Стабилизатор тока для солнечной батареи

Простой контроллер заряда для солнечной панели

• Для гостей форума
• О нашем проекте
• Реклама на форуме

Искренне рады видеть Вас на нашем независимом проекте о фонарях и осветительной технике!

Что Вам даст регистрация на нашем проекте:

— Возможность участия во всевозможных акциях, конкурсах и лотереях постоянно проходящих на форуме
— Возможность пользоваться скидками и бонусами, которые предоставляют различные популярные магазины специально для наших форумчан
— Возможность побывать в роли тестеров новейших разработок фонарей и их комплектующих
— Возможность неограниченного доступа к закрытой технической информации и некоторым интересным разделам форума
— Возможность полного отключения рекламы на форуме
— Возможность настройки форума по своему вкусу и предпочтениям (подробнее тут)
— Возможность использовать полноценный высокоточный «поиск» по форуму (для гостей он закрыт во избежание излишней нагрузки)

и много других приятных привилегий

Зарегистрироваться Вы можете следующими способами: при помощи стандартной формы регистрации или при помощи сервиса единой авторизации OpenID (подробнее тут) .

Надеемся, что Вам у нас понравится!

Стабилизаторы для солнечных батарей весьма разнообразны. Самый простой тип стабилизатора – шунтовой. Он имеет следующие преимущества: простота, низкая рассеиваемая мощность, низкая стоимость, высокая надежность.

Но в обмен на эти преимущества приходится мириться с тем, что напряжение на батарее постоянно изменяется, то вверх, то вниз, что аккумулятор переключается, то в режим зарядки полным током, то в состояние отсутствия зарядного тока, и, что постоянные переключения приводят к импульсным помехам на выходе стабилизатора.

В зависимости от назначения, необходимо выбрать наиболее подходящий тип стабилизатора. В большинстве солнечных установок я использовал линейные стабилизаторы, который имеют преимущества плавного регулирования напряжения и крайне небольших выбросов напряжения на нагрузке. Правда, они имеют и существенные недостатки: более высокую стоимость, большие размеры и высокую рассеиваемую мощность. Но когда меня попросили сделать солнечный стабилизатор для яхты, который обслуживает только одну солнечную панель на 3.1 ампера, и подключается к аккумуляторной батарее на 300 A·ч, лучше было использовать маленькое и простое устройство, чем линейный стабилизатор.

Так что я спроектировал и изготовил именно такой стабилизатор. Вы также можете применить его для таких случаев, когда мощность солнечных батарей довольно мала в сочетании с относительно большой ёмкостью аккумулятора, или когда низкая стоимость, простота конструкции и высокая надёжность являются более важными, чем стабильность линейного регулирования.

Стабилизатор был собран на макетной плате и смонтирован в герметичном пластмассовом корпусе, который, в свою очередь, был установлен на алюминиевой монтажной пластине. Клеммы изготовлены из латуни. Такая конструкция устройства использована, чтобы противостоять суровой морской среде и небрежному обращению.

Если солнечная панель не генерирует энергию, вся схема отключена и не потребляет от аккумулятора абсолютно никакого тока. Когда солнце встает, и панель начинает выдавать не менее 10 В, включаются индикаторный светодиод и два маломощных транзистора. Устройство начинает работать. Пока напряжение батареи остается ниже 14 В, операционный усилитель (он имеет очень низкое потребление тока) будет держать MOSFET транзистор закрытым, так что ничего особенного не случится, и ток от солнечной панели будет проходить через диод Шоттки на батарею.

Когда напряжение батареи достигнет значения, равного 14.0 В, операционный усилитель U1 откроет MOSFET транзистор. Транзистор будет шунтировать солнечную панель (для нее это совершенно безопасно), аккумулятор перестанет получать ток заряда, индикатор погаснет, два маломощных транзистора закроются, и конденсатор С2 медленно разрядится. После истечения примерно 3 секунд, конденсатор С2 разрядится достаточно, чтобы преодолеть гистерезис микросхемы U1, которая снова закроет MOSFET транзистор. Теперь схема снова будет заряжать аккумулятор, пока его напряжение вновь не достигнет уровня переключения.

Таким образом, устройство работает циклично, каждый период включения полевого транзистора длится 3 секунды, а каждый из периодов заряда аккумулятора длится столько, сколько необходимо для достижения напряжения 14.0 В. Длительность этого периода будет меняться в зависимости от зарядного тока аккумулятора и мощности подключенной к нему нагрузки.

Минимальное время включения схемы определяется временем заряда конденсатора С2 током, ограниченным транзистором Q3 примерно до 40 мА. Эти импульсы могут быть очень короткими.

Конструкция

Конструкция схемы очень проста. Все компоненты довольно доступны, и большинство из них могут быть легко заменены другими сходными компонентами. Я бы не советовал заменять TLC271 или LM385-2.5, если вы не уверены в правильности замены. Обе эти микросхемы – маломощные приборы, и их потребление непосредственно определяет время выключения стабилизатора. Если вы используете микросхемы, которые имеют другое энергопотребление, необходимо изменить ёмкость конденсатора С2, подобрать смещение транзистора Q3, но может, даже это не поможет правильно настроить схему.

MOSFET транзистор может быть заменен любым другим с достаточно низким сопротивлением открытого канала, чтобы оно позволяло эффективно шунтировать солнечную панель. Диод D2 также может быть любым, способным выдержать максимальный ток солнечной панели. Применение диода Шоттки предпочтительнее, потому что на нем будет падать вдвое меньшее напряжение, чем на стандартном кремниевом, и такой диод будет в два раза меньше греться. Стандартный диод подходит, если правильно размещен и смонтирован. С приведенными на схеме компонентами стабилизатор может работать с солнечными панелями с током до 4 А.

