Schema's en aansluitmethoden voor zonnepanelen: zo installeert u een zonnepaneel op de juiste manier

Een alternatieve energiebron op basis van zonnepanelen is een uitstekende optie voor het realiseren van een onafhankelijke energievoorziening. Het zorgt voor een hoge energie-efficiëntie, niet alleen op zonnige dagen, maar ook bij bewolkt weer. Het zou toch mooi zijn om zo'n apparaat bij u thuis te hebben, nietwaar?

Hiervoor hoeft u alleen maar de technische componenten goed te kiezen en de montage uit te voeren. Iedereen kan dit doen, mits u de schema's en aansluitmethoden van zonnepanelen kent. Wij vertellen u hoe u een productief systeem opzet dat “groene energie” omzet in elektriciteit, die nodig is voor het voeden van huishoudelijke apparatuur.

Bovendien leert u hoe u de locatie voor het installeren van zonnepanelen kiest en hoe u ze combineert met het vaste elektriciteitsnet. Nuttige tips en belangrijke aanbevelingen bieden effectieve hulp aan thuismonteurs. Ter vereenvoudiging van het begrip zijn er thematische foto's, schema's en video's toegevoegd.

Samenstelling van een zonnepaneel

Als u van plan bent de aansluiting van de zonnepanelen zelf uit te voeren, moet u weten uit welke onderdelen het systeem bestaat.

Zonnepanelen bestaan uit een set fotovoltaïsche batterijen waarvan de belangrijkste functie is om zonne-energie om te zetten in elektrische energie. De stroomsterkte van het systeem hangt af van de lichtintensiteit: hoe helderder de straling, hoe groter de stroom die wordt gegenereerd.

De belangrijkste structurele elementen van het systeem zijn:

• Zonnepaneel – zet zonlicht om in elektrische energie.
• Accu – een chemische stroombron die de gegenereerde elektrische energie opslaat.
• Laadregelaar – controleert de accuspanning.
• Omvormer, die de gelijkspanning van de accu omzet in wisselspanning van 220 V, die nodig is voor de verlichting en het gebruik van huishoudelijke apparaten.
• Zekeringen, die tussen alle systeemcomponenten worden geplaatst en het systeem beschermen tegen kortsluiting.
• Set connectoren van het MC4 type.

Naast de primaire functie van de regelaar – het bewaken van de accuspanning, schakelt het apparaat indien nodig bepaalde elementen uit. Als de spanning op de accupolen overdag 14 volt bereikt, wat duidt op overlading, onderbreekt de regelaar het laden.

Naast de zonnemodule bevat de opstelling van een dergelijke centrale fotovoltaïsche omzetters – een regelaar en een omvormer, evenals de daaraan gekoppelde accu's.

In de nacht, wanneer de accuspanning een uiterst laag niveau van 11 volt bereikt, stopt de regelaar de werking van de centrale.

Waar kunt u de panelen het beste installeren?

Het eerste wat u moet doen voordat u een zonnepaneel installeert en aansluit, is de locatie van het apparaat bepalen.

Voor het installeren van fotovoltaïsche modules is het handig om stationaire constructies van metalen profielen te gebruiken, of meer gemoderniseerde draaibare varianten.

Zonnepanelen kunnen vrijwel op elke goed verlichte plek worden geplaatst:

• op het dak van een landhuis;
• op het balkon van een appartementengebouw;
• op het terrein rondom het huis.

Het belangrijkste is om de noodzakelijke omstandigheden te creëren voor een maximale energieopbrengst. Een daarvan is de oriëntatie en de hellingshoek ten opzichte van de horizon. Zo moet het lichtabsorberende oppervlak van het apparaat naar het zuiden gericht zijn.

Idealiter zouden de zonnestralen er onder een hoek van 90° op moeten vallen. Om dit effect te bereiken, moet u de optimale hellingshoek kiezen afhankelijk van de klimatologische omstandigheden van de regio. Voor elke regio is deze waarde anders.

Om de maximale efficiëntie van de zonnepanelen te garanderen, wordt aanbevolen om de hellingshoek van de apparaten 2 tot 4 keer per jaar te wijzigen: op 18 april, 24 augustus, 7 oktober en 5 maart.

