для чего нужен контроллер заряда для солнечной батареи
Солнечный контроллер заряда
Пост опубликован: 8 мая, 2017
Солнечный контроллер заряда – это электронный прибор, отвечающий за заряд аккумуляторной батареи. Устройства различаются по конструкции, мощности, номинальному напряжению, силе тока заряда и принципу действия.
Что это такое
Контроллер заряда является одним из электронных устройств в схеме управления солнечных электрических станций.
Устройство осуществляет контроль за параметрами заряда аккумуляторной батареи и регулирует процесс его выполнения.
Устройство выполняет следующие функции:
Использование контроллеров позволяет продлить срок службы аккумуляторных батарей и автоматизировать работу электрических станций.
Для автоматической и безопасной работы аппараты оснащены различными режимами, при которых способны работать в соответствии с заданными параметрами, а также оснащены средствами и элементами защиты.
К таким элементам относятся:
Виды контроллеров
Существует три принципиально разных по принципу работу, но одинаковых по назначению
PWM контроллер
видов контроллеров заряда аккумуляторных батарей, это:
МРРТ – контроллер. Это наиболее сложные устройства. Данный аппараты эффективны в работе, обладают большим набором настроек и элементам защиты. Использование устройств данного вида позволяет сократить сроки окупаемости солнечных электрических станций.
Принцип действия
Для разных видов контроллеров, приведенных выше, принцип действия следующий:
Инструкция по применению
Прежде чем изучить инструкцию по применению контроллера, необходимо запомнить три параметра, которые необходимо соблюдать при эксплуатации данных электронных устройств, это:
Для успешной эксплуатации прибора необходимо изучить инструкцию по его эксплуатации, которая всегда прилагается к подобным электронным устройствам.
Инструкция информирует потребителя о следующем:
Вот основные из них:
Дается информация по:
В данном разделе сообщается о том как:
Как вариант это может быть:
Рассматривается связь: неисправность – возможная причина неисправности – способ устранения неисправности.
Как сделать своими руками
При необходимости имея представление об электронных приборах, умея работатьпаяльником и способность изготовить печатную плату для монтажа комплектующих, можно изготовить контроллер заряда самостоятельно. Это будет простейший из видов контроллеров, который обладает незначительной мощностью и малым набором регулировок и настроек.
В основу работы подобного устройства заложен принцип – когда напряжение на аккумуляторной батарее достигает установленного уровня, зарядка прекращается, и при снижении напряжения на клеммах аккумуляторов – зарядка возобновляется.
Подобный прибор может быть собран по следующей схеме:
Контроллер заряда собранный по данной схеме будет обладать следующими характеристиками:
Электронные компоненты схемы могут быть заменены на аналоги, без изменения физических свойств.
Для чего нужны и какие бывают контроллеры заряда солнечной батареи?
Среди современных гелиосистем большую популярность приобрели те, что работают автономно и не подключаются к электрической сети. То есть, они функционируют в замкнутом режиме. Например, в рамках энергоснабжения одного дома. В состав подобных систем входят солнечные панели (и/или ветряной генератор), контроллер заряда, инвертор, реле, аккумулятор, провода. Контроллер в этой схеме является ключевым элементом. В этой статье мы поговорим о том, для чего нужен контроллер солнечных батарей, какие бывают разновидности и как выбрать такое устройство.
Для чего нужен солнечный контроллер?
Как уже было сказано, контроллер заряда является ключевым элементом гелиосистемы. Это электронное устройство, работающее на базе чипа, который контролирует работу системы и управляет зарядом аккумулятора. Контроллеры для солнечных батарей не допускают полной разрядки аккумулятора и его излишнего заряда. Когда заряд аккумуляторной батареи находится на максимальном уровне, то величина тока от фотоэлементов уменьшается. В результате подаётся ток, необходимый для компенсации саморазряда. Если аккумулятор чрезмерно разряжен, то контроллер отключит от него нагрузку.
Итак, можно обобщить функции, которые выполняет контроллер солнечных батарей:
Контроллер заряда солнечных батарей
Параметры выбора
На что же следует обратить внимание при выборе контроллера для солнечных батарей? Основные характеристики изложены ниже:
Виды контроллеров
Контроллеры On/Off
Эти модели являются самыми простыми из всего класса контроллеров заряда для солнечных батарей.
Контроллер заряда On/Off для гелиосистем
Модели типа On/Off предназначены для того, чтобы отключать заряд аккумулятора, когда достигается верхний предел напряжения. Обычно это 14,4 вольта. В результате предотвращается перегрев и излишний заряд.
