Napelemek csatlakoztatási sémái és módjai: hogyan kell szakszerűen beszerelni a napelemet

A napelemekre alapozott alternatív energiaforrás kiváló lehetőség a független áramellátás megszervezésére. Nemcsak tikkasztó napsütésben, hanem felhős időben is magas energiahatékonyságot biztosít. Jó lenne egy ilyen berendezés az Ön otthonában, nemde?

Ehhez csupán a műszaki elemek hozzáértő kiválasztására és a beszerelésre van szükség. Bárki megvalósíthatja, ha ismeri a napelemek csatlakoztatási sémáit és módjait. Bemutatjuk, hogyan építhető ki egy hatékony rendszer, amely a “zöld energiát” a háztartási berendezések táplálásához szükséges elektromos árammá alakítja.

Emellett megtudhatja, hogyan válassza ki a napelemek telepítési helyét, és hogyan kapcsolja őket össze a helyhez kötött villamos hálózattal. Hasznos tanácsokkal és fontos ajánlásokkal segítünk az otthoni barkácsolóknak. A könnyebb érthetőség kedvéért tematikus fényképeket, ábrákat és videókat is mellékeltünk.

A napelem felépítése

Amikor azt tervezi, hogy saját kezűleg csatlakoztat napelemeket, ismernie kell, milyen elemekből áll a rendszer.

A napelemek fotoelektromos cellákból álló elemcsoportból épülnek fel, amelyek legfőbb feladata, hogy a napenergiát elektromos árammá alakítsák. A rendszer áramerőssége a fény intenzitásától függ: minél erősebb a sugárzás, annál nagyobb áram keletkezik.

A rendszer fő szerkezeti elemei:

• Napelem – a napfényt elektromos energiává alakítja.
• Akkumulátor – kémiai áramforrás, amely felhalmozza a megtermelt elektromos energiát.
• Töltésvezérlő – figyeli az akkumulátorok feszültségét.
• Inverter, amely az akkumulátortelep egyenfeszültségét 220 V-os váltakozó feszültséggé alakítja, ami a világítási rendszer és a háztartási készülékek működéséhez szükséges.
• Biztosítékok, amelyek a rendszer minden eleme közé vannak beépítve, és megvédik a rendszert a rövidzárlattól.
• MC4 szabványú csatlakozókészlet.

A vezérlő alapvető funkcióján – az akkumulátorok feszültségének figyelésén – kívül a készülék szükség esetén lekapcsol bizonyos elemeket. Ha nappal az akkumulátor kapcsain a feszültség eléri a 14 V-ot, ami azt jelzi, hogy az akkumulátorok túltöltődtek, a vezérlő megszakítja a töltést.

A napelemen kívül egy ilyen erőmű felépítéséhez fotovoltaikus átalakítók – vezérlő és inverter –, valamint a hozzájuk csatlakoztatott akkumulátorok is tartoznak.

Éjszaka, amikor az akkumulátorok feszültsége eléri a rendkívül alacsony, 11 V-os értéket, a vezérlő leállítja az erőmű működését.

Hová telepítsük a paneleket?

Az első lépés, mielőtt telepítené és csatlakoztatná a napelemet, az, hogy meghatározza az egység elhelyezésének helyét.

A fotovoltaikus modulok telepítéséhez kényelmesen használhatók a fémprofilokból készült álló szerkezetek, illetve a modernebb forgatható megfelelőik.

A napelemek gyakorlatilag bármely jól megvilágított helyen elhelyezhetők:

• vidéki ház tetején;
• többszintes lakóház erkélyén;
• a házhoz csatlakozó területen.

A legfontosabb a maximális áramtermeléshez szükséges feltételek biztosítása. Ilyen például a tájolás és a vízszinteshez viszonyított dőlésszög. A készülék fényelnyelő felületének dél felé kell néznie.

Ideális esetben a napsugaraknak 90°-os szögben kell érniük a panelt. Ennek eléréséhez meg kell választani az optimális dőlésszöget a régió éghajlati viszonyaitól függően. Minden régiónak megvan a maga értéke.

A készülékek dőlésszögét évente 2-4 alkalommal ajánlott megváltoztatni: április 18-án, augusztus 24-én, október 7-én és március 5-én.