In de regio Moskou bijvoorbeeld bedraagt de hellingshoek van het plaatsingsoppervlak van de zonnepanelen voor de zomermaanden 15-20°, en in de wintermaanden verandert deze naar 60-70°.

Bij het plaatsen van zonnepanelen op het terrein naast het huis, kunt u de panelen het beste minimaal een halve meter boven het maaiveld verheffen – voor het geval er veel sneeuw valt. Deze oplossing is ook juist omdat het voldoende afstand biedt voor luchtcirculatie.

Het is goed om te onthouden dat zelfs een kleine schaduw een nadelige invloed heeft op de elektriciteitsproductie van het apparaat. Panelen mogen alleen worden geplaatst op locaties die niet eens aan de geringste schaduw worden blootgesteld.

Sommige 'handige lui' plaatsen extra glas bovenop de panelen ter bescherming van de batterijen, maar zelfs bij schijnbare transparantie kan de glaslaag het rendement van de panelen met 30% verlagen.

Er zijn verschillende manieren om de panelen te bevestigen:

• door middel van het gebruik van klembevestigingen;
• door middel van een boutverbinding door doorlopende gaten in het onderste deel van het frame.

De ondersteuningsconstructie moet zijn gemaakt van corrosiebestendige materialen. Ongeacht de montagemethode mogen er geen wijzigingen worden aangebracht aan de constructie van de panelen en mogen er geen extra gaten worden geboord.

De taak van de huiseigenaar is om de panelen schoon te houden. Ophoping van stof, sneeuw en vogelpoep op het oppervlak vermindert de hoeveelheid elektriciteit die door het systeem wordt geproduceerd met ten minste 10%.

Varianten voor het aansluiten van zonnepanelen

Zonnepanelen bestaan uit meerdere afzonderlijke panelen. Om de uitvoerparameters van het systeem (vermogen, spanning en stroom) te verhogen, worden de elementen met elkaar verbonden met behulp van natuurkundige wetten.

Het verbinden van meerdere panelen kan worden uitgevoerd door een van de drie montageschema's voor zonnepanelen toe te passen:

• parallel;
• serieel;
• gemengd.

Het parallelle schema houdt in dat gelijknamige aansluitingen met elkaar worden verbonden, waarbij de elementen twee gemeenschappelijke knooppunten hebben voor de samenkomst en vertakking van de geleiders.

Bij het parallelle schema worden de 'plussen' met de 'plussen' verbonden en de 'minnen' met de 'minnen', waardoor de uitgangsstroom toeneemt en de uitgangsspanning 12 Volt blijft.

De grootte van de maximaal mogelijke stroom aan de uitgang bij een parallelschakeling is recht evenredig met het aantal aangesloten elementen. De berekeningsprincipes voor het aantal worden gegeven in het door ons aanbevolen artikel.

Het serieschema houdt in dat tegenovergestelde polen worden aangesloten: de 'plus' van het eerste paneel op de 'min' van het tweede. De ongebruikte 'plus' van het tweede paneel en de 'min' van de eerste accu worden aangesloten op de verderop in het schema geplaatste controller.

Dit type verbinding schept voorwaarden voor de stroom van elektrische stroom, waarbij er slechts één pad overblijft voor de overdracht van energie van bron naar verbruiker.

Bij het serieschema neemt de uitgangsspanning toe en bereikt 24 Volt, wat voldoende is voor het voeden van draagbare apparatuur, ledlampen en sommige elektrische apparaten.

Het serie-parallelle of gemengde schema wordt meestal gebruikt wanneer meerdere groepen batterijen moeten worden aangesloten. Door dit schema toe te passen kunnen zowel spanning als stroom aan de uitgang worden verhoogd.

Bij het serie-parallelle aansluitschema bereikt de uitgangsspanning een niveau waarvan de kenmerken het meest geschikt zijn voor het oplossen van de meeste huishoudelijke taken.

Deze optie is ook voordelig omdat bij uitval van een van de structurele elementen van het systeem, andere verbindingsketens blijven functioneren. Dit verhoogt de betrouwbaarheid van het hele systeem aanzienlijk.

