Разновидности и особенности использования солнечных батарей для зарядки автомобильных аккумуляторов

Рейтинг лучших солнечных панелей для походов и путешествий

MyPads Power Bank 20000 mAh с 6 солнечными батареями

Отличный вариант, который пригодится при длительной поездке или походе. Выходное значение тока составляет 2.1 А. Производится и выпускается в России. Зарядка проводится быстро и без неприятностей.

Средняя цена – 4 270 рублей.

MyPads Power Bank 20000 mAh с 6 солнечными батареями

• Компактное;
• Емкость – 20 000 мАч;
• Красивое исполнение;
• Прочность.

Bron Solar 4.2А BRN-SP-021

Надежное ЗУ, которое пригодится в любой ситуации. Работает полностью на солнечных батареях. Подойдет для зарядки смартфонов, планшетов, часов и т.п. Устройство не занимает много места в багаже и немного весит. Гарантийный срок – 6 месяцев. Поддерживается быстрая зарядка.

Средняя цена – 3 999 рублей.

Bron Solar 4.2А BRN-SP-021

• Компактность;
• Легкая;
• Быстро заряжает телефон;
• Гарантия;
• Эффективность.

INTERSTEP 3 панели 15Вт USB

Мощная модель, которая позволит зарядить смартфон в условиях, где нет электричества и power bank. Панель выполнена из качественных материалов и легко очищает от пыли и грязи. Благодаря этому устройство аккумуляторная батарея восполнит запас даже осенью и весной. Поверхность выполнена в виде сот, что увеличивает коэффициент полезного действия.

INTERSTEP 3 панели 15Вт USB

• Легко очищается от пыли и грязи;
• Поверхность в виде сот;
• Защита от влаги;
• Гарантия длится один год.

Чем замечательны солнечные источники питания

Прежде всего, они отличаются компактностью, прочностью и устойчивостью к влаге. Большую популярность в последнее время приобрели варианты портативного плана — например, такие, как батарея марки S-Freedom. Как правило, повредить солнечные батареи сложно, многие модели перед вводом их в эксплуатацию проходят специальные тесты, которые проверяют возможность их применения в экстремальных условиях.

В условиях яркого солнца одно из таких устройств всегда придет вам на выручку. Кстати, определенные модели позволяют проводить зарядку автоаккумулятора даже в том случае, если он полностью разряжен.

Компактные модели

солнечную панель

Так же появились портативные модели в виде брелока, представляющие собой небольшую фотоэлектрическую панель, используемую как резервный накопитель для экстренных ситуаций. Наиболее эффективна зарядка устройствами, которые имеют минимальную мощность 5 Вт и выше.

Обратите внимание: портативный внешний аккумулятор в виде брелока может подзарядить смартфон не более, чем на 7-15%.

Сегодня в магазинах есть большой выбор внешних аккумуляторов различной мощности. Это может быть зарядное устройство, со встроенными в него солнечными панелями для ноутбука, видеокамеры, очень востребована продукция компании Apple, недавно появились модели, которыми можно заряжать iPhone и iPad.

Универсальным считается довольно мощный внешний аккумулятор мощностью 24W, при помощи которого можно зарядить практически любое мобильное электронное устройство даже, если на улице пасмурно, так как солнечная энергия достигает земной поверхности независимо от погоды.

Установка гелиопанелей на автомобиле

Часто солнечные панели можно встретить в исполнении для установки на крышу автомобиля. Такие модели позволяют получить высокую отдачу и достаточно быструю зарядку. Для этого необходим модуль солнечных батарей, площадь которого примерно один метр квадратный. В местах с жарким климатом и большим количеством солнечных дней некоторые автовладельцы применяют несколько фотомодулей. Они закрепляют их на специальных стойках. В результате на крыше автомобиля находится мобильная электростанция, используя которую вы сможете заряжать аккумулятор.

Такие решения очень популярны в местах, которые удалены от цивилизации. Есть примеры, когда благодаря солнечным панелям из автомобиля убирали генератор. Вместо него зарядка аккумулятора велась от гелиопанели. В результате этого снимается некоторая нагрузка на двигатель и уменьшается расход топлива. Но такие решения не носят массовый характер. Для этого требуется достаточное количество солнечных батарей и наличие солнечного света.

Компактные солнечные батареи могут также размещаться и в салоне. В этом случае они применяются для питания приёмника, телевизора и некоторых других потребителей тока в салоне. Для зарядки автомобильного аккумулятора они не подойдут, а способны лишь освободить его от лишней нагрузки. Если цель в том, чтобы заряжать автомобильный аккумулятор, то потребуется более мощная модель.

При необходимости раскладываете их, подключаете к аккумуляторной батарее и подзаряжаете. Также можно рассмотреть вариант с несколькими компактными модулями. Они соединяются друг с другом, чтобы достичь необходимой выходной мощности.

Практически все современные солнечные батареи для автомобильных аккумуляторов предлагают для подключения два варианта:

• С помощью клемм напрямую к аккумулятору;
• Через прикуриватель.

В любом случае обязательно ознакомьтесь с инструкцией производителя батареи. Неправильное подключение может повредить, как саму батарею, так и электрооборудование автомобиля.

Крыша авто

Недостатком этого варианта является необходимость как-то фиксировать панели на крыше, поскольку они имеют относительно небольшой вес и могут быть сдвинуты или сброшены обычным порывом ветра. При движении проблема многократно возрастает, так как встречный поток воздуха создает значительное давление и может сорвать панели. Во время движения есть риск не сразу заметить этот момент, что вынудит разворачиваться и ехать на поиски.

Кроме того, светочувствительные элементы, расположенные на крыше автомобиля, в городских условиях легко могут стать добычей для асоциальных личностей, что также осложняет монтаж в этом удобном, но слишком открытом месте.

