Scheman och anslutningssätt för solpaneler: hur man korrekt installerar en solpanel

En alternativ energikälla baserad på solpaneler är ett utmärkt alternativ för att skapa en oberoende energiförsörjning. Den ger hög energieffektivitet inte bara under heta dagar utan även i molnigt väder. Det vore trevligt att ha en sådan enhet hemma, eller hur?

För detta behöver du bara välja tekniska komponenter på rätt sätt och utföra monteringen. Det kan vem som helst göra genom att känna till scheman och anslutningsmetoder för solpaneler. Vi berättar hur du bygger ett produktivt system som omvandlar “grön energi” till den elektricitet som krävs för att driva hushållsutrustning.

Dessutom får du veta hur du väljer plats för installation av solpaneler och hur du kombinerar dem med det fasta elnätet. Användbara tips och viktiga rekommendationer ger effektiv hjälp till hemmafixare. För att underlätta förståelsen visas temafoton, scheman och videoklipp.

Uppbyggnad av en solpanel

När du planerar att ansluta solpaneler själv måste du ha en uppfattning om vilka element systemet består av.

Solpaneler består av en uppsättning batterier med fotoelektriska celler, vars huvudsakliga syfte är att omvandla solenergi till elektricitet. Systemets strömstyrka beror på ljusets intensitet: ju starkare strålning, desto mer ström genereras.

Systemets huvudsakliga konstruktionselement är:

• Solpanel – omvandlar solljus till elektrisk energi.
• Batteri – en kemisk strömkälla som lagrar den genererade elektriciteten.
• Laddningsregulator – övervakar batterispänningen.
• Växelriktare, som omvandlar batteriets likspänning till 220 V växelspänning, vilket krävs för att driva belysningssystem och hushållsapparater.
• Säkringar, som installeras mellan alla systemkomponenter och skyddar systemet mot kortslutning.
• Uppsättning anslutningar av standard MC4.

Förutom styrenhetens huvuduppgift – att övervaka batterispänningen – kopplar enheten vid behov bort vissa komponenter. Om spänningen vid batteripolerna under dagtid når 14 volt, vilket indikerar överladdning, avbryter styrenheten laddningen.

Förutom solmodulen ingår i ett sådant kraftverk fotoelektriska omvandlare – styrenhet och växelriktare – samt anslutna batterier.

På natten, när batterispänningen når en extremt låg nivå på 11 volt, stoppar styrenheten kraftverkets drift.

Var är det bäst att installera panelerna?

Det första du måste göra innan du installerar och ansluter en solpanel är att bestämma var enheten ska placeras.

För installation av fotoelektriska moduler är det praktiskt att använda fasta konstruktioner av metallprofiler, eller mer moderna vridbara varianter.

Solpaneler kan placeras på nästan vilken välexponerad plats som helst:

• på taket av ett lantställe;
• på balkongen i ett flerfamiljshus;
• på tomten intill huset.

Huvudsaken är att skapa förutsättningar för maximal elproduktion. En sådan faktor är orientering och lutningsvinkel i förhållande till horisonten. Ljusabsorberande ytan på enheten ska vara riktad mot söder.

Idealt bör solstrålarna träffa den i 90°. För att uppnå denna effekt måste man välja en optimal lutningsvinkel beroende på regionens klimatförhållanden. För varje region är detta värde unikt.

För att säkerställa maximal prestanda hos solpanelerna rekommenderas det att ändra enheternas lutningsvinkel 2–4 gånger per år: 18 april, 24 augusti, 7 oktober och 5 mars.

Till exempel i Moskvaregionen är lutningsvinkeln för solpanelernas yta under sommarmånaderna 15–20°, och under vintermånaderna ändras den till 60–70°.

När solpaneler placeras på tomtmark intill huset bör panelerna höjas minst en halv meter ovan markytan – om det faller mycket snö. Detta är också rätt eftersom det ger tillräckligt avstånd för luftcirkulation.

Det är värt att komma ihåg att även en liten skugga har en negativ inverkan på aggregatets elproduktion. Panelerna bör endast placeras på platser som inte utsätts för ens den minsta skuggning.

Vissa 'hobbyister' installerar ett extra glas ovanpå panelerna för att skydda dem, men även med synlig transparens kan glasskiktet minska panelernas verkningsgrad med 30%.

Det finns flera sätt att fästa panelerna:

• med hjälp av klämfixeringar;
• genom bultförband via genomgående hål i ramens nedre del.

