Заряджання за допомогою сонячної енергії, турбіна
Відновлювана енергія та сонячні панелі
Люди, стурбовані станом довкілля, тяжіють до використання відновлюваної енергії. Сонце забезпечує пікову потужність близько 1000 Вт на квадратний метр (93 Вт/кв. фут), а сонячна панель перетворює цю потужність приблизно на 130 Вт на квадратний метр (12 Вт/кв. фут). Енергія збирається в ясний день, коли панель спрямована до сонця. Пил на поверхні та висока температура знижують ефективність.
Сонячні панелі
Надійні та довговічні сонячні панелі для підтримки енергосистеми
Сонячна панель JA Solar Deep Blue 4.0 black Frame 455W
Сучасна двостороння (bifacial) панель на базі N-Type технології з подвійним загартованим склом та чорною рамою, яка поєднує високу ефективність, естетику та тривалий ресурс роботи навіть у складних кліматичних умовах.
Купити
Сонячна панель BlueSolar 330W-24V Poly Victron Energy
Поєднує високу ефективність у хмарні дні, захист від впливу вологи та надійність монтажу, що робить її ідеальним вибором для дач, кемперів, човнів або систем резервного живлення.
Купити
Сонячна панель JA Solar Deep Blue 4.0 600W
Поєднує у собі передові інновації серії Deep Blue 4.0, забезпечуючи надзвичайно високу ефективність, довговічність і стабільну генерацію навіть у складних кліматичних умовах.
КупитиІсторія фотоелектричного ефекту
Виробництво електроенергії сонячним світлом бере свій початок у 1839 році, коли Едмонд Беккерель (1820–1891) вперше відкрив фотоелектричний ефект. Знадобилося ще століття, перш ніж дослідники зрозуміли цей процес на атомному рівні, який працює подібно до твердотільного пристрою з кремнієм n-типу та p-типу, з'єднаними разом.
Ефективність сонячних панелей
Комерційні фотоелектричні (ФЕ) системи мають ефективність від 10 до 20 відсотків. З них гнучкі панелі мають ефективність лише в межах 10 відсотків, а тверді панелі — близько 20 відсотків. Технології багатоперехідних елементів випробовуються, що досягають ефективності 40 відсотків і вище.
Вплив температури
Глобальне потепління негативно вплине на сонячні панелі. Дослідження Массачусетського технологічного інституту (MIT) показує, що підвищення температури на один градус Цельсія зменшує вихідну потужність фотоелектричних панелей на 0,45%. Як і батарея, тепло також скорочує термін служби сонячних елементів.
Напруга та з'єднання елементів
При температурі 25°C (77°F) високоякісна монокристалічна кремнієва сонячна панель створює напругу холостого ходу (OCV) близько 0,60 В. Як і батареї, сонячні елементи можна з'єднувати послідовно та паралельно для отримання вищих напруг і струмів. Температура поверхні при повному сонячному світлі, ймовірно, підвищиться до 45°C (113°F) і вище, зменшуючи напругу холостого ходу до 0,55 В на елемент через нижчу ефективність. Сонячні елементи стають ефективнішими за низьких температур, але під час заряджання акумуляторів нижче температури замерзання слід бути обережним. Внутрішній опір сонячного елемента відносно високий: у комерційного елемента послідовний опір зазвичай становить один Ом на квадратний сантиметр (1 Ом см2).
Контролери заряду
Система сонячної зарядки не є повноцінною без контролера заряду. Контролер заряду отримує енергію від сонячних панелей або вітрової турбіни та перетворює напругу таким чином, щоб вона була придатною для заряджання акумулятора. Напруга живлення для 12-вольтового акумуляторного блоку становить близько 16 В. Це дозволяє заряджати свинцево-кислотні акумулятори до 14,40 В (6 x 2,40 В/елемент), а літій-іонні – до 12,60 В (3 x 4,20 В/елемент). Зверніть увагу, що 2,40 В/елемент для свинцево-кислотних акумуляторів та 4,20 В/елемент для літій-іонних – це пороги напруги повного заряду.
Також доступні контролери заряду для літій-іонних акумуляторів для заряджання блоків 10,8 В (3 елементи послідовно). Під час придбання контролера заряду дотримуйтесь вимог до напруги. Стандартне сімейство літій-іонних акумуляторів має номінальну напругу 3,6 В/елемент; літій-залізофосфатні акумулятори – 3,20 В/елемент. Підключайте лише ті акумулятори, для яких призначений контролер заряду. Не підключайте свинцево-кислотний акумулятор до контролера заряду, призначеного для літій-іонних акумуляторів, і навпаки. Це може поставити під загрозу безпеку та довговічність акумуляторів, оскільки алгоритми заряджання та налаштування напруги відрізняються.
Сонячні контролери
Регулювання та керування потоком енергії сонячних панелей для правильного розподілу та захисту енергосистем
Сонячний контролер Victron BlueSolar MPPT 150V/60A-MC4
Високопродуктивний сонячний контролер з технологією MPPT нового покоління, розроблений для застосування у системах 12 В, 24 В та 48 В.