Приборная панель

Верхняя плоскость приборной доски удобна для размещения солнечной панели подходящего размера. Устройство находится внутри салона, что обеспечивает ему защиту от атмосферных проявлений или посягательств нечистых на руку граждан.

Дополнительным удобством является возможность присоединения к прикуривателю или соответствующим клеммам, что гораздо удобнее, чем при установке панелей на крыше, когда с проводами возникает небольшая проблема. Можно заряжать аккумулятор как на стоянке, так и во время движения без принятия дополнительных мер для усиленной фиксации устройства.

Еще одним недостатком является возможность получения эффективного солнечного потока только при определенном направлении движения или расположении машины во время стоянки. Если направление движения не совпадает с положением солнца, эффективность работы панелей резко падает. Несмотря на заявления производителей о способности работать в пасмурную погоду, устройство заметно теряет производительность при ограничении доступа к прямому потоку света.

Как выбрать портативную «солнечную» зарядку или внешний аккумулятор?

Давайте теперь разберемся, какие характеристики необходимы для «выживания» в условиях жаркого лета

На что же следует обратить внимание в первую очередь?. Водонепроницаемость

Брызги летнего дождя или неаккуратно брошенное рядом влажное полотенце способны убить любой гаджет, поэтому самый главный пункт — водостойкость.

Совместимость с различными гаджетами

Ipad, смартфон на Android, любимая мыльница — и всё с разными интерфейсами. Таскать за собой три разных девайса для подзарядки не очень удобно. Поэтому наш выбор — модели с расширенной совместимостью.

Вы же не хотите таскать за собой мини-электростанцию, верно? Чем более гибкой, тонкой и эргономичной будет зарядка, тем лучше

Особенное внимание обратите на модели именно «гибкие» — такой девайс не сломается, упав на землю

Экономить или нет? Вопрос сложный, зависит от ваших финансовых возможностей. В нашем топе представлены оптимальные варианты по соотношению «цена/качество». В любом случае, вряд ли стоит платить за внешний акк больше 2000 руб, а за солнечную зарядку для ноутубка больше 7500 руб (хотя одну премиум-модель мы все-таки рассмотрим ниже). Но и ноунейм модели за 300 руб также не советуем.

Тип устройства	Компактность	Функция накопления заряда	Низкая цена	Совместимость с ноутбуками
Зарядное устройство	—	—	—	+
Внешний аккумулятор	+	+	+	—

Мы выбрали для вас 5 лучших моделей в разных категориях:

• универсальная зарядка на солнечных батареях
• мощная зарядка на солнечных батареях для ноутбука
• внешний аккумулятор-накопитель солнца для телефона
• зарядка на солнечных батареях в форме рюкзака.

Несколько полезных рекомендаций

Перед приобретением важно понимать, что за короткое время зарядить АКБ автомобиля с помощью солнечного источника питания не удастся, даже если у вас есть батарея, имеющая показатель мощности 40 Ватт. Время, в течение которого аккумулятор полностью зарядится, в данном случае, обычное

Оно такое же, как при использовании стандартных зарядных устройств. Минимальный срок зарядки — от 9 до 11 часов. Чаще всего солнечные АКБ приобретаются именно с той целью, чтобы подзарядить батарею автомашины в экстренном порядке, что немаловажно при поездках на далекие расстояния.

Как уже было сказано, солнечную систему больших размеров и высокой мощности часто устанавливают на крышу автомашины. Но есть и более компактные варианты, которые поместятся, к примеру, на приборной панели. Они предназначены для того, чтобы немного разгрузить АКБ, питая приемник, телевизор или другие приборы в салоне.

Важно перед покупкой внимательно осмотреть товар на предмет надежности корпуса. Не стоит вестись на слишком дешевые китайские панели из хлипкой и легкой пластмассы, которая легко расплавляется, если на нее действует прямой солнечный свет

Зарядка аккумулятора от солнечной батареи примечательна тем, что не отличается большой силой тока. Это отличает ее от стандартных зарядных устройств. Показатель тока у солнечной панели максимум 2 Ампера, так что риска перезарядить аккумулятор нет. Зарядка будет осуществляться медленно, но надежно и безопасно, а в это время вы сможете спокойно отдыхать, не беспокоясь о том, что может случиться перезаряд.

Основные характеристики

• телефоны;
• GPS навигаторы;
• видеокамеры;
• смартфоны;
• фотоаппараты;
• эхолоты;
• пальчиковые батареи и т. д.

Возьмите на заметку: чтобы зарядить более энергоемкие мобильные электронные устройства, такие как планшет, нетбук, нужна будет мощность 10,5 Вт и выше.

Для зарядки ноутбука или использования в компании туристов, лучше всего использовать модели Travel charger, имеющие мощность 24 W и выше, при помощи которого можно одновременно зарядить нескольких телефонов.

Если компания небольшая и смартфонов всего 2-3 штуки, то достаточно внешнего аккумулятора на 5-7 Ватт. Если погода пасмурная, то дополнительно может использоваться внешнее устройство, такое как Power Bank в качестве промежуточного аккумулятора, чтобы энергоемкие устройства заряжались равномерно.

Установка гелиопанелей на автомобиле

Часто солнечные панели можно встретить в исполнении для установки на крышу автомобиля. Такие модели позволяют получить высокую отдачу и достаточно быструю зарядку. Для этого необходим модуль солнечных батарей, площадь которого примерно один метр квадратный. В местах с жарким климатом и большим количеством солнечных дней некоторые автовладельцы применяют несколько фотомодулей. Они закрепляют их на специальных стойках. В результате на крыше автомобиля находится мобильная электростанция, используя которую вы сможете заряжать аккумулятор.

Такие решения очень популярны в местах, которые удалены от цивилизации. Есть примеры, когда благодаря солнечным панелям из автомобиля убирали генератор. Вместо него зарядка аккумулятора велась от гелиопанели. В результате этого снимается некоторая нагрузка на двигатель и уменьшается расход топлива. Но такие решения не носят массовый характер. Для этого требуется достаточное количество солнечных батарей и наличие солнечного света.

