Солнечная батарея на балконе, опыт использования / Хабр

Привет Geektimes. Данная статья является продолжением предыдущей части, про туристическое зарядное устройство «Anker Solar 21Вт». Идея использования солнечной батареи для зарядки разных гаджетов мне показалась весьма перспективной, но конечно, 21Вт в качестве универсальной зарядки мало — хочется иметь возможность заряда не только в солнечную погоду, а для этого нужен запас по мощности. Поэтому были куплены полноценные солнечные панели и начаты эксперименты с ними.

Что из этого получилось, подробности под катом.

Железо

1. Солнечная панель

Тут есть разные варианты, но на балконе основным ограничением является наличие свободного места. Для понимания порядка цен, батарея на 50Вт стоит примерно 5000руб и выглядит так:

Размеры панели в мм — 540x620x30, вес 4кг.

Балконы по размеру бывают разные, исходя из габаритов панелей, вполне без проблем можно поместить 2 или 4 штуки, больше уже не влезет. Для теста было куплено 2 панели по 50Вт. Такая батарея дает около 18В под нагрузкой или 24В без нее, значит при использовании 2х батарей нужно рассчитывать на суммарное напряжение до 50В (к примеру многие dc-dc преобразователи штатно работают до 30В). Можно соединить батареи и параллельно, но тогда потери из-за длины проводов будут чуть выше.

2. Контроллер

Здесь есть 2 варианта:

— Солнечные панели + контроллер + аккумулятор

Это классическая конструкция: контроллер заряжает аккумулятор когда есть солнце, пользователь когда ему надо, эту энергию использует.

Преимуществ у данной системы несколько:

— энергией можно пользоваться когда угодно, а не только когда светло,

— возможность подключения инвертора и получения на выходе 220В,

— как бонус, резервный источник в доме на случай отключения электричества.

Недостаток один: использование аккумулятора большой емкости в корне убивает экологичность идеи данного мероприятия. Число циклов заряда/разряда аккумуляторов ограничено, они не любят переразряд, к тому же и аккумуляторы и контроллеры довольно-таки дорогие. Цена контроллера составляет от 1000р за самую дешевую ШИМ-версию, до 10000-20000р за более дорогую (и эффективную) версию с поддержкой MPPT (что такое MPPT можно почитать здесь). Цена аккумулятора составляет от 5000р за обычный гелевый аккумулятор на 40-50А*ч, некоторые используют батареи LiFePo4, они разумеется дороже.

— Grid-tie инвертер

Эта технология наиболее перспективна на данный момент.

Суть в том, что конвертор преобразует и отдает энергию сразу в домашнюю электросеть. При этом потребляемая от общей сети энергия уменьшается, домовой электросчетчик фиксирует меньшие показания.

В идеале, если солнечные панели дают достаточно энергии для всех потребителей, значение на электросчетчике вообще не будет расти. А если потребление квартиры/дома меньше, чем выработка солнечных панелей, то счетчик будет фиксировать «экспорт» энергии, что должно учитываться компанией-поставщиком электричества. В России правда такая схема пока не работает — более того, большинство старых электросчетчиков считают энергию «по модулю», т.е. за отдаваемую энергию еще и придется платить. Вроде в 2017 году вопросы микрогенерации на законном уровне обещали начать решать. Но впрочем для панелей на балконе все это имеет лишь теоретический интерес — их выработка слишком мала.

Цена grid-tie инвертора составляет от 100$, в зависимости от мощности. Отдельно стоит отметить микроинветоры — они ставятся прямо на батарею, и отдают сразу сетевое напряжение, однако рекомендуемая мощность панелей составляет не менее 200Вт. Инвертор крепится прямо на задней стенке солнечной панели, это позволяет соединять их так:

Но для балкона это разумеется, неактуально.