Stödkonstruktionen ska vara tillverkad av korrosionsbeständiga material. Oavsett monteringsmetod får man inte själv göra ändringar i panelernas konstruktion eller borra extra hål.

Husägarens uppgift är att hålla panelerna rena. Ansamlingar av damm, snö och fågelspillning på skärmen minskar mängden el som produceras av systemet med minst 10%.

Anslutningsalternativ för solpaneler

Solpaneler består av flera separata moduler. För att öka systemets utparametrar som effekt, spänning och ström, kopplas elementen till varandra med hjälp av fysikens lagar.

Anslutning av flera paneler kan göras med en av tre monteringsscheman för solpaneler:

• parallell;
• serie;
• blandad.

Parallellkoppling innebär att man kopplar samma poler till varandra, där elementen har två gemensamma noder för ledarnas sammanflöde och förgrening.

Vid parallellkoppling kopplas pluspoler till pluspoler och minuspoler till minuspoler, vilket ökar utströmmen medan utspänningen förblir inom 12 volt.

Storleken på maximal möjlig utström vid parallellkoppling är direkt proportionell mot antalet anslutna element. Principerna för beräkning av antalet ges i vår rekommenderade artikel.

Seriekoppling innebär att man kopplar motsatta poler: plus på första panelen till minus på den andra. Den oanvända pluspolen på andra panelen och minuspolen på första batteriet ansluts till regulatorn längre bort i kretsen.

Denna typ av anslutning skapar förutsättningar för elektrisk ström där det endast finns en väg för energiöverföring från källa till konsument.

Vid seriekoppling ökar utspänningen och når 24 volt, vilket ofta räcker för att driva bärbar utrustning, LED-lampor och vissa elektriska apparater.

Serie-parallell eller blandad koppling används oftast när man behöver ansluta flera batterigrupper. Med denna koppling kan man öka både spänning och ström vid utgången.

Vid serie-parallellkoppling når utspänningen en nivå vars egenskaper är bäst lämpade för de flesta hushållsuppgifter.

Detta alternativ är även fördelaktigt eftersom om en av systemets konstruktionselement går sönder, fortsätter andra sammankopplade kretsar att fungera. Detta ökar avsevärt systemets tillförlitlighet.

Principen för att bygga en kombinerad krets bygger på att enheterna inom varje grupp kopplas parallellt. Anslutningen av alla grupper i en enda krets görs sedan i serie.

Genom att kombinera olika typer av anslutningar är det enkelt att bygga en panel med önskade parametrar. Huvudsaken är att antalet anslutna element är sådant att den arbetsspänning som tillförs batterierna, med hänsyn till spänningsfallet i laddningskretsen, överstiger själva batteriernas spänning, och att panelens belastningsström samtidigt ger den lämpliga laddningsströmmen.

Monteringsschema för solelsystem

Anslutning av solpaneler sker med hjälp av inbyggda anslutningskablar med tvärsnitt 4 mm². Bäst lämpade för detta ändamål är enledade kopparkablar vars isoleringsmantel är resistent mot ultraviolett strålning.

Om kabeln har isolering som inte är resistent mot UV-strålning rekommenderas att den utomhus förläggs i en korrugerad slang.

Änden av varje kabel är ansluten till en MC4-kontakt genom lödning eller krympning, vilket säkerställer en tät anslutning

Oavsett valt schema måste man före anslutning av solpaneler obligatoriskt kontrollera att elinstallationen är korrekt.

Vid anslutning av paneler rekommenderas det inte att överskrida de tekniska kraven för tillåten ström och maximal spänning för andra enheter. Det är viktigt att följa tillverkarens angivna tekniska krav för laddningsregulatorn och växelriktaren.

Standardmonteringsschemat för det enklaste solkraftverket ser ut som följer.

Anslutningsschemat för paneler till batteri, växelriktare och regulator är enkelt utformat och vållar därför inga särskilda svårigheter vid anslutning

För att undvika skador på regulatorn är det viktigt att följa en ordning vid anslutning av systemets komponenter.

Monteringsarbetet utförs i flera steg:

1. Batteriet ansluts till regulatorn med hjälp av motsvarande kontakter, och man får inte glömma att följa polariteten.
2. Anslut solpanelen till kontrollern via kontakterna med samma polaritet.
3. Anslut en 12 V-belastning till kontrollerns kontakter.
4. Om du behöver omvandla spänningen från 12 till 220 V, inkludera en växelriktare i kretsen. Anslut den endast till batteriet och aldrig direkt till kontrollern.
5. Anslut elektriska apparater avsedda för 220 V till växelriktarens fria utgång.