Для более крупных панелей необходимо заменить лишь MOSFET транзистор и диод более мощными. Остальные компоненты схемы останутся прежними. Радиатор для управления 4 А панелью не требуется. Но если поставить MOSFET на подходящий теплоотвод, схема сможет работать с существенно более мощной панелью.

Резистор R8 в этой схеме равен 92 кОм, что является нестандартным значением. Я предлагаю, чтобы вы использовали включенные последовательно резисторы 82 кОм и 10 кОм, это проще, чем пытаться найти специальный резистор. Резисторы R8, R10 и R6 определяют напряжение отсечки, так что лучше, если они будут точными. Я использовал 5% резисторы, но если Вы хотите повысить надежность устройства, используйте 1% резисторы или выберите наиболее точные из 5% с помощью цифрового омметра.

Вы можете также использовать подстроечный резистор, и таким образом, регулировать напряжение, но я бы не советовал этого делать, если Вы хотите получить высокую надежность в агрессивной среде. Подстроечные резисторы просто выходят из строя в таких условиях.

Делаем солнечные батареи для дома своими руками

Долгое время уделом солнечных батарей были либо громоздкие панели спутников и космических станций, либо маломощные фотоэлементы карманных калькуляторов. Это было связано с примитивностью первых монокристаллических кремниевых фотоэлементов: они имели не только низкий КПД (не более 25% в теории, на практике – около 7%), но и заметно теряли эффективность при отклонении угла падения света от 90˚. Учитывая, что в Европе в облачную погоду удельная мощность солнечного излучения может падать ниже 100 Вт/м 2 , для получения сколько-нибудь значительной мощности требовались слишком большие площади солнечных батарей. Поэтому первые солнечные электростанции строились только в условиях максимальной мощности светового потока и ясной погоды, то есть в пустынях вблизи экватора.

Значительный прорыв в создании фотоэлементов вернул интерес к солнечной энергетике: так, наиболее дешевые и доступные поликристаллические кремниевые элементы, хотя и имеют меньший КПД, чем у монокристаллических, но зато и менее чувствительны к условиям работы. Солнечная панель на основе поликристаллических пластин выдаст достаточно стабильное напряжение при переменной облачности. Более современные фотоэлементы на основе арсенида галлия имеют КПД до 40%, но слишком дороги для изготовления солнечной батареи своими руками.

На видео идет рассказ об идее постройки солнечной батареи и ее реализации

Стоит ли делать?

С этой целью выпускаются и продаются готовые компактные панели, выполненные в виде быстро сворачиваемых сборок на основе из синтетической ткани. В средней полосе России такая панель размером около 30х40 см сможет обеспечить мощность в пределах 5 Вт при напряжении 12 В.

Более крупная батарея сможет обеспечить до 100 Вт электрической мощности. Казалось бы, это не так много, но стоит вспомнить принцип работы небольших ветряных электростанций: в них вся нагрузка запитывается через импульсный преобразователь от батареи аккумуляторов, которые заряжаются от маломощного ветряка. Таким образом становится возможным использование более мощных потребителей.

Использование аналогичного принципа при постройке домашней солнечной электростанции делает ее более выгодной по сравнению с ветряком: летом солнце светит большую часть дня, в отличие от непостоянного и часто отсутствующего ветра. По этой причине аккумуляторы смогут набирать заряд днем гораздо быстрее, а сама солнечная панель гораздо проще в установке, чем требующий высокой мачты ветряной генератор.

Есть свой смысл и в использовании солнечной батареи исключительно как источника аварийного питания. Например, если в частном доме установлен газовый котел отопления с циркуляционными насосами, при отключении электропитания можно через импульсный преобразователь (инвертор) запитать их от аккумуляторов, которые поддерживаются заряженными от солнечной батареи, сохраняя систему отопления работоспособной.

Телевизионный сюжет на эту тему

Подборка компонентов

Основа панели – это сборка фотоэлементов. Так как для получения достаточной мощности нам потребуется достаточно большое их количество, стоит рассмотреть наиболее дешевые источники, в роли которых традиционно выступают Ebay и Aliexpress. Нужный товар ищется по запросу “solar cell”.

В среднем готовая тонкопленочная сборка под напряжение 12 В и ток 100 мА стоит в Китае около 200-300 рублей, ее размеры составят около 85×115 мм. Можно встретить также как меньшие сборки (на 5, 6 вольт), так и отдельные фотоэлементы (их рабочее напряжение – 0,5 В). В любом случае их придется комбинировать, чтобы получить нужное напряжение и мощность. Для этого будет необходимо скомбинировать последовательное и параллельное подключение фотоэлементов.

• Соединяя фотоэлементы последовательно, мы не изменяем максимальный ток, который может отдать сборка, но увеличиваем напряжение на ее выходах: к примеру, сборка из 6 поликристаллических фотоэлементов (напомним, рабочее напряжение каждого – 0,5 В) будет выдавать 3 В.
• Соединяя фотоэлементы параллельно, мы увеличиваем токоотдачу сборки, сохраняя ее рабочее напряжение. При этом важно, чтобы каждая секция имела одинаковое количество элементов.

На приведенном выше рисунке отображен принцип соединения фотоэлементов. Каждый из них имеет напряжение в 0,5В; сборка из двух фотоэлементов SB2 и SB3 выдает нам 1В, сборка из трех – 1,5В, параллельное подключение второй секции не изменяет напряжение.

