Зарядка с помощью солнечной энергии, турбина
Возобновляемая энергия и солнечные панели
Люди, обеспокоенные состоянием окружающей среды, тяготеют к использованию возобновляемой энергии. Солнце обеспечивает пиковую мощность около 1000 Вт на квадратный метр (93 Вт/кв. фут), а солнечная панель преобразует эту мощность примерно в 130 Вт на квадратный метр (12 Вт/кв. фут). Энергия собирается в ясный день, когда панель направлена к солнцу. Пыль на поверхности и высокая температура снижают эффективность.
Солнечные панели
Надежные и долговечные солнечные панели для поддержки энергосистемы
Солнечная панель JA Solar Deep Blue 4.0 black Frame 455W
Современная двусторонняя (bifacial) панель на базе N-Type технологии с двойным закалённым стеклом и чёрной рамой, которая сочетает высокую эффективность, эстетику и долгий срок службы даже в сложных климатических условиях.
Купить
Солнечная панель BlueSolar 330W-24V Poly Victron Energy
Сочетает высокую эффективность в пасмурные дни, защиту от влаги и надёжность монтажа, что делает её идеальным выбором для дач, кемперов, лодок или систем резервного электропитания.
Купить
Солнечная панель JA Solar Deep Blue 4.0 600W
Объединяет в себе передовые инновации серии Deep Blue 4.0, обеспечивая исключительно высокую эффективность, долговечность и стабильную генерацию даже в сложных климатических условиях.
КупитьИстория фотоэлектрического эффекта
Производство электроэнергии солнечным светом берет свое начало в 1839 году, когда Эдмон Беккерель (1820–1891) впервые открыл фотоэлектрический эффект. Потребовалось еще столетие, прежде чем исследователи поняли этот процесс на атомном уровне, который работает подобно твердотельному устройству с кремнием n-типа и p-типа, соединенными вместе.
Эффективность солнечных панелей
Коммерческие фотоэлектрические (ФЭ) системы имеют эффективность от 10 до 20 процентов. Из них гибкие панели имеют эффективность лишь в пределах 10 процентов, а твердые панели — около 20 процентов. Технологии многопереходных элементов испытываются, достигая эффективности 40 процентов и выше.
Влияние температуры
Глобальное потепление негативно повлияет на солнечные панели. Исследование Массачусетского технологического института (MIT) показывает, что повышение температуры на один градус Цельсия уменьшает выходную мощность фотоэлектрических панелей на 0,45%. Как и у батареи, тепло также сокращает срок службы солнечных элементов.
Напряжение и соединение элементов
При температуре 25°C (77°F) высококачественная монокристаллическая кремниевая солнечная панель создает напряжение холостого хода (OCV) около 0,60 В. Как и батареи, солнечные элементы можно соединять последовательно и параллельно для получения более высоких напряжений и токов. Температура поверхности при полном солнечном свете, вероятно, повысится до 45°C (113°F) и выше, уменьшая напряжение холостого хода до 0,55 В на элемент из-за более низкой эффективности. Солнечные элементы становятся более эффективными при низких температурах, но при зарядке аккумуляторов ниже температуры замерзания следует быть осторожным. Внутреннее сопротивление солнечного элемента относительно высокое: у коммерческого элемента последовательное сопротивление обычно составляет один Ом на квадратный сантиметр (1 Ом см²).
Контроллеры заряда
Система солнечной зарядки не является полноценной без контроллера заряда. Контроллер заряда получает энергию от солнечных панелей или ветровой турбины и преобразует напряжение таким образом, чтобы оно было пригодным для зарядки аккумулятора. Напряжение питания для 12-вольтового аккумуляторного блока составляет около 16 В. Это позволяет заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы до 14,40 В (6 x 2,40 В/элемент), а литий-ионные – до 12,60 В (3 x 4,20 В/элемент). Обратите внимание, что 2,40 В/элемент для свинцово-кислотных аккумуляторов и 4,20 В/элемент для литий-ионных – это пороги напряжения полного заряда.
Также доступны контроллеры заряда для литий-ионных аккумуляторов для зарядки блоков 10,8 В (3 элемента последовательно). При покупке контроллера заряда соблюдайте требования к напряжению. Стандартное семейство литий-ионных аккумуляторов имеет номинальное напряжение 3,6 В/элемент; литий-железо-фосфатные аккумуляторы – 3,20 В/элемент. Подключайте только те аккумуляторы, для которых предназначен контроллер заряда. Не подключайте свинцово-кислотный аккумулятор к контроллеру заряда, предназначенному для литий-ионных аккумуляторов, и наоборот. Это может поставить под угрозу безопасность и долговечность аккумуляторов, поскольку алгоритмы зарядки и настройки напряжения отличаются.
Солнечные контроллеры
Регулирование и управление потоком энергии солнечных панелей для правильного распределения и защиты энергосистем
Солнечный контроллер Victron BlueSolar MPPT 150V/60A-MC4
Высокопроизводительный солнечный контроллер с технологией MPPT нового поколения, разработанный для применения в системах 12 В, 24 В и 48 В.
Купить
Солнечный контроллер Victron BlueSolar MPPT 100V/20A
Благодаря наличию выхода для нагрузки, BlueSolar MPPT 100/20 может управлять питанием устройств или освещением, а в связке с BatteryProtect — автоматизировать работу даже более сложных систем.
Купить
Солнечный контроллер Victron SmartSolar MPPT RS 450V/200A-MC4
Благодаря максимальному входному напряжению PV до 450 В, току заряда до 200 А, а также встроенным Bluetooth, VE.Can и VE.Direct, эта модель объединяет мощность, интеллект и надежность в одном корпусе.
КупитьВажность правильного выбора контроллера
Более дешевый контроллер заряда производит выходное напряжение только при наличии достаточного освещения. При уменьшении источника света контроллер заряда просто выключается и возобновляет работу, когда восстанавливается достаточный уровень освещения. Большинство этих устройств не могут использовать дополнительную мощность, присутствующую на рассвете и в сумерках, и это ограничивает их применение в идеальных условиях освещения.
Усовершенствованный контроллер заряда отслеживает мощность, измеряя напряжение и регулируя ток для получения максимальной передачи мощности при преобладающих условиях освещения. Это становится возможным благодаря отслеживанию точки максимальной мощности (MPPT). На рисунке 1 показан источник напряжения и тока от солнечного элемента в условиях переменного солнечного освещения. Оптимальная мощность доступна в точке пересечения напряжения, где линия падения напряжения встречается с вертикальной линией питания. MPPT определяет эту точку.
Рисунок 1: Напряжение и ток от источника солнечного элемента при различном солнечном излучении
Методы MPPT
MPPT находит наилучшую точку мощности, которая находится в точке пересечения вертикальной линии электропередач (V x A = W). Верхняя горизонтальная линия получает больше всего света. Ветровые турбины имеют более низкое внутреннее сопротивление, чем фотоэлектрические, и MPPT отличается.
Следует отметить, что не все схемы MPPT функционируют одинаково хорошо. Некоторые из них являются грубыми и не реагируют мгновенно на изменения освещения, что приводит к снижению выходной мощности или ее отключению, если на панель падает тень. Другие системы снижают мощность слишком рано и не используют в полной мере условия низкой освещенности.
Распространенным методом MPPT является метод возмущения и наблюдения (P&O). Схема незначительно увеличивает напряжение и измеряет мощность. Если мощность увеличивается на такую же величину, применяется дальнейшее увеличение напряжения, пока не будет достигнута оптимальная настройка. P&O достигает хорошей эффективности, но может быть вялым и приводить к колебаниям.
Другой метод — это метод инкрементальной проводимости, который вычисляет точку максимальной мощности путем сравнения дельт тока и напряжения. Это требует больше вычислений, но имеет улучшенную способность отслеживания по сравнению с методом P&O. Развертка тока — это метод, который наблюдает за характеристиками тока и напряжения фотоэлектрического массива для расчета точки максимальной мощности.
Особенности соединения панелей
Солнечные панели обычно соединяются последовательно, каждая из них обеспечивает около 20 В в солнечный день. Контроллер считывает общее напряжение цепи, но если одна панель затенена, MPPT теряет эффективность. Современные системы обрабатывают каждую панель или группу панелей отдельно. Это позволяет отслеживать напряжение затененных панелей до 5 В. Недостатком является более высокая стоимость системы.
Безопасность при прямом подключении
Вы можете спросить: «Почему я не могу просто подключить 12-вольтовую солнечную панель напрямую к своему ноутбуку или мобильному телефону?» Это должно работать в принципе, но не рекомендуется. Контроллер заряда преобразует входное постоянное напряжение от солнечной панели или ветровой турбины в правильный диапазон напряжения. При ярком солнечном свете напряжение 12-вольтовой солнечной панели может достигать 40 В, и это может повредить ваше устройство.
Цены на солнечные системы
С 1998 по 2011 год цена на коммерческие фотоэлектрические (ФЭ) системы снижалась на 5–7 процентов ежегодно, и анализ показывает, что падение цен продолжится. Сейчас типичная жилая солнечная установка, способная выдавать 5 кВт, стоит от 4 до 5 долларов США за ватт. Более крупные установки стоят от 3 до 4 долларов США за ватт, а для мегаваттных систем цена еще больше снижается.
Зарядные устройства для обслуживания
Зарядное устройство для обслуживания обычно питается от небольшой солнечной батареи, которая обеспечивает постепенную зарядку аккумулятора в солнечный день. Эти устройства помогают предотвратить сульфатацию свинцово-кислотного аккумулятора во время хранения. Даже небольшой плавающий заряд позволит поддерживать аккумулятор полностью заряженным.
Выберите зарядное устройство для обслуживания, которое переключается в режим контролируемой подзарядки, когда аккумулятор полностью заряжен. Длительная зарядка, даже при низком токе, может перезарядить аккумулятор и способствовать внутренней коррозии. Правильно отрегулированная подзарядка лишь пополняет то, что аккумулятор теряет из-за саморазряда.
