Устройство солнечной электростанции
С помощью солнечных батарей можно обеспечить электроэнергией, например, коттедж или дачный домик. Современные реалии таковы, что установить гелиостанцию возможно самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов. Для этого нужно знать, во-первых, из чего состоит устройство преобразования энергии солнца в электричество.
- Фотоэлементы – преобразователи энергии фотонов в электрическую энергию
- Аккумуляторная батарея – накапливает энергию;
- Контроллер – автоматически регулирует заряд аккумулятора, а также регулирует подачу энергии от солнечных панелей;
- Инвертор – преобразует постоянный ток от батареи аккумулятора в переменный ток 220 вольт.
Контроллер заряда солнечной батареи: обзор, разновидности, установка, схема для самостоятельного изготовления
- Инвертор напряжения является отдельным модулем, крепящимся к акб напрямую.
- Создает необходимое напряжение для сети, получая энергию, накопленную акб и преобразует ее в 220 В. Для работы с панелями применяют инверторы гибридного типа.
- С панелью может использоваться более 1 инвертора. Расчет такой: панели мощностью 5 кВт оборудуются одним инвертором. Панели большей мощности требуют установки 2-х и устройств. На каждые 5 кВт желательно ставить еще один инвертор.
- Мощность инвертора должна быть на 25-30% больше совокупной мощности всех находящихся в доме электроприборов. КПД инвертора лучше выбирать на уровне 90 %.
- Главное правило подключения инвертора – кабель, передающий ток, должен быть максимально коротким и иметь самое большое сечение провода. Длина провода между инвертором и панелью должна быть не больше 3-х метров.
- Инвертор желательно располагать рядом с электростанцией.
- Соединения кабеля должно быть надежным, чтобы избежать искрения. Автоматическим выключателем должна быть снабжена цепь постоянного тока.
- При подключении инвертора применяют обвязки гибридного типа для постоянного и переменного тока. Инвертор включается контроллером после зарядки акб.
Подключение солнечной батареи к аккумулятору
Итак, теперь рассмотрим этапы установки солнечных панелей к аккумуляторной батарее, контроллеру и инвертору.
Обычно последовательность подсоединения блоков к оборудованию гелиостанции такая: аккумулятор соединяют с контроллером, последний – с батареями, далее аккумулятор подключают к инвертору и в конце разводят по бытовым приборам, которые будут потреблять энергию от солнечных батарей.
Начнём с подключения аккумуляторной батареи (АКБ) к солнечным панелям. Они подсоединяются не напрямую, а, с одной стороны, через контроллер, и, с другой, посредством инвертора. Первый регулирует режим работы АКБ, второй – занимается преобразованием солнечной энергии в ток.
Какие бывают контроллеры заряда
В серийном выпуске имеются два вида контроллеров заряда для солнечных панелей – PWM и MPPT. У обоих типов есть достоинства и недостатки.
Контроллеры PWM
Устройства с широтно-импульсной модуляцией, или PWM контроллеры, уже считаются устаревшими. В их основе лежит простая ШИМ, который удерживает напряжение на выходе посредством изменения скважности генерируемого им сигнала.
Обычно он снимает напряжение с выходного контура DC-DC преобразователя, тем самым поддерживая на выходе некоторое заранее определенное напряжение (чаще всего 12-14 вольт, однако встречаются модели и с другими параметрами). Импульсы поступают на высокочастотные транзисторные ключи, которые управляют питанием дросселя.
В результате на последнем возникают быстрые подъемы и спады напряжения, амплитуда которых зачастую в несколько раз превышает входные параметры. На выходе напряжение стабилизируется диодом и выравнивается конденсатором.
Контроллеры МРРТ
Принцип работы MPPT практически ничем не отличается от PWM за исключением того, что генерацию импульсов для работы преобразователя выполняет не широтно-импульсный модулятор, а небольшой компьютер, имеющий собственные процессор и память. Он постоянно контролирует напряжение и силу тока как на входе, так и на выходе преобразователя, а также температуру внутренних радиоэлементов.
Благодаря этому достигается максимальная производительность работы солнечных панелей, практически без потерь на рассеивание тепла. Все параметры задаются микропрограммой контроллера.
Аппарат типа МРРТ подходит крупных предприятий и промышленных электростанций, благодаря:
Контроллер заряда: для АКБ от солнечных батарей, mppt контроллер
- Находясь под солнцем, солнечные панели вырабатывают напряжение, которое поступает на контроллер заряда. Он повышает (реже – понижает) входное напряжение до необходимых для заряда аккумулятора пределов и одновременно препятствует его разряду. Напряжение с контроллера заряда поступает на емкую аккумуляторную батарею.
- Использование солнечных панелей без аккумулятора нецелесообразно, так как при небольшом изменении освещенности могут возникать значительные перепады напряжения, которые устройство стабилизировать не в состоянии.
Поиск прибора
Как выбрать контроллер заряда для солнечной батареи для ежедневной эксплуатации? Прежде всего решите, какие источники альтернативной энергии вы будете задействовать. При использовании одновременно как солнечных панелей, так и ветрогенератора, вам понравится гибридный, который позволяет либо задействовать их одновременно, чтобы обеспечить зарядку аккумулятора, либо попеременно.
Подберите себе оптимальное рабочее напряжение для работы вашего оборудования. В качестве накопителя может быть использована свинцово-кислотная аккумуляторная батарея на 12 вольт и 60 ампер-часов из автомобиля. Найти контроллер на это напряжение будет проще всего ввиду их распространенности.
Себе можно приобрести PWM контроллер для солнечной батареи. Он не очень дорогой, а небольшая разница в КПД практически не отразится на скромном хозяйстве. Зато благодаря высокой надежности вы покупаете его раз и навсегда. PWM контроллеры не требуют настройки и дополнительного обслуживания во время эксплуатации.
Как выбрать
При выборе контроллера важно учитывать следующие нюансы.
Напряжение солнечной батареи
Мощность солнечной батареи
Суммарная мощность солнечных батарей, запитываемых через контроллер, не должна превышать его технических характеристик, указанных инструкции по эксплуатации.
Ток заряда
Выбирая контроллер для солнечно электростанции учитывайте, что оптимальный ток подачи заряда на аккумуляторную батарею составляет 10% ёмкости АКБ. Зарядка источников для хранения энергии другими параметрами тока приводит к ускоренной деградации пластин, может привести к закипанию электролита.
Контроллер заряда солнечной батареи – важный элемент солнечно электростанции, обеспечивающий её нормальную работу. Задача модуля – распределение потоков электроэнергии, генерируемой солнечными панелями, поддержание стабильного напряжения на выходе, минимизация перезаряда, возникновения внештатных ситуаций.
Для бытовых нужд лучше выбрать контроллеры PWM, он дешевле, проще в обслуживании. Для мощных установок целесообразно купить MPPT-прибор с микроконтроллером. Не рекомендуется устанавливать приборы малоизвестных брендов, так как они не всегда способны обеспечить параметры, соответствующие указанным в инструкции.