Компактные солнечные батареи могут также размещаться и в салоне. В этом случае они применяются для питания приёмника, телевизора и некоторых других потребителей тока в салоне. Для зарядки автомобильного аккумулятора они не подойдут, а способны лишь освободить его от лишней нагрузки. Если цель в том, чтобы заряжать автомобильный аккумулятор, то потребуется более мощная модель.

При необходимости раскладываете их, подключаете к аккумуляторной батарее и подзаряжаете. Также можно рассмотреть вариант с несколькими компактными модулями. Они соединяются друг с другом, чтобы достичь необходимой выходной мощности.

Практически все современные солнечные батареи для автомобильных аккумуляторов предлагают для подключения два варианта:

• С помощью клемм напрямую к аккумулятору;
• Через прикуриватель.

В любом случае обязательно ознакомьтесь с инструкцией производителя батареи. Неправильное подключение может повредить, как саму батарею, так и электрооборудование автомобиля.

Крыша авто

Недостатком этого варианта является необходимость как-то фиксировать панели на крыше, поскольку они имеют относительно небольшой вес и могут быть сдвинуты или сброшены обычным порывом ветра. При движении проблема многократно возрастает, так как встречный поток воздуха создает значительное давление и может сорвать панели. Во время движения есть риск не сразу заметить этот момент, что вынудит разворачиваться и ехать на поиски.

Кроме того, светочувствительные элементы, расположенные на крыше автомобиля, в городских условиях легко могут стать добычей для асоциальных личностей, что также осложняет монтаж в этом удобном, но слишком открытом месте.

Приборная панель

Верхняя плоскость приборной доски удобна для размещения солнечной панели подходящего размера. Устройство находится внутри салона, что обеспечивает ему защиту от атмосферных проявлений или посягательств нечистых на руку граждан.

Дополнительным удобством является возможность присоединения к прикуривателю или соответствующим клеммам, что гораздо удобнее, чем при установке панелей на крыше, когда с проводами возникает небольшая проблема. Можно заряжать аккумулятор как на стоянке, так и во время движения без принятия дополнительных мер для усиленной фиксации устройства.

Еще одним недостатком является возможность получения эффективного солнечного потока только при определенном направлении движения или расположении машины во время стоянки. Если направление движения не совпадает с положением солнца, эффективность работы панелей резко падает. Несмотря на заявления производителей о способности работать в пасмурную погоду, устройство заметно теряет производительность при ограничении доступа к прямому потоку света.

Требования к аккумуляторам

Если стоит задача приобрести АКБ, следует подготовиться к покупке. Для этого изучаются требования к аккумуляторным батареям:

• прибор должен выдерживать достаточное количество циклов полной зарядки и разрядки;
• следует подбирать малообслуживаемые или совсем необслуживаемые АКБ, т.к. в процессе их эксплуатации не всегда есть возможность производить регулярный осмотр и проверку работоспособности;
• рекомендуется устанавливать только те модели аккумуляторов для солнечных батарей, которые характеризуются небольшим током самозаряда;
• устойчивость к негативным внешним факторам, в частности, к высоким и низким значениям температур.

Есть требования и к эксплуатации аккумуляторов. Например, глубокая разрядка и зарядка от солнечной батареи способствует сокращению срока службы АКБ.

Как работает TP4056

Если посмотреть на саму плату, то мы увидим, что она имеет чип TP4056 наряду с несколькими другими компонентами, представляющими для нас интерес.

На плате один красный и один синий светодиод. Красный загорается, когда он заряжается, а синий — при полной зарядке. Также есть мини-USB-разъем для зарядки аккумулятора от внешнего USB-зарядного устройства. Еще есть также два места куда вы можете припаять свою собственную зарядную единицу. Эти места отмечены как IN- и IN +.

Мы будем использовать их для питания этой платы. Батарея будет подключена к этим двум точкам, обозначенным как BAT + и BAT-. Плата требует входного напряжения от 4,5 до 5,5 В для зарядки аккумулятора.

Статьи и уроки по тегам

Arduino
Raspberry
Python
C++
Android
PHP
Javascript
VSC
IFTTT
Blynk
Bluetooth
Git
Роботы
Умный дом
Аудио
Датчики
Свет
Моторы

На рынке доступны две версии этой платы. Один с модулем защиты от разряда батареи и один без него. Обе платы имеют ток зарядки 1А и отключении по завершении.

Кроме того, один с защитой отключает нагрузку, когда напряжение аккумулятора падает ниже 2,4 В, чтобы защитить батарею от слишком низкого тока (например, в пасмурный день), а также защищает от перенапряжения и обратной полярности (обычно уничтожает себя вместо батареи), однако, пожалуйста, проверьте, правильно ли вы всё подключили в самый первый раз.

Особенности

На современном рынке аккумуляторов для гелиосистем имеется огромное количество видов и моделей. Среди них отыскать правильный вариант сможет даже самый взыскательный потребитель.

Все версии объединяются единством задач, которые выступают в качестве особенностей:

• накопление энергии Солнца в течение дня;
• использование накопленной энергии в темное время суток;
• поддержание электросети в пиковые моменты;
• возмещение недостатка электроэнергии в пасмурную погоду.

В общей сложности солнечные аккумуляторы созданы выполнять две основных функции. Первым делом они собирают преобразованную энергию Солнца. Также они могут отдавать собранную энергию. Солнечные накопители позволяют собрать абсолютный максимум электроэнергии и распределить его правильно. Это они позволяют сделать бесперебойным электроснабжением Солнца.