Также по схеме видно, что каждая из параллельно соединенных секций подключена к нагрузке через диод. Это необходимо для того, чтобы избежать потери тока через менее освещенные секции (например, половину батареи закрыла тень), а также не дать аккумуляторам разряжаться ночью. Для обеспечения максимального КПД нам понадобятся диоды с минимальным прямым падением напряжения (так называемые диоды Шоттки). Их нужно подбирать с учетом полуторакратного запаса по обратному напряжению и току.

ПРИМЕР: Мы используем секции с напряжением 12 В и током 100 мА. Значит, каждый диод должен иметь обратное напряжение не менее 18 В и ток не менее 150 мА. По каталогам можно подобрать подходящие диоды: в нашем случае самый дешевый и удобный вариант – это 1N5817 стоимостью около 500 р. за упаковку из 100 штук на том же Aliexpress.

При выборе фотоэлементов предпочтите уже имеющие готовые площадки для пайки, сборка панели в этом случае будет гораздо проще. Также можно увидеть в продаже солнечные батареи без площадок для пайки: их нужно собирать с использованием токопроводящих шин из медной фольги, это менее удобный способ.

Итак, определившись с типом используемых элементов, можно приступить к расчету конструкции панели. Например, мы выбрали сборку из одиночных (0,5В) фотоэлементов с номинальным током 100 мА, рассчитывая на зарядку аккумулятора 12В током до 6 А. Следовательно, нам понадобится 6/0,1=60 секций по 12/0,5=24 фотоэлемента, итого 1440 фотоэлементов. Также потребуется 60 барьерных диодов.

Сами фотоэлементы необходимо будет разместить под прозрачным листом, который будет защищать их от механических повреждений. Лучше использовать толстое (3-4 мм) минеральное стекло, а не органическое, так как, несмотря на большую массу и стоимость, оно не мутнеет и не царапается.

Размеры стеклянной панели рассчитываются из размеров и расположения секций. В нашем примере, применяя элементы размером 53х18 мм, мы получим размеры секции в 212х108 мм, если расположим их в порядке 4×6:

60 таких секций разумнее всего расположить в порядке 5х12, таким образом общие размеры панели составят 1060х1296 мм. При этом нужно учесть припуск на бортики панели в зависимости от их конструкции.

На видео показан процесс постройки с комментариями

Сборка

Секции укладываются на стекло подложкой кверху и спаиваются между собой и диодами согласно выбранной схеме последовательно-параллельного подключения. Для фиксации фотоэлементов на месте, а также закрепления проводников и диодов можно использовать прозрачный термоклей или бескислотный уксусный герметик.

Не используйте кислотные (легко отличимые по уксусному запаху) герметики – их использование в закрытом объеме приведет к быстрой коррозии пайки!

После того, как все фотоэлементы размещены, закреплены и спаяны, к выводам припаивается более толстый силовой провод – в нашем случае будет достаточно сечения 1,5 мм 2 . Он пропускается через отверстие в рамке, которую проще всего сделать из пропитанной олифой деревянной рейки. Метод закрепления стекла в рамке может быть различным:

• Укладка в паз с последующим закреплением штапиком (наподобие тому, как это делается в оконных рамах);
• Размещение между двумя рамками с последующей их стяжкой саморезами;

В любом случае, учитывая склонность дерева «дышать», нужно применять при укладе стекла незатвердевающий герметик.

Вместо дерева можно использовать более совершенные материалы при их доступности: алюминиевый уголок, металлопрофиль, использующийся при изготовлении стеклопакетов и так далее.

Стыки конструкции рамки, а также место вывода проводов необходимо дополнительно залить герметиком. После вторичной проверки всех соединений залейте фотоэлементы прозрачным лаком, чтобы полностью загерметизировать и скрепить сборку. После высыхания лака к рамке можно прикрепить заднюю стенку из любого подходящего материала, желательно из полимера наподобие поликарбоната. Пространство между стенкой и залитыми фотоэлементами лучше всего залить доступным компаундом, например – эпоксидной смолой.

Крепить получившуюся батарею, учитывая ее достаточно большую массу, необходимо как минимум в четырех углах рамки. Лучший способ усиления конструкции – собрать вторую рамку из стального уголка таким образом, чтобы солнечная панель достаточно плотно встала в нее, а затем саморезами скрепить их по периметру. Такую конструкцию можно спокойно будет размещать на крыше, стене или наклонной стойке в зависимости от того, как Вы планируете использовать солнечную батарею.

Наиболее оптимальный вариант стационарного размещения батареи – горизонтальный или с небольшим уклоном для стока осадков. В этом случае «электростанция» будет иметь максимальный КПД в полдень, когда влияние погоды и посторонних помех на мощность падающего солнечного излучения минимально. Максимальную токоотдачу в течение длительного времени можно обеспечить, предусмотрев возможность наклона панели вдоль хода солнца хотя бы вручную.

Дополнительные устройства для эксплуатации

Важной особенностью солнечной батареи является сильная зависимость ее выходного напряжения и максимального тока от освещенности. Сделав своими руками батарею с расчетным напряжением в 12В, можно будет обнаружить, что ее реальное напряжение будет колебаться от 9В при слабом и косо падающем свете до 18-19В при ярком прямом освещении. Напрямую подключать солнечную батарею к аккумулятору нельзя – это может привести к перезаряду и выкипанию электролита, если используется свинцово-кислотный аккумулятор. Для герметичных гелевых аккумуляторов перезаряд еще более страшен и приводит к необратимому повреждению.