Тестирование

Первым делом было интересно выяснить, какую реальную мощность можно получить с солнечных панелей. Для этого за 15$ была куплена плата АЦП ADS1115 для Raspberry Pi:

Использовать ее просто, входное напряжение делится делителем и подается на аналоговый вход, на выходе имеем цифровые значения. Исходники для работы с АЦП можно взять здесь. Также был куплен датчик тока ACS712, датчик напряжения был сделан из кучки резисторов (дома нашлись только одного номинала). В качестве нагрузки была установлена обычная лампочка на 100Вт. Разумеется, от 48 вольт она не горела (лампочка расчитана на 220В), а лишь еле-еле светилась. Сопротивление спирали составляет 42 Ома, что по напряжению позволяет примерно оценить мощность (хотя у лампы накаливания сопротивление нелинейно, но для грубой прикидки сойдет).

Первая тестовая версия выглядела так:

Технофетишистам не смотреть!

Исходник был допилен, чтобы данные и текущее время сохранялись в CSV, также на Raspberry Pi был запущен web-сервер, чтобы скачивать файлы по локальной сети.

Результаты за обычный вполне ясный день с переменной облачностью выглядят так:

Видно что пик напряжения приходится на раннее утро, что есть следствие неправильной установки панелей — в идеале они не должны стоять вертикально.

А вот так выглядит «провал» в день, когда набежали тучи, и пошел дождь:

Учитывая напряжение в 44В и сопротивление нити накала лампы в 42Ома, можно грубо прикинуть (нелинейность сопротивления лампы игнорируем), что в лучшем случае получаемая мощность P = U*U/R = 46Вт. Увы, КПД 100-ваттной панели при вертикальной установке не очень хорош — солнечные лучи падают на панель не под прямым углом. В худшем случае (пасмурно, дождь) мощность падает даже до 10Вт. Зимой и летом суммарная получаемая энергия также будет отличаться.

Опыт с отдачей энергии напрямую в сеть оказался неудачным: 500-ваттный инвертер от 45 ватт просто не заработал. В принципе это было ожидаемо, так что инвертор оставлен на будущее до переезда на место с балконом побольше.

В итоге, учитывая решение отказаться от буферных аккумуляторов, единственным рабочим вариантом оказалось использование dc-dc конверторов напрямую: к примеру вот такой конвертер может заряжать любые USB-девайсы, на его выходе уже есть и USB-разъем:

Есть модели чуть подороже, они имеют больший максимальный ток и большее число USB-разъемов:

Есть мысль также найти dc-dc-конвертер для зарядки ноутбука, их выбор на eBay весьма велик.

Заключение

Данная система имеет экспериментальный характер, но в целом можно сказать что оно работает. Как видно по графику, примерно с 7 утра и до 17 вечера отдаваемая панелями мощность более 30Вт, что в принципе не так уж плохо. В совсем пасмурную погоду результаты разумеется хуже.

Об экономической целесообразности речи разумеется не идет — при выработке 40Вт*ч по 7 часов, за неделю будет выработано 2КВт*ч. Окупаемость в ценах своего региона каждый может прикинуть самостоятельно. Вопрос разумеется не в цене, а в получении опыта, что всегда интересно.

Но куда девать энергию, вопрос пока открытый. Использовать 40Вт для зарядки USB-устройств это чересчур избыточно. На eBay есть grid tie инверторы на 300Вт с рабочим напряжением 10.5-28В, однако отзывов по ним мало, а тратить 100$ на тест не хочется. Если подходящее решение так и не найдется, можно считать что одна 50-ваттная панель является оптимумом для балкона — ею можно заряжать разные гаджеты, избыточность в этом случае минимальна.

По крайней мере, уже сейчас все домашние цифровые устройства (телефоны, планшет) переведены на «зеленую энергию» без особых хлопот. Есть мысль все-таки рассмотреть использование буферного LiFePo4 аккумулятора — но вопрос выбора и аккумулятора и контроллера пока открыт.

В дополнение: как подсказали в комментариях, можно использовать свинцовый аккумулятор, например автомобильный. Да, это действительно дешевый и работающий вариант, со 100-ваттной панелью будет достаточно примерно такого контроллера, ценой всего 10-20$ на eBay:

Фото

Гуглить по словам PWM Solar Charger.

Но это решение не совсем экологичное и не совсем интересное, поэтому в плане изучения технологий я его не рассматриваю. А если кому-то надо например, запитать видеокамеру на даче, то наверное вполне вариант.

Продолжение в следующей части. Краткую видео-версию также можно посмотреть в ролике на youtube.