О солнечных батареях для зарядки аккумулятора автомобиля

Часто водителям приходится сталкиваться с тем, что батарея автомобиля начинает разряжаться, когда этого вовсе не ожидаешь. Такое может случиться вследствие разных факторов. Например, водитель оставил магнитолу в рабочем состоянии или не выключил фары, уходя из гаража, и аккумулятор сел за ночь. Кроме этого, холодная погода может стать естественным фактором, из-за которого АКБ плохо держит заряд и теряет свою емкость. Бывает и так, что «прикурить» один автомобиль от другого не получается — если вы оказались в глухой и безлюдной местности. Любая поездка на далекое расстояние может преподнести такой неприятный сюрприз, когда вы этого не ожидаете. Чтобы автомобилисту не оказаться без источника питания в критических условиях, было изобретено такое приспособление, как солнечная батарея для зарядки автомобильного аккумулятора.

Чем замечательны солнечные источники питания

Прежде всего, они отличаются компактностью, прочностью и устойчивостью к влаге. Большую популярность в последнее время приобрели варианты портативного плана — например, такие, как батарея марки S-Freedom. Как правило, повредить солнечные батареи сложно, многие модели перед вводом их в эксплуатацию проходят специальные тесты, которые проверяют возможность их применения в экстремальных условиях.

В условиях яркого солнца одно из таких устройств всегда придет вам на выручку. Кстати, определенные модели позволяют проводить зарядку автоаккумулятора даже в том случае, если он полностью разряжен.

Уровни мощности и напряжения солнечных источников питания

Выбрать солнечный источник питания для автомобиля просто, и процесс мало чем отличается от выбора обычного аккумулятора:

• Показатель уровня напряжения — как минимум 13 В, потому что U (в случае, если зарядка АКБ полная), показывает около 12,7 Вольт.
• Мощность источника питания. Бывают портативные панели для зарядки аккумулятора с выходным U 12 вольт и показателем мощности 7 Вт. Соответственно, уровень тока у этой АКБ будет небольшим, примерно полампера. Мощность — условный критерий при инсоляции от солнца в количестве 1000 Ватт на один квадратный метр. Даже если солнце будет светить ярко, при условии нагрузки ток будет составлять меньше 0,3 ампера (от солнечной панели в 7 Вт и 12 В).

Если все правильно рассчитать, окажется, что аккумулятор автомобиля при таких условиях будет стоять на зарядке очень долго: около 100 часов, а может и больше. Следовательно, солнечной панели мощностью 7 Вт вам точно будет недостаточно. И не стоит прислушиваться к заявлению особенно назойливых рекламщиков или продавцов по поводу того, что этого показателя хватит. Для того чтобы полноценно зарядить аккумулятор в максимально короткое время, вам понадобится солнечная панель, как минимум, в 40 Вт мощности.

Также вам понадобится приобрести подходящий кабель и несколько зажимающих устройств- «крокодилов» для правильного подсоединения к аккумулятору автомашины. Схема подсоединения проста: либо через вилку к прикуривателю, либо «по прямой», на клеммы АКБ. Зажим и кабель не всегда входят в основную комплектацию поставки. Чаще всего они покупаются отдельно, либо можно сделать их для вашей батареи своими руками. Кстати, солнечные панели Freedom — одни из немногих, которые укомплектованы и кабельными шнурами, и «крокодилами».

Нужен ли контроллер?

Многие водители, которые серьезно заинтересовались приобретением солнечных панелей для автомобильного аккумулятора, спрашивают, насколько целесообразно будет купить контроллер уровня заряда.

Все зависит от того, для какой цели вам нужна солнечная панель. В случае ее покупки только для того, чтобы подстраховаться, не подсоединяя надолго к АКБ автомобиля, контроллер покупать непринципиально. Если же планируется длительный отдых, и вам не хочется ежедневно запускать мотор для подзарядки панели от него, ее можно как раз присоединить к контроллеру и поставить на крышу автомашины. В этом случае можно не заводить мотор на протяжении всего периода отдыха, слушать в машине музыку, а аккумулятор будет постоянно заряжаться от солнечной панели, которая стоит на крыше.

Контроллер помогает предотвратить перезарядку панели, или же, напротив, ее глубокий разряд. Оптимальный показатель тока для работы контроллера — 10 Ампер.

Несколько полезных рекомендаций

Перед приобретением важно понимать, что за короткое время зарядить АКБ автомобиля с помощью солнечного источника питания не удастся, даже если у вас есть батарея, имеющая показатель мощности 40 Ватт. Время, в течение которого аккумулятор полностью зарядится, в данном случае, обычное. Оно такое же, как при использовании стандартных зарядных устройств. Минимальный срок зарядки — от 9 до 11 часов. Чаще всего солнечные АКБ приобретаются именно с той целью, чтобы подзарядить батарею автомашины в экстренном порядке, что немаловажно при поездках на далекие расстояния.

Как уже было сказано, солнечную систему больших размеров и высокой мощности часто устанавливают на крышу автомашины. Но есть и более компактные варианты, которые поместятся, к примеру, на приборной панели. Они предназначены для того, чтобы немного разгрузить АКБ, питая приемник, телевизор или другие приборы в салоне.

Важно перед покупкой внимательно осмотреть товар на предмет надежности корпуса. Не стоит вестись на слишком дешевые китайские панели из хлипкой и легкой пластмассы, которая легко расплавляется, если на нее действует прямой солнечный свет.

Зарядка аккумулятора от солнечной батареи примечательна тем, что не отличается большой силой тока. Это отличает ее от стандартных зарядных устройств. Показатель тока у солнечной панели максимум 2 Ампера, так что риска перезарядить аккумулятор нет. Зарядка будет осуществляться медленно, но надежно и безопасно, а в это время вы сможете спокойно отдыхать, не беспокоясь о том, что может случиться перезаряд.

Качественные модели солнечных батарей

Уже упоминавшаяся в статье марка S-Freedom всегда выпускается со всеми необходимыми аксессуарами. Линейка представлена моделями, имеющими мощность 40, 65, 80 и даже 120 Вт. Чем выше показатель мощности, тем больше будет скорость зарядки.