Efter anslutningen ska du kontrollera polariteten och mäta panelernas tomgångsspänning. Om värdet avviker från specifikationerna är anslutningen felaktig.

För att ansluta enheten till systemet behöver du inte öppna kopplingsdosan – alla anslutningskontakter är lättillgängliga.

I slutskedet måste solpanelen jordas. För att minimera risken för kortslutning, installera säkringar vid anslutningspunkterna mellan batteriet, växelriktaren och kontrollern.

Energin från solkraftverk kan användas för att driva lågeffekts hushållsapparater och ladda batterier i mobila enheter:

För den som vill bygga en solpanel själv finns information i nästa artikel.

Anslutning av olika riktade element

När du använder seriekoppling av solpaneler, för att inte minska enheternas effektivitet, bör alla paneler i samma krets placeras i samma vinkel och på samma plan.

Om panelerna istället placeras i olika plan kan det leda till att den närmaste eller mest belysta panelen arbetar med högre effekt än de som är placerade längre bort.

Det innebär att den närmaste panelen genererar elektricitet, varav en del går till att värma upp de bortre panelerna. Anledningen är att strömmen följer den väg med minst motstånd. För att minimera förlusterna är det bättre att använda en separat kontroller för varje panel.

Grundläggande krav vid användning av styrenheten – effekten på anslutna paneler över 1 kW och avståndet mellan batterierna är tillräckligt stort.

Problemet kan också lösas genom att installera avskärande dioder. De placeras inuti mellan plattorna. Tack vare detta överhettas inte plattorna när de levererar maximal effekt.

Spänningsfallet i anslutningarna och även i själva kablarna i systemets lågspänningsdel har stor betydelse.

Tabell som visar hur överförd effekt förhåller sig till kabelarea, där parametrar som medför risk för kraftig brandfarlig uppvärmning markeras med rött.

Som exempel kan nämnas att på en meter kabel med area 4 mm² vid en ström på 80 A (spänning 12 V) sjunker värdet med 3,19 %, vilket motsvarar 30,6 W. Vid användning av skarvar kan spänningsfallet variera mellan 0,1 och 0,3 V.

Kombinering av solenergi och fast elnät

Om du planerar att använda solenergi parallellt med ett befintligt centraliserat fast nät, bör du göra anslutningsschemat lite annorlunda. Den främsta anledningen till detta är att en privat konsument inte har möjlighet att dumpa överskottsenergin.

Och detta kan orsaka spänningsvariationer som varar upp till en sekund.

När du kombinerar solenergi med ett centraliserat fast nät bör du följa samma regel: ju fler källor du ansluter, desto mer komplicerad blir kretsen.

Enligt ovanstående schema leds spänningen från solfältet först till batteriet och därifrån vidare till belastningen.

När du planerar en sådan installation bör du ta hänsyn till två typer av belastning:

• icke-reserverad – belysning i hemmet, hushållsapparater etc.;
• reserverad – nödbelysning, kylskåp, elpanna.

Kom ihåg: ju större batterikapacitet, desto längre kommer de reserverade elapparaterna att fungera i autonomt läge.

Om du väljer denna metod för att generera energi till nätet, var beredd på att du måste ansöka om tillstånd från det lokala elnätet.

Trots att växelriktare för solpaneler genererar en spänning vars kvalitet ibland är högre än den i det centraliserade nätet, ger det lokala elnätet inte tillstånd till att elmätaren snurrar baklänges.

Av denna anledning slutar solväxelriktarna enligt schemat att fungera när spänningen i nätet försvinner. Och den reserverade belastningen börjar matas från batteriet.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Författarna till videomaterialet som finns nedan delar med sig av personliga erfarenheter och går igenom nyanserna vid montering av solpaneler.

Video #1. Exempel på montering och installation av ett fabrikstillverkat system:

Video #2. Hur du installerar panelerna på rätt sätt:

Det är inget komplicerat med att ansluta flera paneler till andra systemkomponenter. Men för en nybörjare kan processen vara svår. Därför, om du saknar erfarenhet av beräkningar och installationskunskaper, bör du vända dig till en specialist med nödvändiga kunskaper.

Vill du berätta hur du byggde ditt eget solkraftverk för sommarstugan eller villan? Kanske du känner till detaljer i processen som inte beskrivs i artikeln? Skriv gärna kommentarer i blocket nedan, ställ frågor, dela dina åsikter och foton om artikelns ämne.