Het principe van de montage van een gecombineerd schema is gebaseerd op het feit dat de apparaten binnen elke groep parallel worden aangesloten. En de aansluiting van alle groepen in één circuit gebeurt in serie.

Door verschillende soorten verbindingen te combineren, is het niet moeilijk om een batterij met de vereiste parameters samen te stellen. Het belangrijkste is dat het aantal aangesloten elementen zodanig moet zijn dat de aan de accu's toegevoerde werkspanning, rekening houdend met de spanningsval in de laadkring, groter is dan de spanning van de accu's zelf, en dat de belastingsstroom van de batterij daarbij de benodigde grootte van de laadstroom levert.

Schema voor de opbouw van een zonne-energiesysteem

De aansluiting van zonnepanelen gebeurt met behulp van ingebouwde verbindingsdraden met een doorsnede van 4 mm². Het beste hiervoor zijn enkelkernige koperdraden waarvan de isolatievlecht bestand is tegen ultraviolette straling.

Indien een draad wordt gebruikt waarvan de isolatie niet bestand is tegen UV-straling, wordt aanbevolen om de buitenlegging uit te voeren in een gegolfde buis.

Het uiteinde van elke draad is verbonden met een MC4-connector door middel van solderen of krimpen, waardoor een afgedichte verbinding wordt gegarandeerd.

Ongeacht het gekozen schema is het verplicht om vóór het aansluiten van de zonnepanelen de juistheid van de elektrische installatie te controleren.

Bij het aansluiten van panelen wordt het niet aanbevolen om de technische vereisten voor de toegestane stroom en maximale spanning van andere apparaten te overschrijden. Het is belangrijk om de door de fabrikant aangegeven technische vereisten van de laadregelaar en omvormer te volgen.

Het standaard montageschema van de eenvoudigste zonne-energiecentrale ziet er als volgt uit.

Het aansluitschema van de panelen aan de accu, omvormer en laadregelaar heeft een eenvoudige uitvoering en veroorzaakt daarom geen bijzondere problemen bij de aansluiting.

Om beschadiging van de controller te voorkomen, is het belangrijk om bij het aansluiten van de systeemcomponenten de volgorde in acht te nemen.

De montagewerkzaamheden worden in verschillende stappen uitgevoerd:

1. De accu wordt op de laadregelaar aangesloten met behulp van de juiste connectoren, waarbij de polariteit niet vergeten mag worden.
2. Het zonnepaneel wordt via de connectoren op de laadregelaar aangesloten, met inachtneming van dezelfde polariteit.
3. Op de connectoren van de laadregelaar wordt een belasting van 12 V aangesloten.
4. Als u elektrische spanning van 12 naar 220 V moet omzetten, wordt er een omvormer in het circuit opgenomen. Deze wordt alleen op de accu aangesloten en in geen geval rechtstreeks op de controller.
5. Op de vrije uitgang van de omvormer worden elektrische apparaten aangesloten die geschikt zijn voor een spanning van 220 V.

Na het maken van de verbinding moet u de polariteit controleren en de nullastspanning van de panelen meten. Als de waarde afwijkt van de nominale waarde, is de verbinding verkeerd uitgevoerd.

Om het apparaat op het systeem aan te sluiten, is het niet nodig om de lasdoos te openen – alle aansluitpunten zijn bereikbaar.

In de laatste fase moet het zonnepaneel worden geaard. Om de kans op kortsluiting te minimaliseren, worden er zekeringen geplaatst op de verbindingspunten tussen de accu, de omvormer en de controller.

De energie van zonne-energiecentrales kan worden gebruikt voor de voeding van kleine huishoudelijke apparaten en voor het opladen van accu's van mobiele apparaten:

Voor degenen die zelf een zonnebatterij willen bouwen, helpt de informatie in het volgende artikel.

Aansluiting van elementen met verschillende richtingen

Bij toepassing van een serieschakeling van zonnepanelen, om de efficiëntie niet te verminderen, moeten alle panelen in de gemeenschappelijke keten onder dezelfde hoek en in hetzelfde vlak worden geplaatst.

Als de panelen in verschillende vlakken worden geplaatst, kan dit ertoe leiden dat het dichtstbijzijnde of beter verlichte paneel krachtiger werkt dan panelen die iets verder weg staan.