Солнечные источники питания фирмы Sunsei — тоже хороший вариант. Например, портативная панель SE-500 идет в комплектации с влагоустойчивым чехлом и штативом, на который она надежно устанавливается. Такая АКБ может питать аккумулятор автомашины в течение нескольких часов при заглушенном моторе. В комплект входят клеммы и вилка для автоприкуривателя. Мощность у нее небольшая, но всегда есть возможность размещения на крыше нескольких батарей.

Канадская панель SunForce отличается оборудованием более высокой мощности — при 150 Ватт сила тока составляет 8,7 А. В комплектацию входят контроллер, вилка и клеммы. Панель прекрасно помещается на крыше автомашины или даже небольшой яхты. Эта модель отличается тем, что может работать в условиях туманной и дождливой погоды.

Панель ТСМ 15-F — портативная и удобная разновидность с гибким, но прочным корпусом. Уровень мощности — 15 Ватт при токе в 1 Ампер. Удобна в транспортировке и размещении, фиксация надежная и крепкая.

Таким образом, солнечная батарея для зарядки аккумулятора, без сомнения, полезное и нужное устройство, которое всегда может помочь автомобилисту в непростых условиях дороги. Если у вас установлено такое устройство на крыше авто, оно всегда окажется полезным в пути. Конечно, придется быть готовым к тому, чтобы постоянно следить за тем, как конструкция закреплена на крыше. Особенно, если панелей несколько. Для того чтобы солнечная АКБ прослужила гораздо дольше, стоит приобретать товар только у проверенных производителей и обращать особое внимание на прочность материала, из которого изготовлен корпус.

Солнечные батареи своими руками. Подбор оборудования для солнечных электростанций

О том, что такое солнечные батареи, как рассчитывать количество фотоэлектрических элементов и какие разновидности полупроводниковых ячеек можно использовать при строительстве солнечных электростанций, мы рассказывали в первой части данной статьи. Сегодня же мы поговорим о том, какое еще оборудование должно входить в комплект домашней автономной системы электроснабжения и как выбирать оптимальный для вашего дома солнечный инвертор, аккумулятор и контроллер.

Выбор контроллера

Солнечный контроллер, подключенный к солнечным батареям и аккумулятору, обеспечивает своевременную подзарядку аккумуляторной батареи (АКБ), защищает ее от преждевременной деградации и выполняет следующие функции:

• Автоматическое подключение АКБ к фотоэлектрическим модулям для подзарядки.
• Автоматическое отключение аккумулятора от фотоэлектрических панелей (ФЭП) при достижении максимального уровня зарядки (защита аккумулятора от перезаряда).
• Автоматическое отсоединение АКБ от потребителей электроэнергии при достижении недопустимого уровня разряда (защита аккумулятора от глубокого разряда).
• Повторное подключение нагрузки к аккумулятору при восполнении уровня его заряда.

Контроллер способен автоматически отключать нагрузку, подключаемую на выход «Load» устройства. К этому выходу подключаются маломощные потребители постоянного тока (светодиодные лампы).

Все потребители переменного тока (бытовые электроприборы, электроинструмент и т. д.) не имеют прямого подключения ни контроллеру, ни к солнечным панелям. Они через инвертор подключаются к аккумуляторной батарее.

При такой схеме подключения от глубокого разряда аккумулятор защищается не контроллером, а инвертором. К вопросам переразряда АКБ и способов защиты от него с помощью солнечного инвертора мы вернемся чуть позже.

Разновидности контроллеров

Основная задача солнечного контроллера состоит в том, чтобы обеспечивать режимы зарядки аккумуляторной батареи (силу тока и уровень напряжения), соответствующие типу АКБ и ее состоянию. Простейший контроллер типа «on-off» способен выполнять лишь 2 операции: автоматически включать или отключать аккумулятор от фотоэлектрических панелей. Но простейшие устройства активно вытесняются с рынка более продвинутыми контроллерами. Наиболее популярны сегодня контроллеры двух типов: ШИМ (PWM) – устройства широтно-импульсной модуляции, и МРРТ – устройства отслеживания точки максимальной мощности. Рассмотрим особенности перечисленных контроллеров.

Контроллеры типа «on-off»

Рассмотрим рабочий цикл простейшего контроллера типа «on-off», который подключен к автомобильному аккумулятору – 12 В. Когда напряжение аккумулятора упадет ниже номинала, а напряжение СБ достигнет зарядных значений, контроллер подключит аккумулятор к солнечной батарее. В этот момент начнется процесс зарядки АКБ (накопления), который будет продолжаться, пока напряжение на аккумуляторе не вырастет до 14,4 В. Определив, что напряжение на клеммах АКБ достигло указанного значения, контроллер отключит аккумулятор от солнечных батарей. Затем цикл повторится. Контроллер типа «on-off» не позволяет полностью зарядить аккумуляторную батарею, ведь для полного заряда на ее клеммы необходимо подавать напряжение – 14,4 В, в течение нескольких часов (этот период называется стадией абсорбции). Максимальный уровень зарядки при таком цикле не превысит 60–70%, а регулярный недозаряд приведет к значительному сокращению срока службы АКБ. Как видим, недостатки контроллеров типа «on-off» – налицо.

Контроллеры ШИМ

Контроллеры ШИМ позволяют заряжать АКБ на 100% благодаря оптимизированному рабочему циклу, который подразделяется на 4 стадии.

1. На начальной стадии зарядки аккумулятор получает всю мощность, генерируемую фотоэлектрическими панелями.
2. Стадия накопления характеризуется постепенным ростом напряжения на клеммах АКБ. Накопление заряда осуществляется при постоянной силе тока.
3. Когда напряжение на клеммах АКБ достигнет своего максимального значения, контроллер переведет зарядные параметры в режим абсорбции. Подаваемое напряжение на этой стадии остается постоянным, а зарядный ток постепенно уменьшается. Это позволяет аккумулятору накопить максимальное количество энергии, избежав перегрева и закипания.
4. Уравновешивающий заряд (режим float). На этой стадии аккумулятор поддерживается в заряженном состоянии.