Контроллеры PWM
В поисках решения неполной зарядки аккумулятора в системе с устройствами On/Off были разработаны блоки управления, основанные на принципе широтно-импульсной модуляции (сокращённо ШИМ) заряжающего тока. Смысл работы такого контроллера заключается в том, что он понижает заряжающий ток, когда достигается предельное значение напряжения. При таком подходе заряд аккумулятора доходит практически до 100 процентов. Эффективность процесса увеличивается до 30 процентов.
Контроллер заряда PWM
ШИМ контроллеры заряда для солнечных батарей специалисты рекомендуют применять в тех регионах, где наблюдается высокая активность солнечных лучей. Их часто можно встретить в гелиосистемах маленькой мощности (менее двух киловатт). Как правило, в них работают аккумуляторные батареи небольшой ёмкости.
Вернуться к содержанию
Регуляторы типа MPPT
Контроллеры заряда МРРТ сегодня являются самыми совершенными устройствами для регулирования процесса заряда аккумуляторной батареи в гелиосистемах. Эти модели увеличивают эффективность генерации электричества на одних и тех же солнечных батареях. Принцип работы устройств MPPT основан на определении точки максимального значения мощности.
Контроллер заряда MPPT
Если оценивать работу MPPT по сравнению с PWM, то эффективность функционирования гелиосистемы возрастёт от 20 до 35 процентов. К плюсам также стоит отнести возможность работы при затенении солнечной панели до 40 процентов. Благодаря возможности поддержания высокого значения напряжения на выходе контроллера можно использовать проводку небольшого сечения. А также можно поставить солнечные панели и блок на большее расстояние, чем в случае с PWM.
Вернуться к содержанию
Гибридные контроллеры заряда
В некоторых странах, например, США, Германии, Швеции, Дании значительную часть электроэнергии вырабатывают ветрогенераторы. В некоторых маленьких странах альтернативная энергетика занимает большую долю в энергосетях этих государств. В составе ветряных систем также работают устройства для управления процессом заряда. Если же электростанция представляет собой комбинированный вариант из ветрогенератора и солнечных батарей, то применяют гибридные контроллеры.
Самодельные контроллеры
Люди, которые разбираются в электротехнике, часто сами собирают контроллеры заряда для ветрогенераторов и солнечных батарей. Функциональность подобных моделей часто уступает по эффективности и набору функций фабричным устройствам. Однако в небольших установках маленькой мощности самодельного контроллера вполне достаточно.
Самодельный контроллер заряда для гелиосистем
Схем самодельных контроллеров существует довольно много. Их можно поискать на соответствующих форумах в сети. Здесь следует сказать лишь о некоторых общих требованиях к такому устройству:
Некоторые особенности контроллеров заряда солнечных батарей
В заключение нужно сказать ещё о нескольких особенностях контроллеров заряда. В современных системах они имеют ряд защит для повышения надёжности работы. В таких устройствах могут быть реализованы следующие виды защиты:
На дисплее может также выдаваться сообщение о понижении заряда, предупреждение об отключении питания в нагрузку.
Некоторые модели контроллеров для солнечных батарей имеют таймеры для активации ночного режима работы. Существуют сложные устройства, управляющие работой двух независимых батарей. В их названии обычно есть приставка Duo. Стоит также отметить модели, которые умеют сбрасывать лишнюю энергию на тэны.
Интересны модели, имеющие интерфейс для подключения к компьютеру. Так можно значительно расширить функционал наблюдения за гелиосистемой и управления ей.
Вернуться к содержанию
Советы по выбору контроллера для солнечных панелей.
Добрый день. И так, по предыдущим постам с выбором количества аккумуляторов и инвертора для домашней солнечной электростанции или резервной системы я рассказал. Расскажу теперь о контроллерах для солнечных панелей, о наиболее популярных моделях, сильно крутые и дорогие модели это отдельная история.
Контроллеры продаются двух видов, это ШИМ (или PWM) что означает ШИРОКО-ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ.
ШИМ – контролеры обеспечивают многоуровневый процесс заряда батареи: наполнение, поглощение, выравнивание и подзарядка (поддержание). На первом уровне, при максимально разряженной батарее, происходит прямое подключение солнечных батарей к аккумулятору. Заряд осуществляется максимальным током.
При достижении определённого напряжения происходит переключение на второй уровень с включением режима широтно-импульсной модуляции. Напряжение в системе поддерживается постоянным, а ток заряда постепенно снижается, пропорционально заряду.
На третьем уровне включается режим подзарядки для герметичных батарей, т. к. данные аккумуляторы не требуют выравнивающего заряда. А для жидко-электролитных сначала включается режим выравнивания, а затем режим поддержания. Все это происходит вот по такому графику:
Обращаю ваше внимание, что практически на всех моделях ШИМ контроллеров, есть автоматическое включение-выключение освещения на 12/24V, точнее разъемы под освещение есть, но китайские товарищи последнее время, видать в целях оптимизации расходов эту опцию не ставят, напряжение на контактах есть, но никакой автоматики по включению/выключению нет, контакты сделаны параллельны с контактами подключения АКБ. Так что если вам нужна такая опция, то ищите контроллеры с кнопкой как на фото, это кнопка настройки автоматики включения/выключения освещения.