Во избежание перезаряда аккумуляторных батарей используются специальные контроллеры заряда. Наиболее простые схемы просто отключают аккумулятор по мере набора заряда, а сама зарядка идет лишь тогда, когда напряжение на солнечной батарее выше, чем на аккумуляторе (так называемая схема On-Off). По соображениям безопасности отключение зарядки происходит заведомо раньше полного набора емкости, в среднем на 70 процентах. Более совершенные зарядные устройства на основе ШИМ (широтно-импульсной модуляции, также PWM от Pulse Width Modulation) поддерживают заряд аккумулятора практически на 100%, переходя по мере набора емкости в импульсный режим. Самые сложные и дорогие контроллеры MPPT (Maximum Power Point Tracking, отслеживание точки максимальной мощности) также отслеживают и состояние самой батареи, включая ее температуру, для обеспечения максимального КПД.

Китайские контроллеры заряда производства фирм наподобие EP Solar обойдутся недорого по сравнению с самой солнечной батареей: блок 12В/5А стоит около 1100 р., более мощные и совершенные американские блоки Morningstar имеют цену от 8 тысяч рублей.

Но подобное устройство можно собрать и самостоятельно при наличии соответствующих навыков в радиоэлектронике. Ниже приведена простая схема повышающего контроллера, способного обеспечивать заряд аккумулятора от шестивольтовой солнечной батареи:

Для подстройки максимального напряжения на выходе служит подстроечный резистор R2.

Для солнечных батарей, рассчитанных на 12В, можно использовать следующую схему:

Здесь MainLoad– разъем для подключения аккумулятора, AuxLoad– для дополнительной нагрузки, требующей ограничения напряжения (например, зарядное устройство телефона). Достоинство этой схемы – возможность ее использования с различными типами аккумуляторов, определяемыми положением переключателя:

• 1.Обслуживаемый свинцово-кислотный аккумулятор
• 2.Необслуживаемый аккумулятор
• 3.Батарея литиевых аккумуляторов (3 аккумулятора по 4,1 В)

Заключение

В первую очередь – благодаря дешевизне производимых в Китае поликристаллических кремниевых фотоэлементов, которые позволяют собирать достаточно бюджетные конструкции. В зависимости от потребностей и возможностей солнечная батарея может быть изготовлена с разнообразными характеристиками – от компактной складной конструкции для зарядки телефона или навигатора до крупногабаритных панелей, работающих в системах резервного питания совместно с аккумуляторными батареями и инверторными преобразователями.

Аккумулятор для солнечных батарей — какой лучше и как подключить

Потребители электроэнергии все больше обращают внимание на солнечные батареи, как альтернативный способ получения электричества. В современных условия это не только благоприятно сказывается на окружающую среду, но и помогает значительно сэкономить собственные средства. Для предприятий такие системы особенно актуальны, а для экономии накопленной электрической энергии в батарее потребуется аккумулятор.

Количество АКБ для солнечных батарей может быть разным

Принцип работы аккумулятора для солнечных батарей

По сути аккумулятор для солнечных батарей нечто базового накопителя электроэнергии. Он позволяет сохранить солнечную энергию в течении дня и дает возможность использовать ее вечером, когда вся семья собирается дома. Аккумулятор необходим для источников альтернативной энергии, ведь сами панели вырабатывают постоянный ток, который невозможно использовать для работы бытовых приборов. Преобразовать его помогает АКБ, образуя необходимые 220 В и 50 Гц.

Важно! Аккумуляторы для солнечныx батарей должны обладать способностью полностью наполняться электроэнергией и освобождаться от нее. При необходимости они позволяют до конца использовать накопленное электричество без вреда для своей работы.

Обыкновенные, привычные большинству, свинцово-кислотные аккумуляторы могут выполнять функцию накопителя для солнечной батареи, но срок службы их значительно сократиться, а эксплуатация будет вызывать значительные неудобства. Необходимо ответственно подойти к выбору подходящей АКБ для зеленой системы выработки электроэнергии.

Виды подходящих аккумуляторов

Самыми подходящими АКБ для солнечных батарей являются гелевые аккумуляторы. Как правило, к этой группе относят еще и приборы с абсорбирующим электролитом. Результат использования обоих мало чем отличается, а общие черты позволяют их применять в солнечных системах.

Главное отличие гелевых АКБ от обычных аналогов – форма электролита. Его химический состав в большинстве случаев остается таким же или незначительно изменяется, но электролит перестает быть жидким. Это достигается посредством использования различных примесей, помогающих достичь загущения и образования гелеобразной субстанции.

Интересно! Для загущения электролита каждый производитель использует свои методы. Это может быть добавление кремниевых соединений или наполнение пустот абсорбирующим материалом, таким как стекловолокно.

Гелевые аккумуляторы не требуют дополнительного обслуживания в течение срока эксплуатации. Достигается это посредством рекомбинации газов. Ионы водорода и кислорода, испаряясь не уходят вне прибора, а рекомбинируют в воду, что позволяет не доливать воду на протяжении всего срока службы. Такие АКБ называют необслуживаемыми.

Основные характеристики аккумуляторов

В АКБ для солнечной системы необходимо выполнение обратных химических процессов. Многократная зарядка и глубокая разрядка возможны не в каждом аккумуляторе. Главными характеристиками подходящих аккумуляторов называют:

• емкость;
• тип устройства;
• саморазряд;
• плотность энергии;
• температурный режим;
• атмосферный режим.