Параметры зарядного тока и напряжения устанавливаются контроллером автоматически.

У контроллеров отключение нагрузки происходит при 11,2 В, повторное подключение – 12,5 В. Заряд идет до 14,4 В максимальным током, потом начинается ограничение на этом напряжении ШИМ. После стадии насыщения напряжение снижается до 13,7 В (стадия поддержки float).

ШИМ контроллеры рекомендуется использовать в системах с небольшой мощностью солнечных батарей (ориентировочно: от 100 Вт до 500 Вт). Это условие вполне соответствует параметрам домашних фотоэлектрических панелей. Контроллеры ШИМ постепенно вытесняются с рынка более совершенными устройствами МРРТ, изначально создаваемыми для мощных солнечных батарей.

MPPT при мощностях СБ менее 500 Вт применять не всегда имеет смысл (хотя, это вопрос спорный: бывают случаи когда это можно и нужно делать). Тенденции развития контроллеров таковы, что скоро ШИМ контроллеры будут вытеснены MPPT даже на малых мощностях.

Контроллеры МРРТ

Алгоритм работы контроллеров МРРТ следующий: устройство в реальном времени отслеживает параметры электрического тока на выходе из солнечной батареи, определяя значения в паре ток-напряжение, при которых мощность, получаемая от фотоэлектрических панелей, будет максимальна. Одновременно контроллер отслеживает стадию зарядки аккумулятора и подает на его клеммы ток с необходимыми параметрами.

Автоматическое определение точки максимальной эффективности заряда помогает увеличить коэффициент использования солнечной энергии на 20-30%. Контроллеры МРРТ позволяют подключать к системе солнечные батареи, номинальное напряжение которых значительно выше напряжения АКБ. Это гарантирует, что даже в пасмурную погоду напряжение СБ будет превышать зарядное напряжение аккумулятора. То есть в солнечный день контроллер будет автоматически понижать высокое входное напряжение, а при недостатке света солнца АКБ будет заряжаться за счет запаса по напряжению СБ.

Для того чтобы правильно выбрать контроллер для той или иной солнечной электростанции, необходимо знать характеристики источника тока и аккумулятора. Но есть по этому поводу и общие рекомендации, разработанные производителями:

• Контроллеры МРРТ, учитывая их сравнительно высокую стоимость, следует использовать при мощности солнечных батарей – от 500 Вт и выше (это будет экономически целесообразно).
• Контроллер ШИМ подойдет для солнечных батарей небольшой мощности, у которых номинальное напряжение соответствует номиналу АКБ (для 12-ти вольтовых АКБ подходят панели с номиналом 17-22 В, а для 24-ти вольтовых АКБ – панели номиналом 34-45 В).
• Контроллер МРРТ разработан для СБ, напряжение которых гораздо выше напряжения АКБ (это позволяет создавать запас напряжения и обеспечивать заряд аккумулятора даже в пасмурную погоду).

Недостаток мощности в системах, работающих на контроллерах ШИМ, можно компенсировать установкой дополнительной солнечной панели. Это может быть дешевле, чем установка более производительного контроллера МРРТ.

По поводу преимуществ MPPT перед ШИМ: не всегда и не везде они есть, но в большинстве случаев добавка к выработке будет. Нужно только смотреть – стоит ли такая добавка больше, чем разница в стоимости MPPT и ШИМ контроллера.

Выбор аккумулятора

Выбирая аккумуляторы для солнечных батарей, пользователи FORUMHOUSE руководствуются разными соображениями:

• Те, у кого есть средства и возможности, приобретают долговечные и дорогостоящие щелочные аккумуляторы – никелево-кадмиевые (НК) или никелево-железные (НЖ).
• Кто-то приобретает специализированные гелевые батареи, изготовленные по технологии GEL, которые в сравнении с привычными стартерными АКБ служат гораздо дольше, но и стоят дороже.
• Те же, кто предпочитает наиболее доступный вариант, используют стартерные автомобильные АКБ.

Учитывая, что выбор АКБ во многом зависит от реальных возможностей владельца СБ, то давать какие-либо рекомендации в этом плане очень трудно. Но перечислить преимущества и недостатки различных батарей следует.

Кислотные (автомобильные) АКБ

Стартерные АКБ – самые дешевые и доступные для большинства покупателей батареи. Несмотря на довольно внушительную емкость, эти АКБ являются буферными: они изначально рассчитаны на кратковременный неглубокий разряд и быструю подзарядку до полной емкости. Они совершенно не предназначены для работы в условиях циклического режима и глубокой разрядки. Отсюда вытекают недостатки представленных аккумуляторов.

В автомобильных АКБ буферный режим работы! Поэтому в автономке с циклическим режимом работы (неважно – есть 3-х стадийная зарядка или нет её) максимум – год работы, и хана стартерным АКБ. Я основываюсь на опыте очень большого экопоселения, в котором нет электросетей. Более сотни семей пробовали свинцовые АКБ (естественно, начиная со стартерных). Результат всегда один и тот же: при постоянном использовании батареи хватает на год, при сезонном – 2-3 года могут продержаться.

В таблице представлена зависимость напряжения холостого хода от степени разряда свинцово-кислотной батареи.

Таблица дает примерное понимание величины напряжения, при котором следует отключать нагрузку от АКБ (напряжение отсечки). Примерное оно потому, что напряжение аккумулятора, подключенного к нагрузке, всегда ниже напряжения холостого хода батареи. Параметры холостого хода замеряются, спустя несколько часов после отключения нагрузки. Устанавливая напряжение отсечки, лучше руководствоваться рекомендациями производителей АКБ и показаниями контроллера (большинство устройств показывает процент заряженности батареи).