Купити
Сонячний контролер Victron BlueSolar MPPT 100V/20A
Завдяки наявності виходу для навантаження, BlueSolar MPPT 100/20 може керувати живленням пристроїв або освітленням, а у зв’язці з BatteryProtect — автоматизувати роботу навіть складніших систем.
Купити
Сонячний контролер Victron SmartSolar MPPT RS 450V/200A-MC4
Завдяки максимальній вхідній напрузі PV до 450 В, струму заряду до 200 А, а також вбудованому Bluetooth, VE.Can і VE.Direct, ця модель втілює потужність, інтелект та надійність в одному корпусі.
КупитиВажливість правильного вибору контролера
Дешевший контролер заряду виробляє вихідну напругу лише за наявності достатньої кількості освітлення. При зменшенні джерела світла контролер заряду просто вимикається та відновлює роботу, коли відновлюється достатній рівень освітлення. Більшість цих пристроїв не можуть використовувати додаткову потужність, присутню на світанку та в сутінках, і це обмежує їх застосування в ідеальних умовах освітлення.
Удосконалений контролер заряду відстежує потужність, вимірюючи напругу та регулюючи струм для отримання максимальної передачі потужності за переважаючих умов освітлення. Це стає можливим завдяки відстеженню точки максимальної потужності (MPPT) . На рисунку 1 показано джерело напруги та струму від сонячного елемента за умов змінного сонячного освітлення. Оптимальна потужність доступна в точці перетину напруги, де лінія падіння напруги зустрічається з вертикальною лінією живлення. MPPT визначає цю точку.
Рисунок 1: Напруга та струм від джерела сонячного елемента за різних сонячних променів
Методи MPPT
MPPT знаходить найкращу точку потужності, яка знаходиться в точці перетину вертикальної лінії електропередач (V x A = W). Верхня горизонтальна лінія отримує найбільше світла. Вітрові турбіни мають нижчий внутрішній опір, ніж фотоелектричні, і MPPT відрізняється.
Слід зазначити, що не всі схеми MPPT функціонують однаково добре. Деякі з них є грубими та не реагують миттєво на зміни освітлення, що призводить до зниження вихідної потужності або її вимкнення, якщо на панель падає тінь. Інші системи знижують потужність занадто рано та не використовують повною мірою умови низької освітленості.
Поширеним методом MPPT є метод збурення та спостереження (P&O). Схема трохи збільшує напругу та вимірює потужність. Якщо потужність збільшується на таку ж величину, застосовується подальше збільшення напруги, доки не буде досягнуто оптимального налаштування. P&O досягає хорошої ефективності, але може бути млявим та призводити до коливань.
Інший метод — це метод інкрементальної провідності, який обчислює точку максимальної потужності шляхом порівняння дельт струму та напруги. Це вимагає більше обчислень, але має покращену здатність відстеження порівняно з методом P&O. Розгортка струму — це метод, який спостерігає за характеристиками струму та напруги фотоелектричного масиву для розрахунку точки максимальної потужності.
Особливості з’єднання панелей
Сонячні панелі зазвичай з'єднуються послідовно, кожна з них забезпечує близько 20 В у сонячний день. Контролер зчитує загальну напругу ланцюга, але якщо одна панель затінена, MPPT втрачає ефективність. Сучасні системи обробляють кожну панель або групу панелей окремо. Це дозволяє відстежувати напругу затінених панелей до 5 В. Недоліком є вища вартість системи.
Безпека при прямому підключенні
Ви можете запитати: «Чому я не можу просто підключити 12-вольтову сонячну панель безпосередньо до свого ноутбука чи мобільного телефону?» Це має працювати в принципі, але не рекомендується. Контролер заряду перетворює вхідну постійну напругу від сонячної панелі або вітрової турбіни на правильний діапазон напруги. При яскравому сонячному світлі напруга 12-вольтової сонячної панелі може сягати 40 В, і це може пошкодити ваш пристрій.
Ціни на сонячні системи
З 1998 по 2011 рік ціна на комерційні фотоелектричні (ФЕ) системи знижувалася на 5–7 відсотків щорічно, і аналіз показує, що падіння цін продовжиться. Зараз типова житлова сонячна установка, здатна видавати 5 кВт, коштує від 4 до 5 доларів США за ват. Більші установки коштують від 3 до 4 доларів США за ват, а для мегаватних систем ціна ще більше знижується.
Зарядні пристрої для обслуговування
Зарядний пристрій для обслуговування зазвичай живиться від невеликої сонячної батареї, яка забезпечує поступову зарядку акумулятора в сонячний день. Ці пристрої допомагають запобігти сульфатації свинцево-кислотного акумулятора під час зберігання. Навіть невеликий плавучий заряд дозволить підтримувати акумулятор повністю зарядженим.
Оберіть зарядний пристрій для обслуговування, який перемикається в режим контрольованого підзаряджання, коли акумулятор повністю заряджений. Тривале заряджання, навіть при низькому струмі, може перезарядити акумулятор і сприяти внутрішній корозії. Правильно відрегульоване підзаряджання лише поповнює те, що акумулятор втрачає через саморозряд.