При покупке аккумулятора для солнечной системы следует особое внимание уделить химическому составу и емкости, обязательно обратить внимание на выходное напряжение.

Следует подобрать удобное место для установки и обслуживания АКБ

Премиальные варианты гелевых аккумуляторов способны безболезненно выходить из состояния полной разрядки заряда, а циклическая служба достигает пяти лет. Благодаря плотному наполнению электролита по поверхности электродов исключено появление коррозии. Качественные АКБ обладают пониженным саморазрядом и способны работать при экстремальных температурных условиях.

Критерии выбора аккумулятора для солнечных батарей

Производители постоянно совершенствуют технологии для аккумуляторов солнечных батарей, а одинаковые цифровые показатели характеристик в действии могут проявить себя совершенно по-разному. Но следует обязательно обратить внимание на такие показатели:

• рабочий уровень емкости;
• ток заряда;
• ток разряда.

При подборе АКБ следует учитывать количество самих зеленых систем, от этого будет зависеть необходимая емкость батареи. Чаще всего встречаются батареи с напряжением 12 В, исходя из этого потребуется рассчитать, какое количество АКБ потребуется соединить последовательно.

Если рабочее напряжение солнечной батареи превышает напряжение одного аккумулятора, нужно подсчитать, сколько потребуется их соединить, как правило цифра получается кратна 12. Также стоит учитывать, что при последовательном соединении аккумуляторов меняется напряжение, а емкость остается прежней, при параллельно наоборот.

Какой АКБ выбрать для солнечной электростанции

Производители предлагают большой выбор солнечных батарей и аккумуляторов, запутаться в их характеристиках достаточно просто. Вначале следует определиться с ценовыми показателями, а затем выяснить точные характеристики всех вариантов.

От количества солнечных систем зависит необходимое количество АКБ

Рейтинг лучших бюджетных вариантов

Среди недорогих, но достаточно практичных АКБ следует выделить несколько наиболее привлекательных своими характеристиками:

• Casil CA 12120 – напряжение АКБ 12 вольт, а емкость 12 ампер*часов, тип батареи AGM, а вес составляет 4 кг;
• Azbist ASAGM-12400M6 – при напряжении в 12 В емкость этой АКБ составляет 40 ампер*часов, в производстве использована технология AGM, но вес 11,8 кг, максимальный ток разряда составит 300 ампер, а заряда 12 А, при саморазряде не более 3%;
• Ventura VG 12-65 GEL – тип батареи гелевая, напряжение 12 вольт, а емкость 65 Ач, вес 22 кг, а срок службы, гарантированный производителем 15 лет или тысяча циклов;
• Pulsar HTL12-55 – гелевая система обладает напряжением 12 вольт и емкостью 55 ампер-часов, масса АКБ составит 16 кг;
• Ostar OP1270 – один из наиболее дешевых вариантов АКБ для зеленых систем, при емкости 7 Ач имеет рабочее напряжение 12 В и создан на основе AGM технологии, вес всего 2,1кг.

Приобретая самый дешевый аккумулятор для солнечной панели обязательно следует учитывать используемую нагрузку. Для большого количества электроприборов этот вариант не подойдет.

Рейтинг лучших универсальных вариантов

Самыми популярными аккумуляторами для солнечных батарей являются приборы средней ценовой категории, они обладают высокими характеристиками при достаточно приемлемой цене. Особого внимания заслуживают следующие модели:

• Challenger A12-80 – модель не на много дороже большинства образцов из низкого сегмента, но емкость уже составляет 81 Ач при напряжении 12 В, вес устройства 24 кг, а работать сможет при температурах от -20 до +60 градусов по Цельсию;
• EverExceed 8G27M-12100MG – гелевый АКБ с напряжением 12 вольт и емкостью 100ампер-часов, рассчитан на 1000 циклов, а максимально низкая температура достигает -40 С;
• Azbist ASGEL-121000M8 – сто ампер-часов и все те же 12 вольт, тип АКБ – гелевый, а максимальный ток заряда составляет 1000 ампер за 5 секунд;
• Logicpower LP-MG12V150AH – емкость увеличена до 150 Ач, а в качестве наполнения используется мультигель, вес составит 57 кг.

Универсальные батареи получится использовать в различных климатических условиях, даже при достижении низких температур.

Рейтинг лучших премиальных вариантов

Работа в экстремальных климатических условиях возможна с использованием премиум сегмента аккумуляторных батарей. Среди них наиболее интересными и мощными моделями считают:

• Siap 6PT180 – работает на жидком электролите и имеет емкость 180 Ач, с ресурсом до 1200 циклов .масса составляет 64 кг;
• B.B.Battery BP230-12/B9 – для производства используется AGM технология, а емкость составляет 230 Ач, максимальный ток разряда составит 800 ампер, а вес 72,5 кг;
• Pulsar HTL12-300 – гелевая система обладает номинальной емкостью 300 Ач, гарантированный срок эксплуатации 15 лет, а вес 80 кг;
• EverExceed ST-6400 – работает на AGM технологии, а емкость его 443 Ач. Главная особенность в удвоенном циклическом ресурсе, все 600 возможных циклов обладают глубиной разряда 100%, а минимальная рабочая температура составляет -40 градусов Цельсия, вес аккумулятора составляет всего 55 кг.

Современные технологии не стоят на месте и на рынке постоянно появляются более мощные новинки, обладающие улучшенными характеристиками.