Посмотрите паспорт на свою батарею. Я вчера смотрел информацию о том, какими токами ее можно разряжать и до каких значений.

Щелочные аккумуляторы

Щелочные АКБ рассчитаны на циклический режим работы (что оптимально для автономных систем электроснабжения): они способны постепенно отдавать свою энергию, пока не наступит их полный разряд.

И чем глубже будет разряжена такая батарея, тем большую емкость она наберет во время подзарядки (это называется эффектом памяти).

Заряжать и разряжать щелочной аккумулятор порциями нельзя – только «от и до». Зато при правильной эксплуатации (помимо зарядки/разрядки она подразумевает промывку банок и замену электролита раз в сезон) щелочные АКБ служат по 20 лет.

Существенный недостаток щелочных аккумуляторов состоит в том, что при малых токах они плохо заряжаются или не заряжаются вовсе. Решить подобную проблему можно, правильно рассчитав мощность солнечных панелей и установив подходящий контроллер.

Вывод: если есть такая возможность, то для солнечных панелей лучше приобретать щелочные аккумуляторы.

У нас тут четверть века поселок без централизованного энергоснабжения, и все жители используют аккумуляторы – 12 В. Причем всегда, всеми правдами и неправдами, добывали щелочные (НК и НЖ). У меня сейчас работают десять банок ТНЖ-250 от погрузчика, списанные еще в начале 90-х. В них примерно треть паспортной емкости, но мне этого вполне достаточно, а емкость эта уже много лет не меняется.

Гелевые аккумуляторы

Если недостатки автомобильных аккумуляторов для потребителя неприемлемы, а приобрести подходящий щелочной аккумулятор у него нет возможности, то выбор делается в пользу свинцово-кислотных гелевых батарей. По своим характеристикам они оптимально подходят для автономных систем солнечной и ветровой энергетики, не требуют обслуживания, а срок их службы составляет 10 лет. Недостаток гелевых батарей их высокая стоимость.

Существуют еще литий-железо-фосфатные АКБ (литий-ионные). Они, кстати, признаны самыми лучшими батареями для автономных систем.

Беря во внимание «заоблачную стоимость этих устройств, в самодельных системах их используют лишь единицы.

Расчет емкости аккумуляторов

Рассчитать требуемую емкость аккумуляторных батарей для автономной системы электроснабжения довольно просто. Для этого нам понадобятся следующие исходные параметры:

1. Емкость аккумуляторов (А*ч), которые планируется использовать в системе.
2. Напряжение на рабочих клеммах АКБ (В).
3. Суммарная нагрузка на аккумуляторы (Вт).

Чтобы вычислить параметры АКБ, которая понадобится для вашей системы, емкость аккумулятора и нагрузку на батарею целесообразно перевести в одну систему измерений. То есть Ампер*час нам нужно перевести в кВт*час.

Переводить емкость АКБ в количество энергии принято следующим образом: нужно умножить номинальное напряжение батареи (12 В) на ее паспортную емкость (190А*ч).

12(В) * 190(А*ч) = 2280 Вт*ч = 2,28 кВт*ч.

Расчеты показывают, что одна свинцово-кислотная автомобильная батарея емкостью 190А*ч при разряде сможет отдать примерно 1,14 кВт*ч электроэнергии, разрядившись на 50% (с учетом потерь электроэнергии это значение можно округлить до 1 кВт*ч). Щелочной аккумулятор с аналогичной емкостью (который не боится полного разряда) за один цикл сможет отдать в 2 раза больше электроэнергии.

Стартерные АКБ лучше до конца не разряжать: рекомендую только на 50% от полной емкости.

Много это или мало – все зависит от нагрузки на батарею. Если нагрузка на 12-ти вольтовый аккумулятор емкостью 190 А*ч будет равна 100 Вт, то все потребители, подключенные к батарее, смогут непрерывно работать в течение 10-ти часов. После чего аккумулятору потребуется обязательная подзарядка.

Рассчитывая параметры АКБ, следует соотносить их с техническими характеристиками солнечных панелей и инверторов. Всегда необходимо учитывать неизбежные потери электричества и природные факторы:

• Ток, потребляемый солнечным инвертором без нагрузки – зависит от КПД устройства (если инвертор, подключаемый к 12-ти вольтной АКБ, без нагрузки потребляет 2А, то за 10 часов работы он потребит 20А*ч, или 0,24 кВт).
• Сопротивление проводников.
• Естественное снижение паспортной емкости АКБ в процессе эксплуатации (когда показатель емкости снижается до 60% от первоначальной величины, ресурс батареи исчерпан).
• Потери, отражающие КПД аккумулятора (свинцово-кислотные АКБ в процессе зарядки потребляют примерно на 20% больше электроэнергии, чем потом отдают) – эти потери должны быть учтены при расчете мощности фотоэлектрических панелей.
• Неравномерное количество солнечных дней в разное время года и т. д.

Внимательного расчета требуют аккумуляторы, к которым подключаются приборы с большими пусковыми токами.

В системе с холодильником АБ должна быть емкостью не менее 200-400 А*ч. Такие АБ выдерживают, как минимум, десятки ампер без существенной просадки напряжения.

На практике для расчета емкости АКБ целесообразно использовать онлайн калькуляторы солнечной энергии, учитывающие совокупность перечисленных параметров.

Увеличить емкость можно, используя несколько аккумуляторных батарей, соединенных параллельно.

Если батарей много, то следует использовать последовательно-параллельное соединение.

Выбирая тип соединения АКБ, нельзя выпускать из вида два немаловажных параметра: выходное напряжение контроллера и входное напряжение солнечного инвертора. Они должны соответствовать суммарному напряжению аккумуляторных батарей.

Объединяя несколько аккумуляторов в одну батарею, следует придерживаться еще одного правила.