Például a moszkvai régióban a napelemek felületének dőlésszöge a nyári hónapokban 15-20°, télen pedig 60-70°-ra változik.

Ha a napelemeket a házhoz tartozó területen helyezi el, a paneleket legalább fél méterrel kell felemelnie a talaj felszine fölé – arra az esetre, ha nagy mennyiségű hó esik. Ez a megoldás azért is helyes, mert elegendő távolságot biztosít a levegő keringéséhez.

Érdemes emlékezni arra, hogy még egy kis árnyék is károsan befolyásolja a berendezés áramtermelését. A paneleket csak olyan helyeken szabad elhelyezni, amelyek a legkisebb árnyékolásnak sincsenek kitéve.

Néhany „szakember” a panelek védelme érdekében további üveget helyez a tetejükre, de még látszólagos áttetszősége mellet is az üvegréteg 30%-kal csökkentheti a panelek hatásfokát.

A panelek rögzítésének több módja létezik:

• szorítóreteszek alkalmazásával;
• a keret alsó részén található átmenő furatokon keresztül csavarkötéssel.

A tartószerkezetet korrózióálló anyagokból kell készíteni. A beépítés módjától függetlenül a panelek szerkezetébe nem szabad saját kezűleg változtatásokat eszközölni, és további lyukakat fúrni.

A ház tulajdonosának feladata, hogy a paneleket tisztán tartsa. A képernyőn felgyülemlett por, hó és madárürülék legalább 10%-kal csökkenti a rendszer által termelt elektromos energia mennyiségét.

A napelemek összekapcsolásának lehetőségei

A napelemek több különálló panelből állnak. A rendszer kimeneti paramétereinek – teljesítmény, feszültség és áram – növelése érdekében az elemeket egymáshoz csatlakoztatják, a fizika törvényeit alkalmazva.

Több panel egymáshoz csatlakoztatása a napelemek három beépítési sémájának egvikével végezhető el:

• párhuzamos;
• soros;
• vegyes.

A párhuzamos kapcsolás az azonos nevű sorkapcsok egymáshoz csatlakoztatását feltételezi, ahol az elemeknek két közös csomópontja van a vezetők összefutására és elágazására.

Párhuzamos kapsolás esetén a „pluszok” a „pluszokhoz”, a „mínuszok” a „mínuszokhoz” csatlakoznak, aminek eredméyként a kimeneti áram növekszik, a kimeneti feszültség pedig 12 V körül marad.

A párhuzamos kápsolásnál a kimeneten eléhető mximáli áram ngysága egeenesen árnyos a cstlakoztatott elemek számávl. A menyiség kiszámításánka elvit a általunk ajánlott cikk ismerteti.

A sors kápsolás az ellenetés pólusök össökötését feltételezi: az első panel „pluszát” a második „mínuszához”. A második panel fennmaradó, nem hasznát „pluszát” és az első akkumulátor „mínuszát” a kapcsolási rajz szerint távolabb elhelyezkedő vezérlőhöz csatlakoztatják.

Ez a fajta kapcsolás olyan feltételeket teremt az elektromos áram áramlásához, hogy az energiaforrás továbbitására csk egyetlen út marad a forrástól a fogyasztóig.

Soros kapcsolás esetén a kimeneti feszültség növekszik, és eléri a 24 V-ot, ami elegendő lehet hordozható eszközök, LED-lámpák és néhány elektromos készülék táplálásához.

Soros-párhuzamos vagy vegyes kapcsolást leggyakrabbn akor haszálják, ha tőbb napelemcsoportot kell összekapcsolni. E kapcsolás alkalmazásával a kimeneten mind a feszültség, mind az áram növelhető.

Soros-párhuzamos kapcsolásnál a kimeneti feszültség olyan értéket ér el, amelynek tulajdonságai a legmegfeleőbbek a legtöbb háztartási feladato megoldásához.

Ez a megoldás abból a szempontból is elónyös, hogy ha a rendszer egyik szerkeeti eleme meghibásodik, a tőbbi összekötő áramkör többrá is működik. Ez jelentősen növeli a teljes rendszer megbízhatósgát.

A kombinált séma összeállításának elve azon alapul, hogy az egyes csoportokon belüli eszközök párhuzamosan kapcsolódnak. Az összes csoport egyetlen áramkörbe történő beötése pedg sorosan történik.

