстия в одну линию, что порой бывает сложно на крышах с нестандартным профилем, изделие допускает теперь не только ошибки по высоте, но и в горизонтальном измерении может двигаться на 20 мм.

    СПЕЦИФИЧЕСКИЙ КРЕПЕЖ

    Если вышеописанные крепежи достаточно универсальны, то описанные ниже пригодны лишь для исключительных случаев:

    Крепление алюминиевого профиля для черепичной крыши MR-RI-03, само крепление конечно не ограничивает вас в использовании его, например, на крыше из профнастила, однако цена скорее всего заставит вас не делать этого. Данное крепление придумано для крыш из керамической черепицы и на картинке ниже все достаточно понятно, как его использовать, люфт по высоте у такого крепления так же присутствует и варьируется до 30 мм.

    Трапецеидальное крепление для крыши из сэндвич панелей MR-VI-04 – менее интересное для рядового домохозяина решение, применимо для кровель собранных из сэндвич панелей типа RUUKKI, Титан, Теплант и пр. Чаще всего такие кровли можно увидеть на складских комплексах и производственных помещениях. Если нужна станция своими руками на таком объекте – у вас есть решение. Крепеж повторяет профиль сэндвич панели и в ассоциации с MR-SC-ST фиксирует профиль к крыше. Учитывая, что крыши из сэндвич панелей идеально ровные, возможностей изменения высоты крепеж не имеет. Фиксация в сэндвич панели происходит шестью саморезами с силиконовыми прокладками, а на прижимающихся к пенетрированной части кровли поверхностях, как всегда имеется резиновый уплотнитель.

    Универсальный зажим крепление для солнечных батарей на фальцевую кровлю (Г-образный) XMR-VI-08 – еще одно узкоспециализированное крепление для вновь становящейся популярной фальцевой кровли. Если вы хозяин строения с такой крышей, рады вас поздравить у вас есть простое решение по установке солнечных батарей на вашу крышу без просверливания лишних отверстий. Такой крепеж можно отнести к разряду неразрушающих – зажимая фальцованную часть листов крепление надежно фиксируется на крыше и пригодно для крепления монтажного уголка из самого начала нашего списка, к которому затем и крепится все прочее хозяйство.

    Ну и последнее, самое интересное: Мини-профиль для трапецеидальной крыши MR-VI-06 Mini Rail kit – с такой приспособой крепить панели стало невероятно просто: по сути это и монтажный адаптер и профиль одновременно – однозначная экономия и простота монтажа налицо. Один нюанс – никакого запаса на ошибку – крыша должна быть строго ровной, иначе перефразируя известное высказывание: «панель башка попадет и т.д.». Производителем такое крепление позиционируется как крепление для крыш из сэндвич панелей – вот они-то идеально ровные, посему в комплекте всего 4 кровельных самореза длиной 25 мм, однако ничто не мешает заменить штатные метизы на более серьезные аналоги.

    Пошаговый монтаж солнечных батарей на крышу

    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.

    Дополнительным плюсом использования солнечных батарей можно считать увеличение срока службы кровли в полтора-два раза. Так как большая часть крыши закрыта панелями и они подвергаются воздействию солнца и осадков, кровельный материал под ними почти не портится и сохраняет свойства на протяжении десятилетий.

    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.

    Не стоит использовать самодельные крепления — если они испортят панели, придется менять их за свой счет.

    Монтаж на наклонную крышу с различным типом кровли и с использованием алюминиевых элементов крепления.

    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.

    Подключать систему к сети должен электрик, если сделать это самостоятельно – выпишут штраф.

    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.

    Видео: Установка и схема подключения.

    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.

    Установка солнечных панелей на крыше дома (часть 1)

    IMG_2660.jpg

    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.

    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:

    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.

    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

    IMG_2658.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.

    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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: