Esquemas e métodos de conexão de painéis solares: como instalar corretamente um painel solar

Uma fonte alternativa de energia baseada em painéis solares é uma excelente opção para organizar uma fonte de alimentação independente.Proporcionará alta eficiência energética não só em dias quentes, mas também em tempo nublado. Seria bom ter um aparelho assim em casa, não é?

Para isso, basta selecionar corretamente os componentes técnicos e realizar a instalação. Qualquer pessoa pode fazer isso se conhecer os diagramas e métodos de conexão dos painéis solares. Mostraremos como construir um sistema produtivo que converta “energia verde” em eletricidade necessária para alimentar equipamentos domésticos.

Além disso, você aprenderá como escolher um local para instalar os painéis solares e como combiná-los com uma rede elétrica estacionária. Dicas úteis e recomendações importantes fornecerão assistência eficaz aos artesãos domésticos. Para facilitar a compreensão, são fornecidas fotografias temáticas, diagramas e vídeos.

Dispositivo de bateria solar

Ao planejar você mesmo conectar painéis solares, você precisa ter uma ideia de quais elementos o sistema consiste.

Os painéis solares consistem em um kit baterias fotovoltaicas, cujo principal objetivo é converter energia solar em energia elétrica. A intensidade da corrente do sistema depende da intensidade da luz: quanto mais brilhante for a radiação, maior será a corrente gerada.

Os principais elementos estruturais do sistema são:

• Bateria solar – converte a luz solar em energia elétrica.
• Bateria – uma fonte de corrente química que acumula a eletricidade gerada.
• Controlador de carga – monitora a tensão da bateria.
• Inversor, que converte a tensão elétrica direta da bateria em 220V alternados, necessária ao funcionamento do sistema de iluminação e ao funcionamento dos eletrodomésticos.
• Disjuntores, instalado entre todos os elementos do sistema e protegendo o sistema contra curtos-circuitos.
• Conjunto de conectores padrão MC4.

Além do objetivo principal do controlador - monitorar a tensão da bateria, o dispositivo desliga alguns elementos conforme necessário. Se o indicador nos terminais da bateria durante o dia atingir 14 Volts, o que indica que estão sobrecarregadas, o controlador interrompe o carregamento.

Além do módulo solar, o dispositivo dessa usina inclui conversores fotoelétricos - um controlador e um inversor, bem como baterias conectadas a eles

À noite, quando a tensão da bateria atinge um nível extremamente baixo de 11 Volts, o controlador interrompe a operação da usina.

Qual o melhor local para instalar os painéis?

A primeira coisa que você precisa fazer antes de instalar e conectar uma bateria solar é decidir a localização da unidade.

Para instalar módulos fotovoltaicos, é conveniente utilizar estruturas estacionárias feitas de perfis metálicos, ou análogos rotativos mais modernizados

Os painéis solares podem ser colocados em praticamente qualquer ponto bem iluminado:

• no telhado de uma casa de campo;
• na varanda de um prédio de apartamentos;
• na área adjacente à casa.

O principal é proporcionar as condições necessárias para a obtenção da máxima geração de energia elétrica. Uma delas é a orientação e o ângulo de inclinação em relação ao horizonte.Portanto, a superfície de absorção de luz da unidade deve ser direcionada para o sul.

Idealmente, os raios solares devem incidir sobre ele a 90°. Para conseguir este efeito, é necessário selecionar o ângulo de inclinação ideal dependendo das condições climáticas da região. Este indicador é diferente para cada região.

Para garantir o máximo desempenho dos painéis solares, recomenda-se alterar o ângulo dos dispositivos 2 a 4 vezes por ano: 18 de abril, 24 de agosto, 7 de outubro e 5 de março.

Por exemplo, na região de Moscou, o ângulo de inclinação da superfície dos painéis solares nos meses de verão é de 15 a 20° e nos meses de inverno muda para 60 a 70°.

Ao colocar painéis solares na área adjacente à casa, é melhor elevar os painéis acima da superfície do solo em pelo menos meio metro - caso caia muita neve. Esta solução também é correta no sentido de que proporciona distância suficiente para a circulação do ar.

Vale lembrar que mesmo uma pequena sombra prejudica a geração de energia elétrica da unidade. Os painéis devem ser colocados apenas em locais que não estejam sujeitos ao menor sombreamento.

Alguns “artesãos” instalam vidro adicional no topo dos painéis para proteger as baterias, mas mesmo com transparência visível, a camada de vidro pode reduzir a eficiência dos painéis em 30%

Existem várias maneiras de fixar os painéis:

• ativando os grampos de fixação;
• aparafusando através dos orifícios localizados na parte inferior da estrutura.