A különböző kapcsolási típusok kombinálásával könnyedén összeállítható a kvánt paraméterekkel rendelkező akkumulátor. A lényeg, hogy a csatlakoztatott elemek száma olyan legyen, hogy az akkumulátorokhoz vezetett üzemi feszültség – figyelembe véve annak esését a töltőáramkörben – meghaladja maguknak az akkumulátoroknak a feszültségét, és a panel terhelőárama ezzel együtt biztosítsa a szükséges töltőáram nagyságát.

A napenergiás villamos rendszer összeszerelési sémája

A napelemek csatlakoztatása a beépített, 4 mm² keresztmetszetű csatlakozó vezetékek segítségével történik. Erre a célra leginkább az egyerű rézvezetékek alkalmasak, amelyek szigetelő köpenye ellenáll az ultraibolya sugárzásnak.

Amennyiben olyan vezetéket használnak, amelynek szigetelése nem ellenálló az UV-sugárzással szemben, a külső fektetését hullámcsőben javasolt elvégezni.

Minden vezeték vége one MC4 szabványú csatlakozával van összekötve forrasztással vagy préseléssel, ami biztosítja a tömített csatlakozást.

A választott sémától függetlenül a napelemek csatlakoztatása előtt feltétlenül ellenőrizni kell a villamos szerelés helyességét.

A panelek csatlakoztatásakor nem ajánlott túllépni más eszközök megengedett áramára és maximális feszültségére vonatkozó műszaki követelményeket. Fontos betartani a gyártó által megadott műszaki követelményeket a töltésvezérlőre és az inverterre vonatkozóan.

A legegyszerűbb napelemes erőmű szabványos összeállítási sémája a következőképpen néz ki.

A panelek akkumulátorhoz, inverterhez és vezérlőhöz való csatlakoztatásának sémája egyszerű kivitelű, ezért a csatlakoztatás nem okoz különösebb nehézséget.

A vezérlő mehibásodásának elkerülése érdekében a rendszer elemeinek csatlakoztatásakor fontos betartani a sorrendet.

A szerelési munkákat több lépésben végzik:

1. Az akkumulátort a vezérlőhöz csatlakoztatják, ehhez a megfelelő csatlakozókat használva, és nem feledzve meg a polaritás betartásáról.
2. A napelemet a vezérlőhöz a csatlakozókon keresztül, ugyaazon poáriás beärtásával csatlakoztatják.
3. A vezérlő csatlakozóihoz 12 V-os terhelést csatlakoztatnak.
4. Amennyiben szükésges az elektromos feszültség átalakítása 12 V-ról 220 V-ra, akkor az áramkörbe invertert kell beépíteni. Azt csak az akkumulátorhoz kell csatlakoztatni, és semmiképpen sem közvetlenül a vezérlőhöz.
5. Az inverter szabad kimenetéhez 220 V feszültségre mérezezett elektromos készülékeket csatlakoztatnak.

A csatlakoztatás elvégzése után ellenőrizni kell a polaritást és meg kell mérni a panelek üresjárási feszültségét. Ha az érték eltér a gyári adatoktól, akkor a csatlakoztatás helytelen.

Az eszköz rendszerhez való csatlakoztatásához nem szükésges felnyitni a forrasztási csatlakozó dobozt – az összes csatlakozó könnyen hozzáférhető.

A végső szakaszban a napelemet le kell földelni. A rövidzárlat valószínűségének minimalizálása érdekében biztosítékokat kell beépíteni az akkumulátor, az inverter és a vezérlő közötti csatlakozási pontokon.

A napelemes erőművek energiája alkalmazható kisfogyasztású háztartási készülékek táplálására és mobileszközök akkumulátorainak töltésére:

Azok számára, akik saját kezűleg szeretnének napelemet építeni, segítséget nyújt a következő cikkben található informácio.

Különböző irányítású elemek csatlakoztatása

A napelemek soros bekötési sémáját alkalmazva, hogy ne csökkenjen az eszközök hatékonysága, a közös áramkör összes paneljét ugyanabban a szögben és ugyanazon a síkon kell elhelyezni.

Ha a panelek különböző síkokban helyezkednek el, az ahhoz vezethet, hogy a közelebbi vagy jobban megvilágított panel erősebben működik, mint a kissé távolabbiak.