PS: В комментарии просили выложить фото, в данный момент батареи выглядят так:

Фото

Такой размер панелей не мешает пользоваться балконом и в принципе не портит внешний вид. Также, как подсказали в комментариях, выгоднее покупать панели бОльшей мощности, оптимумом по цене являются панели на 150-200Вт, но их размещение чуть сложнее, и надо уже прикидывать габариты, поместится панель или нет. Также встает вопрос надежного крепежа.

Как установить солнечные батареи на балконе и лоджии? ▷ читати на Elektro.in.ua

В наше время по поводу экономии на электроэнергии задумываются не только владельцы собственных домов, но и жители многоэтажек. Если солнечные єлектростанции можно достаточно часто  встретить на крышах частных домов, то солнечные панели на балконе и лоджии встречаются очень редко. 

Давайте же разберемся, как установить солнечную панель на балконе и что для этого нужно. Так же разберем, где установить солнечную панель на лоджии.

Как установить солнечную батарею на балконе

Для такой небольшой станции на балконе или лоджии, как правило, используют  поликристаллические панели. В отличие от дорогих монокристаллических, поликристаллические батареи могут работать в пасмурную погоду в привычном им режиме без изменений. Этот выбор обоснован размещением и местом для установки. Безусловно хорошо, когда ваш балкон выходит на южную сторону. Но так бывает не всегда. Монтаж солнечной панели для балкона можно делать и на восточной или западной стороне, но в таком случае нужно быть готовым к пониженной генерации. 

Где установить солнечную панель на балконе? Ответ достаточно простой — на его крыше, если таковая есть. Но важно учесть угол наклона крыши. Кроме выбора стороны для установки есть еще проблема нехватки места для установки. 

Обычная монокристаллическая панель мощностью 400 Вт и больше, имеет размеры 2015 x 996 x 40 мм Если ваш балкон чуть больше среднего, то максимальное количество панелей которые вы можете установить равно двум. В случае если у вас большой балкон, тогда их количество может увеличиться. 

Установка солнечных батарей на балкон может осуществляться и в других местах кроме крыши, например:

• Вне балкона, то-есть с наружной стороны балкона. Такой способ установки возможен ели ваш балкон не застеклен. Этот вариант предусматривает небольшой угол наклона вверх. Это необходимо, чтобы ваша панель собирала максимально возможное количество солнечного света. 

• Если вы живете на последнем этаже, тогда есть возможность установиться солнечные панели на крыше балкона (лоджии). 

• Где установить солнечную батарею на балконе, если у него нету криши? Также монтаж солнечной батареи можно осуществить на окна с внутренней стороны. В таком случае ваш солнечный фотомодуль защищен от ветра, дождя, снега. Однако, как отмечают клиенты, в таком случае КПД солнейчной батареи будет меньше. Также, за счет непрозрачности панели, солнечный свет будет меньше проникать в вашу комнату, а это значит что дома будет темнее.

Установка солнечных панелей на балкон имеет ряд минусов, например:

Иногда инсталляция панелей на балконе портит внешний вид дома. Мы советуем проконсультироваться и согласовать этот монтаж с вашим домоуправлением или ЖЭКом. В противном случае, может случиться такое, что представители законной власти потребуют демонтировать панели, а это уже не выгодно вам. Так как по сути вы выкинули деньги на ветер. 

Следующая проблема которую имеет монтаж солнечной батареи для балкона заключается в не всегда удачном расположении вашего балкона или лоджии. Как известно, солнечная панель лучше всего генерирует электроэнергию когда ее лицевая сторона направлена на юную сторону под правильным углом. Объясняется это тем, что с южной стороны поступает больше солнечного света благодаря чему генерация панели при таком расположении будет выше чем когда установка солнечных батарей на лоджии происходит с северной западной или восточной стороны дома. Поэтому при монтаже южная сторона в приоритете. 

Бывает такое, что нужно установить солнечные батареи на балконе нестандартного размера и формы, например который имеет округленные формы или кованую фронтальную сторону. Если же ваш балкон подобной формы, то в таком случае монтаж усложняется. Необходимо надежно ее закрепить, иначе фотомодуль попросту может сдуть сильным порывом ветра. Иногда установка панели происходит на стене. Минус такого способа, в том что ветер может сдуть панель. Это случается из-за слабой фиксации или по причине неправильно выполненных технических работ.  