A estrutura de suporte deve ser feita de materiais resistentes à corrosão. Independentemente do método de instalação, você não pode fazer alterações no design do painel ou fazer furos adicionais.

É função do proprietário manter os painéis limpos. A acumulação de poeira, neve e excrementos de pássaros na tela reduzirá a quantidade de eletricidade produzida pelo sistema em pelo menos 10%.

Opções de conexão de bateria solar

Os painéis solares são compostos por vários painéis individuais. Para aumentar os parâmetros de saída do sistema na forma de potência, tensão e corrente, os elementos são conectados entre si usando as leis da física.

A conexão de vários painéis entre si pode ser feita usando um dos três esquemas de instalação de painéis solares:

• paralelo;
• sequencial;
• misturado.

Um circuito paralelo envolve a conexão entre terminais de mesmo nome, nos quais os elementos possuem dois nós comuns para a convergência dos condutores e sua ramificação.

Em um circuito paralelo, “positivos” são conectados a “positivos” e “menos” a “menos”, como resultado a corrente de saída aumenta e a tensão de saída permanece dentro de 12 Volts

A corrente de saída máxima possível em um circuito paralelo é diretamente proporcional a número de elementos conectados. Os princípios para calcular quantidades são fornecidos em nosso artigo recomendado.

Um circuito em série envolve conectar pólos opostos: o “mais” do primeiro painel ao “menos” do segundo. O “mais” restante não utilizado do segundo painel e o “menos” da primeira bateria são conectados ao controlador localizado mais adiante no circuito.

Esse tipo de conexão cria condições para o fluxo da corrente elétrica, em que resta o único caminho para a transferência da energia da fonte ao consumidor.

Com esquema de conexão serial, a tensão de saída aumenta e chega a 24 Volts, o que é suficiente para alimentar equipamentos portáteis, lâmpadas LED e alguns receptores elétricos

Um circuito série-paralelo ou misto é mais frequentemente usado quando é necessário conectar vários grupos de baterias. Ao usar este circuito, tanto a tensão quanto a corrente podem ser aumentadas na saída.

Com um circuito de conexão série-paralelo, a tensão de saída atinge um nível cujas características são mais adequadas para resolver a maior parte dos problemas domésticos

Esta opção também é benéfica no sentido de que se um dos elementos estruturais do sistema falhar, os outros circuitos de ligação continuam a funcionar. Isto aumenta significativamente a confiabilidade de todo o sistema.

O princípio de montagem de um circuito combinado baseia-se no fato de que os dispositivos dentro de cada grupo estão conectados em paralelo. E todos os grupos estão conectados em um circuito em série.

Ao combinar diferentes tipos de conexões, não é difícil montar uma bateria com os parâmetros exigidos. O principal é que o número de elementos conectados deve ser tal que a tensão de operação fornecida às baterias, levando em consideração sua queda no circuito de carga, supere a tensão das próprias baterias. baterias, e a corrente de carga da bateria forneceu a quantidade necessária de corrente de carga.

Diagrama de montagem do sistema de energia solar

A conexão dos painéis solares é realizada por meio de fios de conexão embutidos com seção transversal de 4 mm². Os fios de cobre de núcleo único, cuja trança isolante é resistente à radiação ultravioleta, são os mais adequados para esse fim.

Caso utilize um fio cujo isolamento não seja resistente aos raios UV, recomenda-se colocá-lo externamente em uma manga corrugada.

A extremidade de cada fio é conectada a um conector MC4 por soldagem ou crimpagem, resultando em uma conexão selada

Independentemente do esquema escolhido, antes conectando painéis solares É imprescindível verificar a exatidão da instalação elétrica.

Ao conectar painéis, não é recomendado exceder os requisitos técnicos de corrente permitida e tensão máxima de outros dispositivos. É importante seguir as especificações do controlador de carregamento e do inversor especificadas pelo fabricante.

O diagrama de montagem padrão para a usina solar mais simples é o seguinte.

O diagrama de conexão dos painéis à bateria, inversor e controlador é de design simples e, portanto, não causa nenhuma dificuldade particular de conexão

Para evitar quebra controlador, ao conectar os elementos do sistema, é importante seguir a sequência.

O trabalho de instalação é realizado em várias etapas:

1. A bateria é conectada ao controlador através dos conectores apropriados e lembrando de observar a polaridade.
2. Uma bateria solar é conectada ao controlador através de conectores, mantendo a mesma polaridade.
3. Uma carga de 12 V está conectada aos conectores do controlador.
4. Caso seja necessário converter a tensão elétrica de 12 para 220 V, um inversor é incluído no circuito.Ele está conectado apenas à bateria e em nenhum caso diretamente ao controlador.
5. Aparelhos elétricos projetados para tensão de 220 V são conectados à saída livre do inversor.

Após fazer a conexão, é necessário verificar a polaridade e medir a tensão de circuito aberto dos painéis. Se o indicador for diferente do valor do passaporte, a conexão não foi feita corretamente.

Para conectar o dispositivo ao sistema, não há necessidade de abrir a caixa de junção - todos os conectores de conexão estão localizados ao alcance fácil

Na fase final, a bateria solar deve ser aterrada. Para minimizar a probabilidade de curto-circuito, são instalados fusíveis nos pontos de conexão entre a bateria, o inversor e o controlador.

A energia das usinas solares será utilizada na alimentação de eletrodomésticos de baixo consumo e no carregamento de baterias de equipamentos móveis:

Quem deseja construir uma bateria solar com as próprias mãos será auxiliado pelas informações fornecidas. no próximo artigo.

Conectando elementos multidirecionais

Ao utilizar um esquema de instalação sequencial de painéis solares, para não reduzir a eficiência dos dispositivos, todos os painéis do circuito comum devem ser colocados no mesmo ângulo e no mesmo plano.

Se os painéis estiverem localizados em planos diferentes, isso pode fazer com que o mais próximo ou mais iluminado funcione com mais potência do que aqueles localizados um pouco mais distantes.

Isto significa que o painel próximo gerará eletricidade, parte da qual será liberada para aquecer os painéis distantes. E a razão está no fato de que a corrente flui pelo caminho de menor resistência. Para minimizar perdas, é melhor usar um controlador separado para cada painel.

Os principais requisitos ao usar o controlador são a potência dos painéis conectados acima de 1 kW e a distância entre as baterias a uma distância suficientemente grande

O problema também pode ser resolvido com a instalação de diodos de corte. Eles são colocados dentro entre as placas. Graças a isso, ao mesmo tempo que fornecem potência máxima, as placas não superaquecem.

A queda de tensão nas conexões, bem como nos próprios fios, da parte de baixa tensão do sistema também é importante.

Tabela de discrepância entre a potência transmitida e a seção transversal do fio, indicando em vermelho os parâmetros nos quais há risco de forte aquecimento por incêndio

Um exemplo é o fato de que para um pedaço de cabo de um metro com seção transversal de 4 mm² quando passa uma corrente de 80A (tensão 12 V), os valores caem 3,19%, o que equivale a 30,6 W. Quando a torção é ativada, a queda de tensão pode variar de 0,1 a 0,3 V.

Combinação de energia solar e rede estacionária

Ao planejar o uso da eletricidade solar em paralelo com uma rede estacionária centralizada equipada, o diagrama de conexão é um pouco diferente. E a principal razão para esta decisão é que o consumidor privado não tem oportunidade de “despejar” a energia restante.

E isso pode provocar picos de tensão que duram até um segundo.

Ao combinar a eletricidade solar com uma rede centralizada estacionária, eles são guiados pela mesma regra: quanto mais fontes estão conectadas, mais complexo se torna o esquema

De acordo com o diagrama acima, a tensão do heliocampo é primeiro direcionada para a bateria e de lá é transmitida para a carga.

Ao projetar esta opção de instalação, vale a pena levar em consideração dois tipos de carga:

• não reservável – luz da casa, eletrodomésticos, etc.;
• reservado – iluminação de emergência, geladeira, caldeira elétrica.

Lembre-se: quanto maior a capacidade da bateria, mais tempo os aparelhos elétricos de reserva funcionarão em modo autônomo.

Ao escolher este método de geração de energia na rede, esteja preparado para o fato de que você terá que solicitar permissão às redes elétricas locais.

Embora inversores para painéis solares produzem tensão, cuja qualidade às vezes é superior à da rede centralizada; as redes locais de energia não dão luz verde para que o medidor elétrico gire na direção oposta.

Por esse motivo, de acordo com o esquema, os inversores solares param de funcionar quando há perda de tensão na rede. E a carga redundante começa a ser “alimentada” pela bateria.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Os autores do material de vídeo, abaixo, compartilham sua experiência pessoal e analisam as nuances da instalação de painéis solares.

Vídeo nº 1. Um exemplo de montagem e instalação de um sistema padrão de fábrica:

Vídeo nº 2. Como instalar os painéis corretamente:

Não há nada complicado no processo de conexão de vários painéis com outros elementos do sistema. Mas para um mestre novato, o processo pode ser difícil. Portanto, se você não possui experiência em cálculos e habilidades de instalação, deve entrar em contato com um especialista que possua o conhecimento necessário.

Gostaria de nos contar como montou sua própria usina solar para sua dacha ou casa de campo? Talvez você conheça as sutilezas do processo que não estão descritas no artigo? Por favor, escreva comentários no bloco abaixo, tire dúvidas, compartilhe sua opinião e fotos sobre o tema do artigo.