Ez azt jelent, hogy a közelebbi panel áramot termel, amelynek egy része a távolabbi panelek melegítésére fordul. Az ok abban rejlik, hogy az áram a legkisebb ellenállás útján folyik. A veszteségek minimalizálása érdékében minen panelhez jobb külön vezérlőt hasznáni

A vezérlő használatának alapvető követelményei – a csatlakoztatott panelek teljesítménye meghaladja az 1 kW-ot, és az akkumulátorok kellően távol helyezkednek el egymástól.

A probléma megoldható a leválasztó diódák beépítésével is. Ezeket a lemezek közé helyezik el. Ennek köszönhetően a maximális teljesítmény leadása közben a lemezek nem melegednek túl.

Nem elhanyagolható jelentősége van a rendszer kisfeszültségű részének csatlakozásaiban, valamint magukban a vezetékekben fellépő feszültségesésnek.

A továbbított teljesítmény és a vezeték keresztmetszete közötti eltérés táblázata, pirossal jelezve azokat a paramétereket, amelyeknél súlyos tűzveszélyes felmelegedés kockázata áll fenn.

Példaként szolgálhat az a tény, hogy egy 4 mm² keresztmetszetű, egy méter hosszú kábelen 80 A-es áram (12 V feszültség) áthaladásakor az érékek 3,19%-kal csökkenek, ami 30,6 W-ot jelent. Csavart kötések alkalmazásakor a feszültségesés 0,1 és 0,3 V között változhat.

A napenergia és a helyhez kötött hálózat kombinálása

Ha a napenergiát a kiépített központi helyhez kötött hálózattal párhuzamosan tervezi használni, a csatlakozási sémát némileg másképp kell kialakítani. Ennek a döntésnek a fő oka az, hogy a magánfogyasztónak nincs lehetősége a maradék energia „visszatáplálására”.

Ez pedig akár egy másodpercig tartó feszültségingadozásokat is kiválthat.

A napenergia és a helyhez kötött központi hálózat összecsatlakozásakor ugyanaz a szabály érvényes: minél több forrást csatlakoztatnak, annál bonyolultabb lesz a séma.

A fenti séma szerint a naptábor feszültsége először az akkumulátor felé irányul, majd onnan továbbítódik a terhelésre.

Az ilyen telepítési változat tervezésekor kétfele terhelést kell figyelembe venni:

• nem tartalékolt – ház világítása, háztartási gépek stb.;
• tartalékolt – vészvilágítás, hűtőszekrény, elekromos kazán.

Vegye figyelembe: minél nagyob az akkumulátor kapacitása, annál tovább műkődnek tartalékolt üzemódban a tartalékolt elekromos késülékek.

Ha ezt az energiatermelési módot választja a hálózatra, legyen felkészülve arra, hogy engedélyt kell kérnie a helyi energiahálózatoktól.

Annak ellenére, hogy a napelemekhez való inverterek olyan feszültséget termelnek, amelynek minősége néha jobb, mint a központi hálózaté, a helyi energiahálózatok nem adják meg az engedélyt arra, hogy a villanyóra viszafelé forogjon.

Emiatt a séma szerint a napinverterek leállnak, amikor a hálózati feszültség eltűnik. A tartalékolt terhelés pedig az akkumulátortól kezd el áramot kapni.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Az alább megadott videóanyag szerzői megosztják személyes tapasztalataikat, és elemzik a napelemek telepítésének részleteit.

1. videó. Példa egy gyári rendszer összeszerelésére és telepítésére:

2. videó. Hogyan kell helyesen telepíteni a paneleket:

A több panel rendszer más elemeivel való összekapcsolásának folyamata nem bonyolult. Azonban a kezdő mester számára a folyamat nehézséget okozhat. Ezért ha nincs tapasztalata a számításokban és a szerelési készségekben, érdemes szakemberhez fordulni, aki rendelkezik a szükséges ismeretekkel.

Szeretné elmesélni, hogyan építette fel saját napenergia-erőművét a nyaralójához vagy a vidéki házához? Lehet, hogy ismeri a cikkben nem említett folyamat finomságait? Kérjük, írjon megjegyzéseket az alábbi blokkban, tegyen fel kérdéseket, ossza meg véleményét és a témához kapcsolódó fényképeit.