Где установить солнечную батарею на лоджии

Про балкон мы уже выяснили. А как происходит установка солнечных панелей на лоджии? В случае с лоджией, установка панели происходит только горизонтально под 90 градусов. В связи с чем угол наклона минимальный, а это значит, что генерация будет небольшой. Помимо солнечных панелей, для такой небольшой солнечной электростанции необходим контроллер заряда, аккумулятор и синусоидальный инвертор. Стоимость такой СЭС во всех магазинах разная и может достигать 1000 долларов, а это значит, что есть риск, что ваши вложения не окупятся. 

В случае если вы хотите установить солнечные панели на балконе, важно помнить, что зимой при температуре ниже +5 градусов, КПД аккумуляторов понижается. Специалисты в сфере фотовольтакии предостерегают, что хранить батареи зимой категорически нельзя. В это время года их необходимо занести внутрь дома, и подумать над тем, как провести проводку к ним с неутепленного балкона. 

Но если все же вы решили установить их внутри, то лучше выбрать полупрозрачные фотомодули. Такое решение малозаметно снаружи, не портит эстетику дома и не затемняет комнату внутри. Мы предупреждаем наших клиентов, что при монтаже нужно учитывать порывы ветра и монтировать панели очень крепко. В противном случае ветер сдует вашу панель. Надеюсь, мы ответили Вам, как установить солнечную панель на лоджии или балконе правильно

Балконный солнечный модуль весом 1 кг, который вы можете установить самостоятельно – журнал pv International

Немецкий стартап We Do Solar готовится доставить клиентам свои первые балконные солнечные модули в ближайшие три недели. Журнал pv встретился с одним из основателей на выставке Intersolar Europe 2022, чтобы узнать больше о комплекте, который включает в себя гибкий солнечный модуль весом 1,6 кг, который люди могут установить самостоятельно, и три инновационные бизнес-модели.

17 мая 2022 г. Бекки Битц

We Do Solar — детище Каролины Аттсподины и Цянь Цинь. Журнал pv имел удовольствие встретиться с Цином на выставке Intersolar Europe в этом году, чтобы узнать об инновациях берлинского стартапа, который собирается поставить клиентам свои первые балконные солнечные модули в ближайшие три недели.

При весе в 1,6 кг этот продукт представляет собой гладкий черный солнечный модуль, который можно закрепить на перилах балкона или в любом месте, где есть солнце и розетка. Продвигая идею «подключи и работай», комплект предназначен для того, чтобы каждый мог установить его самостоятельно, без необходимости привлечения электрика или инженера.

В целом, он состоит из восьми солнечных панелей размером 90 см x 54 см x 2 мм мощностью 640 Вт, произведенных в Китае. Каждая из них оснащена 99 монокристаллическими гибкими солнечными элементами с эффективностью 21,33% и задним листом из ETFE (этилентетрафторэтилена). В комплект также входит фотоэлектрический инвертор MPPT мощностью 600 Вт. Комплекты сертифицированы и имеют 25-летнюю гарантию производительности.

По данным компании, люди могут сократить свои ежегодные счета за электроэнергию на 25%, а также сократить свой углеродный след. Также есть приложение, которое позволяет отслеживать данные в реальном времени и проверять, сколько зеленой электроэнергии вы произвели и сколько CO₂ вы сэкономили.

Инновационные модели

В настоящее время предлагаются три бизнес-модели:

• Вы можете купить комплект сразу за 1299 евро
• Если вы являетесь владельцем электромобиля в Германии, вы можете бесплатно обменять свои сертификаты CO2 комплект
• Работодатели могут воспользоваться преимуществами Программы вознаграждения сотрудников

Учитывая недавний переход многих сотрудников в домашний офис, рост цен на энергоносители и повышение актуальности темы корпоративной устойчивости, третья модель особенно привлекательна. .