Инструкции по подключению аккумулятора для солнечных батарей

АКБ при установке солнечных батарей имеют свое место, которое четко определено инструкцией, но следует знать, как подключить солнечную панель к аккумулятору. Соединение с самой зеленой системой выполняется через контроллер, регулирующий загрузку и разгрузку, а с другой стороны АКБ соединяется с инвертором, способным преобразовать ток.

Схема соединения аккумуляторов для солнечной системы

Необходимый инвентарь

При самостоятельной установке и подключении зеленой системы потребуется приобрести

• панели зеленой системы или фотоэлектрические пластины;
• контроллер заряда, он обеспечит нормированный выход напряжения из аккумулятора;
• собственно, сам АКБ;
• инвертор, способный преобразовать низковольтный ток в необходимый для потребления электроприборами.

Для установки блоков аккумуляторов используют металлические настилы, покрытые полимером. Для подключения потребуется только отвертка. Предварительно следует изучить схему подключения солнечной батареи к аккумулятору с контроллером.

Схема установки

В первую очередь следует подключать контроллер и АКБ, для этого используют клеммы на первом и провода, входящие в его комплект. В первую очередь провода соединяются с контроллером, затем с аккумулятором. Для определения правильного подключения следует воспользоваться дисплеем контроллера. Все параметры сразу на нем отобразятся.

После этого приступают к подключению контроллера к самим батарея и АКБ к инвертору. Третья пара клемм на инверторе предназначена для подключения ночного освещения, в отсутствие необходимости их можно не использовать.

Внимание! На всех этапах соединения составляющих солнечной системы обязательно следует контролировать полярность.

Советы специалистов по обслуживанию АКБ для солнечных панелей

Если солнечная батарея установлена для приборов, работающих на 12 вольт, то необходимость подключения инвертора отсутствует. Для самостоятельного подключения солнечной системы существуют специальные системы, включающие полный комплект необходимых приборов, так исключается вероятность их несовместимости.

Диагностика – важный этап в долговечности солнечных систем

Рекомендуется раз в год проводить полную диагностику АКБ к солнечным батареям. Иногда пользователь сам решает проверить работоспособность оборудования. Причиной может быть повышенный режим эксплуатации или явные проблемы в работе системы.

Специалисты рекомендуют диагностировать батареи обратившись к специалистам, ведь для проверки многих показателей потребуется специальное оборудование. Таким образом получится выявить:

• проблемы с емкостью;
• допущенные ошибки при установке инвертора и превышение нагрузок;
• повреждение проводов и соединений;
• загрязнения внутри устройств системы.

Каждый из этих показателей способен значительно снизить работоспособность системы, а также вывести из строя оборудование.

Приобрести и установить аккумуляторы для солнечных батарей не сложно. Важно правильно подобрать оборудование, с учетом всех необходимых характеристик и выполнить грамотно соединение всех комплектующих системы. Качественные и емкие аккумуляторы помогут получать достаточно электричества для всех приборов домашнего хозяйства.

Подбираем аккумулятор для солнечной электростанции

Солнечные батареи вырабатывают электричество только в период светового дня. Потребление же электроэнергии происходит практически круглосуточно. Для того, чтобы пользоваться электричеством от солнца в любое время суток, к солнечным электростанциям подключают аккумуляторы.

Почему не автомобильные

Очевидным, на первый взгляд, решением становится установка на солнечную электростанцию нескольких автомобильных аккумуляторов от грузовика – 180-250Ач.

Мощности сборки таких аккумуляторов действительно должно хватать на питание дома, да и стоимость одной такой батареи начинается с 65$ (за тюменскую батарею), однако авто аккумуляторы рассчитаны на применение в совершенно других условиях и разряд даже на 30% для них – экстремальные условия. В то же время они могут выдавать высокие пусковые токи (для запуска двигателя авто), которые в условиях жилого дома вряд ли пригодятся.

Режим использования в автомобиле отличается от применения аккумуляторов в системе солнечных электростанций. В светлое время суток контроллер в основном только заряжает батарею, а в темное – батарея «кормит» все токоприемники. В этом режиме авто аккумулятор сможет прослужить не больше года, после чего емкость будет очень быстро падать, повышается риск закипания и внезапного выхода из строя.

Емкость

При расчете емкости устанавливаемых в систему солнечной электростанции аккумуляторов следует учитывать следующие параметры:

Температура эксплуатации аккумулятроных батарей – от нее напрямую зависит емкость. Емкость АКБ указывается при температуре окружающей среды в 20°С, а уже при 0°С – емкость снижается до 80%. В общем, вот таблица:

Емкость аккумулятора в зависимости от температуры

В нижней части таблицы указывается коэффициент, на который необходимо умножить емкость в зависимости от температурных условий. Становится понятным, что аккумуляторы выгоднее хранить в отапливаемом помещении.

Уровень допустимого разряда. Батареи нельзя разряжать на все 100% — так они очень быстро выходят из строя, поэтому остаточный ток должен составлять не менее 60-70% и чем больше этот %, тем дольше служит аккумулятор в солнечной электростанции.

Что подключается. К сожалению, стоимость аккумуляторных батарей на данный момент такова, что полностью заменить потребление всех токоприемников с их помощью невозможна. Поэтому под аккумуляторы не подключают ни стиральные машины, ни пылесосы, ни другие мощные потребители. Подключается освещение, холодильник, компьютер/ноутбук.

КПД инвертора. Современные преобразователи постоянного тока в переменный весьма производительны, но не превышают 96%,т.е. 4% вы будете терять гарантированно. Подключение светодиодного освещения напрямую к сети в 12В значительно снижает потери.

При различных подходах к экономии электричества, ваши показатели в таблице могут значительно отличаться.