Dit betekent dat het dichtstbijzijnde paneel elektriciteit zal opwekken, waarvan een deel zal worden gebruikt om de verder weg geplaatste panelen te verwarmen. De reden is dat de stroom de weg van de minste weerstand volgt. Om verliezen te minimaliseren, kunt u voor elk paneel het beste een aparte controller gebruiken.

De belangrijkste vereisten bij het gebruik van een controller – het vermogen van de aan te sluiten panelen is meer dan 1 kW en de afstand tussen de panelen is voldoende groot.

Het probleem kan ook worden opgelost door scheidingsdiodes te installeren. Ze worden binnenin tussen de platen geplaatst. Hierdoor raken de platen niet oververhit wanneer ze het maximale vermogen leveren.

Ook de spanningsval in de verbindingen en in de draden van het laagspanningsgedeelte van het systeem is van groot belang.

Tabel van de mismatch tussen het overgedragen vermogen en de kabeldoorsnede, met rood aangegeven de parameters waarbij er risico is op sterke brandgevaarlijke oververhitting.

Een voorbeeld is het feit dat bij een meter lange kabel met een doorsnede van 4 mm² en een stroom van 80A (spanning 12 V) de waarden met 3,19% dalen, wat overeenkomt met 30,6 W. Bij gebruik van draaiverbindingen kan de spanningsval variëren tussen 0,1 en 0,3 V.

Combinatie van zonne-energie en het vaste net

Als u van plan bent zonne-energie parallel te gebruiken met een bestaand gecentraliseerd vast net, wordt het aansluitschema enigszins anders gemaakt. De belangrijkste reden voor deze aanpak is dat een particuliere consument geen mogelijkheid heeft om overtollige energie 'terug te leveren'.

Dit kan spanningsschommelingen veroorzaken die tot een seconde duren.

Bij het combineren van zonne-energie met een gecentraliseerd vast net geldt dezelfde regel: hoe meer bronnen worden aangesloten, hoe complexer het schema wordt.

Volgens het bovenstaande schema wordt de spanning van het zonneveld eerst naar de accu gestuurd en vervolgens naar de belasting overgedragen.

Bij het ontwerpen van een dergelijke installatie moet u rekening houden met twee soorten belasting:

• niet-gereserveerd – verlichting in huis, huishoudelijke apparaten, enz.;
• gereserveerd – noodverlichting, koelkast, elektrische boiler.

Houd er rekening mee: hoe groter de accucapaciteit, hoe langer de gereserveerde elektrische apparaten in autonome modus zullen werken.

Als u deze manier van energieopwekking in het net kiest, moet u erop voorbereid zijn dat u een vergunning moet aanvragen bij de lokale energienetwerken.

Ondanks dat omvormers voor zonnebatterijen een spanning produceren waarvan de kwaliteit soms hoger is dan die in het centrale net, geven de lokale energienetwerken geen toestemming om de elektriciteitsmeter in de tegenovergestelde richting te laten draaien.

Om deze reden stoppen de zonne-omvormers volgens het schema met werken zodra de netspanning uitvalt. En de gereserveerde belasting wordt gevoed door de accu.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De auteurs van het videomateriaal dat hieronder wordt weergegeven, delen hun persoonlijke ervaring en bespreken de nuances van de installatie van zonnepanelen.

Video #1. Voorbeeld van montage en installatie van een fabriekssysteem:

Video #2. Hoe panelen correct te installeren:

Er is niets ingewikkelds aan het verbinden van meerdere panelen met andere systeemcomponenten. Maar voor een beginnende vakman kan het proces lastig zijn. Bij gebrek aan ervaring in berekeningen en montagevaardigheden is het daarom raadzaam een specialist in te schakelen die over de nodige kennis beschikt.

Wilt u vertellen hoe u uw eigen zonne-energiecentrale voor een datsja of buitenhuis hebt samengesteld? Kent u wellicht de fijne kneepjes van het proces die niet in het artikel zijn beschreven? Schrijf dan alstublieft uw opmerkingen in het onderstaande blok, stel vragen, deel uw mening en foto's over het onderwerp van het artikel.