По сути, создавая виртуальную электростанцию ​​со своими сотрудниками, работодатели могут ежемесячно арендовать комплекты и раздавать их сотрудникам с балконами. В то время как компания получает сертификаты CO2 для производства чистой электроэнергии, сотрудники экономят на счетах за электроэнергию.

Популярный контент

Каролина Аттсподина и Цянь Цинь встретились в столице Германии в компании 1.5 Degrees Ventures, которая продвигает стартапы, стремящиеся быстро сократить выбросы углерода с помощью своих продуктов и/или услуг. Как сказал Цинь pv magazine , идея заключалась в том, чтобы улучшить существующий на рынке продукт — разработка совершенно нового продукта заняла бы слишком много времени — для быстрого и широкого распространения.

Солнечные батареи на балконе предоставили прекрасную возможность, сказал Цинь, потому что они могут позволить многим людям самостоятельно производить экологически чистую электроэнергию. Более того, поскольку они легко устанавливаются и демонтируются, люди могут брать их с собой при переезде.

Усовершенствования существующих балконных модулей включали снижение их веса; позволяя людям самостоятельно устанавливать и удалять системы, изменяя внутренние соединения, чтобы из модулей выходил только один кабель; возможность легкого монтажа с помощью функции зажима; и встраивание страховки в пакет для покрытия таких случаев, как пожар.

Отдавая дань уважения принципам устойчивого развития, Цинь сказал, что благодаря своему легкому весу модули могут поставляться в упаковках, что снижает выбросы углекислого газа по сравнению с доставкой модулей обычного веса. Это также позволяет сократить время доставки. Компания также избегает пластиковой упаковки, предпочитая заворачивать модули в бумагу.

— Нет причин отказываться, — сказал Цинь.

We Do Solar была основана в сентябре 2021 года. Хотя Цинь не смог раскрыть, сколько уже вложено в компанию, он сказал, что в ее составе есть несколько бизнес-ангелов. Следующий шаг — найти больше инвесторов для дальнейшего роста.

Сначала компания будет обслуживать рынок Германии, потому что в Германии самые высокие цены на электроэнергию. Однако в ближайшем будущем он намерен обратить свое внимание на дальнейшее расширение в Европе.

Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно. Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, обращайтесь по адресу: [email protected].

We Do Solar — умная солнечная система для вашего балкона

Киберпонедельник, неделя

1 299 €

1 199 €

Купить сейчас

Экономьте деньги на счетах за электроэнергию и сократите выбросы CO₂.

Заказать сейчас

request_quote

Сократите расходы на электроэнергию до 25 % розетка.

Зарядите всю вашу бытовую технику солнечной энергией мгновенно и без лишних хлопот

Начните с балкона

Вы можете установить наш сверхлегкий солнечный комплект самостоятельно с помощью специальных устойчивых к атмосферным воздействиям ремней

Зарядите всю вашу бытовую технику

В любое время, когда солнечно, ваши бытовые устройства будут потреблять солнечную энергию в первую очередь

Подключите

Просто подключите солнечную батарею к розетке на балконе

Наш продукт

Представляем нашу интеллектуальную 8-панельную солнечную батарею

Производите экологически чистую энергию и уменьшайте выбросы CO₂, а также экономьте до 25 % затрат на электроэнергию ежегодно.

галочка

640 Вт

галочка

25 лет гарантии производительности

галочка

Мониторинг в реальном времени с сопутствующим приложением

Начиная с

/ месяц

Финансирование с

в т.ч. НДС

Единоразовый платеж

Действуют специальные ценовые условия
для 🇩🇪 Германии
и 🇳🇱 Нидерландов

1,099 €
(0% НДС для всех солнечных батарей)

Узнать больше

Узнайте, подходят ли вам вертикальные солнечные панели

Просто введите свой город и забор, который у вас есть, и получите производство и экономия потенциальной энергии.

Самопроверка

Приложение We Do Solar

Откройте для себя весь потенциал вашего солнечного комплекта

Отслеживайте производство и потребление солнечной энергии и следите за сокращением выбросов CO₂ с помощью приложения We Do Solar.

Как это работает

Экономьте деньги и защищайте окружающую среду

Сэкономьте до 25 % на счетах за электроэнергию и сократите выбросы CO₂ до 600 кг в год.