Токоприемники, способные кормиться от аккумуляторов

• Переводим потребляемую мощность в амперы 6000 Вт / 12 вольт = 500 А
• 500 А /1,03 = 515 А (делим на коэффициент, при использовании аккумулятора при t = 25°С
• 515 А / 0,3 = 1716 А (делим на % допустимого разряда батареи)
• 585,73 А/ 0,96 = 1787 А (делим на КПД инвертора).

Как видим, для обеспечения 6 кВт в сутки понадобится аккумуляторы, общей емкостью не менее 1787 А/ч

Какие брать?

Фактически, аккумуляторы – главный тормоз развития альтернативной энергетики в целом, её слабая сторона. Современные технологии не сделали батареи компактнее, легче и дешевле. Применительно к системе солнечного электроснабжения используются два типа аккумуляторов:

• Кислотные;
• Гелевые.

Разница есть и в цене и во внутреннем строении, но самая большая разница заключается в эффективности. Гелевый аккумулятор гораздо лучше переносит глубокий разряд, это нормальный режим работы для него. К недостаткам гелевых батарей можно отнести низкие пусковые токи при минусовой температуре, хотя в условиях использования в системе электроснабжения дома такие токи не понадобятся. Также, гелевые аккумуляторы стоят значительно дороже.

Стоимость

Цена аккумуляторных батарей, вместе с их износом, делают этот элемент самым слабым звеном в цепи солнечного электроснабжения. Из рассмотренного примера видно, что для питания даже самых маломощных приборов, необходимо приобрести 8 аккумуляторов по 200 А/ч каждый. Если перевести все это в цифры, то Delta GX12-200 стоит 452,4$ x 8 = 3619$ — такая система гарантированно прослужит 15 лет.

Видео. Как выбирать аккумулятор

В ролике описаны основные критерии, влияющие на выбор, а также тонкости, связанные именно с применением в системе солнечной электростанции.

Комментарии:

У меня на даче уже года 4 работает стойка из 4 аккумуляторов. Обычные такие автомобильные аккумуляторы. Кислоту иногда подливаю и этого достаточно, чтобы они еще года 2 проработали. Так что сильно я сомневаюсь, что нужны именно специальные батареи.

Gregory, согласен. Я покупал Бушные батареи — обошлись мне копейки и уже 2 года нормально работают. В автомобиле на аккумулятор подаются большие нагрузки, а в доме таких не имеется, так что думаю, что срок службы новых автоаккумуляторов в доме будет гораздо больше.

Gregory, если речь идет об использовании на даче, то их вполне может хватить, но если солнечные батареи стоят в доме, т.е. в месте постоянного проживания и постоянной круглогодичной эксплуатации — неприспособленный аккумулятор быстро выйдет из строя.

Не понятно только как автор статьи поделил 500 А на 1,03 и получил 515 А?
Если следовать правилам математики то должно бы получиться 485,44 А. Или при 25 градусах по Цельсию меняются математические правила?

литий ионные аккумуляторы подойдут для солнечных батарей

Игорь! А тебя не смутила такая величена эликтрической мощности лампочки, телевизора Вт/Ч. Интересно что он курит?

Камрады, холодильних жрет 150 Ватт только во время старта компрессора, во время работы компрессора это скорее 60-70 ватт, но и компрессор работает не 24 часа в сутки. так что ваши 3,6 кВт*ч в сутки для холодильника — бред. Реально обычный «Атлант» жрет около 1 кВт*ч в сутки, а всякие А+++ Боши — 0.5 кВт*ч или даже меньше.

Считаю что нет необходимости в установке инвертора на постоянной основе.Светодиодные лампы сейчас выпускаются сразу на номинал 24-48в.Существуют но не выпускаются много лет отечественные холодильники на 50-52в,данное напряжение используется по сей день на жд.Телевизоры и компьютеры,пардон ноутбуки без блока питания посмотрите сами работают на каком напряжении.Делайте выводы господа.Еще замечу,что кроме солнечной нужно использовать ветровую.Аккумуляторы при наличии свободного места и вентиляции выгодней использовать тжн-300 или 500.Они при правильном уходе -вечные.Если кому понадобятся разъяснения,что мало вероятно,то они будут уже платные.

У меня в квартире даже зимой редко выходит за 100 кВт/ч. То есть 3,(3) кВт/ч в сутки с микроволновкой, стиральной машиной, феном, пылесосом и работающим по нескольку часов системником. Откуда автор взял почти в два раза бОльшую цифру без всего этого — не понятно.

Оставить комментарий Отменить ответ

Кабельная продукция международного стандарта

Мегаватт Сервис – лаборатория электроизмерений

Назначение и область применения рым-болтов

Основные разновидности радиаторов отопления и их преимущества

В чем отличие домашнего роутера от геймерского

Инвертор для солнечных панелей

Инвертор для солнечных панелей — это тип электрического преобразователя, который преобразует исходный постоянный ток (DC) фотоэлектрической солнечной панели в переменный ток (AC) определённой частоты и напряжения, который может подаваться в общую электрическую сеть или использоваться домашней электросетью. Это критически важный элемент в солнечной электростанции, который позволяет обычному оборудованию, потребляющему переменный ток, работать в сочетании с солнечными панелями и/или аккумуляторами на постоянном токе. Инверторы солнечной электростанции имеют специальные функции, необходимые для использования с солнечными панелями, включая отслеживание точки максимальной мощности и автоматическое выключение при исчезновении сети.