Нельзя ставить более 4-х групп в параллель, а по-хорошему – не более 3-х. Да, при просадке напряжений «умная» зарядка компенсирует «плохую» батарейку, но процесс старения АКБ во всей батарее подстёгивается: одна «паршивая овца» убивает остальные батарейки.

Раз в месяц желательно тестером проверять емкость всех аккумуляторов. Это поможет вовремя обнаружить испорченный аккумулятор и принять меры для того, чтобы избежать угрозы разбаланса.

Температура в помещении, где установлены аккумуляторы, должна соответствовать определенным значениям. Если, к примеру, щелочные никель-кадмиевые АКБ менее прихотливы (их можно использовать при температурах от -20ºС до +45ºС без потери емкости), то для эксплуатации свинцово-кислотных (СК) аккумуляторов оптимальная температура окружающей среды равна +20ºС. А повышение эксплуатационной температуры герметичных свинцово-кислотных батарей на каждые 10ºС сокращает срок службы АКБ в 2 раза (инструкция по эксплуатации свинцово-кислотных батарей п. 10.10).

Место установки АКБ – в доме, поэтому искал герметичные батареи. Сведения об условиях эксплуатации: обычно при постоянной температуре в 30ºС срок жизни СК АКБ вдвое меньше, чем при 20ºС.

Для того чтобы уберечь аккумуляторы от глубокого разряда в облачные дни, батареи можно периодически подзаряжать от другого источника (от дизельного генератора или ветрогенератора).

Системы автономного электроснабжения, работающие от солнечных панелей и генератора, принято называть гибридными. Гибридные электростанции являются самым оптимальным решением для организации автономного электроснабжения.

Выбор инвертора

Основная функция инвертора заключается в преобразовании стандартного напряжения и постоянного тока аккумуляторных батарей в бытовой переменный ток напряжением 220В. График напряжения на выходе из инвертора имеет синусоидальную форму. И в зависимости от того, какие потребители будут подключены к питанию от СБ, инвертор должен выдавать напряжение либо с правильной синусоидальной формой графика (чистый синус), либо с модифицированным синусом (меандр). Как именно ведет себя график напряжения на выходе из инвертора, зависит от особенностей устройства.

Некоторые электроприборы стабильно работают и на «модифицированном синусе»: электронагреватели, компьютеры, устройства с импульсными источниками питания (определенные модели телевизоров). Опытные пользователи нашего портала рекомендуют приобретать инверторы, дающие на выходе «чистый синус». Форма выходного сигнала указывается в характеристиках устройства.

Выбирая инвертор, следует обращать внимание не только на форму выходного сигнала, но и на мощность устройства.

• Номинальная мощность (рабочая) должна быть на 25-30% выше суммарной мощности постоянно задействованных в работу потребителей.
• Пиковая мощность инвертора должна превышать мощность возможной кратковременной нагрузки на прибор. Речь идет о нагрузке, которая возникнет в случае одновременного включения нескольких потребителей, обладающих большой пусковой мощностью (холодильник, электродвигатель насоса и т. д.).
• В характеристиках инвертора указывается еще и максимальная мощность. Она меньше пиковой, но больше номинальной. Этот параметр обозначает допускаемую кратковременную нагрузку, при которой устройство проработает в течение нескольких минут (5-10 мин) и не выйдет из строя.

Пусковой ток холодильника может не потянуть инвертор, но у меня, к счастью, мощности инвертора вполне хватает. Мощность постоянная – 2,5 кВт, пиковая – 4,8.

КПД инвертора также имеет большое значение при выборе устройства. Он определяет потери электроэнергии во время работы устройства и может варьироваться в следующих пределах: 85-95% (в зависимости от модели). Рекомендуется выбирать устройство с КПД – от 90% и выше. Ведь за инвертор мы заплатим один раз, а за его низкий КПД платить придется постоянно.

Инверторы, подключаемые напрямую к свинцово-кислотным аккумуляторам, должны защищать АКБ от глубокого разряда. В большинство современных инверторов подобная функция встроена. Порог отсечки нагрузки может быть установлен заводом-изготовителем, а может регулироваться пользователем.

Нижний порог отсечки нагрузок от АКБ – 10В-10,5В (в 12-ти вольтовых системах) стандартен По сути, это аварийная защита от глубокого разряда батареи. Теперь про регулируемые настройки: есть инверторы с регулируемыми настройками, есть – без настроек. Бюджетные модели имеют меньше функционала, дорогие – больше. Потребитель сам определяет, что ему больше нужно и по какой цене.

Помимо обычных преобразователей, в системах автономного питания часто используются гибридные и комбинированные инверторы. Комбинированные – способны совмещать функции контроллера и инвертора. Гибридные – позволяют осуществлять питание потребителей как от сети, так и от аккумуляторов.

О сечениях проводников, которые соединяют различные элементы автономной системы электроснабжения, о параметрах защитных устройств и о способах монтажа используемого оборудования вы узнаете в заключительной часте настоящей статьи.

Какими соображениями руководствуются пользователи FORUMHOUSE, выбирая кислотные или щелочные аккумуляторы для автономных систем, вы можете прочитать в соответствующем разделе. О том, как правильно выбрать подходящий контроллер или автономный инвертор для систем, работающих от солнечных батарей, можно узнать, посетив темы нашего сайта, открытые для обсуждений. А о самых популярных способах, позволяющих решить проблему отсутствия электричества, вы узнаете из статьи, основанной на опыте пользователей нашего портала.

Источник https://eco-kotly.ru/solnecnaa-batarea-dla-zaradki-avtomobilnogo-akkumulatora-obzor/

Источник https://batteryk.com/solnechnaya-batareya-dlya-zaryadki-avtomobilnogo-akkumulyatora

Источник https://www.forumhouse.ru/journal/articles/7409-solnechnye-batarei-svoimi-rukami-podbor-oborudovaniya-dlya-solnechnyh-elektrostancij