Содержание

• 1 Классификация
• 2 Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT)
• 3 Солнечные микроинверторы
• 4 Сетевые инверторы для солнечных панелей
• 5 Рынок
• 6 См. также
• 7 Ссылки

Классификация [ править | править код ]

Солнечные инверторы можно классифицировать на три основных типа [2] :

1. Автономные инверторы, используются в местах, которые не подключены к общественной сети. Инвертор использует энергию постоянного тока от аккумуляторов, заряженных солнечными панелями. Многие автономные инверторы также имеют встроенные зарядные устройства для дополнительной зарядки батареи от источника переменного тока, если таковые имеются. Обычно они никоим образом не взаимодействуют с общественными электросетями, и как таковые они не должны иметь защиту от пропадания сети.
2. Сетевые инверторы, которые синхронизируются с внешней сетью по фазе и синусоиде тока, который поставляется в сеть. По соображениям безопасности сетевые инверторы обязаны выключаться при потере электроснабжения. Они не обеспечивают резервное питание при отключении внешней сети.
3. Гибридные инверторы управляют фотоэлектрической системой, аккумуляторной батареей и внешней сетью, объединяя все эти элементы через себя. Это современные универсальные системы, которые, как правило, могут использоваться для сетевых, автономных или резервных программ, но их основной функцией является использование энергии для собственного потребления с возможным использованием резервных аккумуляторов.

Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) [ править | править код ]

Солнечные инверторы используют отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) для получения максимально возможной мощности от солнечного массива. Солнечные фотоэлементы имеют сложную взаимосвязь между солнечным облучением, температурой и общим сопротивлением, что создаёт нелинейную эффективность генерации, известную как вольт-амперная характеристика (ВАХ) . Целью системы MPPT является подбор параметров тока и напряжения солнечных фотоэлементов, определения сопротивления (нагрузки) для получения максимальной мощности при любых заданных условиях окружающей среды.

Коэффициент заполнения, более известный под аббревиатурой FF, является параметром, который вместе с напряжением разомкнутого контура (V_oc) и током короткого замыкания (I_sc) панели определяет максимальную мощность солнечной батареи. Коэффициент заполнения определяется как отношение максимальной мощности солнечной батареи к произведению V_oc и I_sc.

Солнечные микроинверторы [ править | править код ]

Солнечный микроинвертор — это инвертор, предназначенный для работы с одной или двумя солнечными панелями. Микроинвертор преобразует исходный постоянный ток с каждой панели в переменный. Конструкция микроинвертора позволяет параллельно подключать несколько независимых блоков модульным способом.

К преимуществам микроинвертора можно отнести оптимизацию мощности одной панели, независимую работу каждой панели, возможность постепенного масштабирования СЭС.

К недостаткам, в первую очередь, следует отнести гораздо более высокую стоимость системы, увеличенную пожарную опасность и меньшую надёжность.

По результатам исследования 2011 года в Аппалачском государственном университете, установлено, что микроинверторы давали примерно на 20 % больше мощности в незатенённых условиях и на 27 % больше мощности в затенённых условиях по сравнению со стринговыми инверторами. В обоих установках использовали одинаковые солнечные панели.

Но с ростом качества и автоматизацией производства солнечных панелей различия в их ВАХ стали значительно меньше, и целесообразность использования микроинверторов в незатенённых условиях является спорной.

Обычно микроинверторы используют на кровельных СЭС, где много разных углов и затенений.

Сетевые инверторы для солнечных панелей [ править | править код ]

Главная роль сетевых или синхронных инверторов или просто сетевого инвертора заключается в синхронизации генерации по фазе, напряжению и частоте с внешней электросетью. Сетевые инверторы для солнечных панелей имеют защиту для быстрого отключения от сети, если внешняя сеть не работает или зафиксированы другие, критически важные ошибки. Это требование ПУЭ, которое гарантирует, что в случае отключения электроэнергии инвертор автоматически и мгновенно выключится, что предотвратит генерацию энергии и не причинит вреда любым рабочим, которых направляют на исправление электросети.

Инверторы, которые сегодня доступны на рынке, используют различные технологии. Инверторы могут использовать новые высокочастотные трансформаторы, обычные низкочастотные трансформаторы или быть бестрансформаторными. Вместо преобразования постоянного тока непосредственно в 230 вольт переменного тока, высокочастотные трансформаторы используют компьютеризированный многоступенчатый процесс, который предполагает преобразование мощности в высокочастотный переменный ток, а затем обратно в постоянный, который в конечном итоге снова превращается в переменный ток.

Исторически сложилась обеспокоенность подключением бестрансформаторных инверторов к коммунальной сети. Опасения связаны с тем, что между цепями постоянного и переменного тока отсутствует гальваническая развязка, что может способствовать, при неисправностях, попаданию постоянного тока на сторону переменного тока. Начиная с 2005 года, разрешается использовать бестрансформаторные (или не гальванически развязанные) инверторы. VDE 0126-1-1 и IEC 6210 также были изменены, чтобы позволить и определить механизмы безопасности, необходимые для таких систем. В современных инверторах есть целый ряд защит, которые позволяют защитить как саму солнечную станцию, так и внешнюю сеть.

Все сетевые инверторы для солнечных панелей предназначены для подключения к внешней электросети, и они не будут работать, если останутся без подключения к внешней сети.

Рынок [ править | править код ]

По состоянию на 2021, эффективность преобразования постоянного тока в переменный у современных инверторов превысила 98,5 %. Стринговые инверторы широко используются в жилых и коммерческих фотоэлектрических системах. Микроинверторы занимают до 2 % рынка [3] .