Да, и в 99% инструкций не написано как этим пользоваться, хотя может быть на китайском и написано, но вот я его не понимаю. В двух словах, вы все подключили, светодиод над кнопкой горит, нажимаете на кнопку и держите 3-5 сек., светодиод начинает моргать, одно включение светодиода, означает один час работы освещения после захода солнца, так что вам нужно просто отсчитать количество морганий и опять нажать кнопку. То есть моргнул 5 раз, нажали кнопку, свет автоматически включится и проработает 5 часов, после чего выключится. Так же есть контроллеры с двумя таймерами, один отслеживает время включения освещения после захода солнца, второй отвечает за включение освещение перед восходом солнца. Например, солнце зашло, освещение поработало 3 часа, выключилось, потом перед восходом солнца скажем за 2 часа (это как запрограммируете) освещение опять включится и выключится когда солнце взойдет.
Старайтесь контроллеры выбирать с дисплеем, это значительно упростит вам использование солнечной электростанции, хоть они и несколько дороже контроллеров с простейшей индикацией на светодиодах. На дисплее отображаются данные по току получаемому от панелей, температуре, заряжаются или уже заряжены АКБ, сколько выработано за день и т. д.
Да и забыл сказать, контроллеры и ШИМ и МРРТ должны находиться в одном помещении с аккумуляторами, так как в них есть температурные датчики. И еще один момент, электроника штука такая, может десятилетиями не ломаться, а может и через пару дней накрыться, так что я порекомендую иметь в запасе парочку ШИМ контроллеров не дорогих, если что то случится они выручат.
Надеюсь, что помог тем кто решил обзавестись солнечной электростанцией и сейчас подбирает оборудование. И будет чаще встречаться такая картинка.
делал самопальный, использую с тепловозными аккумами. Летом на даче штука незаменимая. Хватает на освещение домика, насос, телик и ноутбук)
А какова цена всего комплекта (батареи + оборудование + пусконаладка)?
И главное долговечность какая? Говорят за два года выгорают полностью и аккумы дохнут быстро.
Еще говорят, что зимой все это дело ломается из за перепадов температур.
Ответ на пост «Так и живём. »
Ищу реализатора первого «Солнечного Забора» в России
Гуглил на днях на счет «Солнечного забора» и два первых результата при строгом поиске про мое изобретение и на третьей картинке мой дизайн.
Идея родилась от модных заборов из сотового поликарбоната, который уже сам по себе является подходящим материалом для солнечного коллектора.
Разработана новая более эффективная и экологичная модель «Солнечного Забора». Основа, это прозрачный забор и сотовый поликарбонат, который практически не создает тень и позволяет растениям свободно расти за ним.
В такой забор, на время отопительного сезона можно устанавливать модули солнечных коллекторов и получать бесплатное тепло.
Внутри модуля проходит алюминиевая вентиляционная гофра покрашенная в черный цвет, по которой прокачивается чистый воздух с улицы.
Такая конструкция решает проблему запаха краски, который может возникать при прямом прокачивании воздуха через короба солнечных коллекторов.
50м2 площади забора могут выдавать 10кВт и более тепловой мощности.
Варианты применения:
+ Горячий воздух можно будет подавать в дом в качестве отопления и приточной вентиляции
+ Направить на растопление снега и наледи на дорожках. «Эффект теплотрассы»
+ Можно делать стационарные испарители снега и экономить на его вывозе (Для ЖКХ)
+ Можно послать горячий воздух в баню. «Солнечная баня»
+ Накопление тепла в тепловом аккумуляторе для отопления, с запасом тепла на сутки и более.
+ Конвертация горячего воздуха через теплообменник на нагрев воды для теплого пола и ГВС
+ Подогрев теплицы
Первая реализация
При первой попытке реализации проекта, я ошибочно рассчитывал на частников. Но частнику не улыбается заиметь уникальную достопримечательность и светится в СМИ. Частник, он партизанен по сути.
Думаю, надо искать компании, которым нужен хороший, солнечный пиар.
В первую очередь подойдут компании, которые сами устанавливают солнечные коллекторы и солнечные батареи.
Затем фирмы по проектированию и монтажу вентиляции.
Базы отдыха в которых есть бани.
Любая фирма с офисом в коттедже, где есть забор на южной стороне.
Чем южнее будет объект тем лучше, выше 59°′ северной широты не предлагать)
Пикабу хорош тем, что на несколько тысяч просмотрев всегда найдется специалист в теме.
(Также вы можете переслать ссылку на пост, подходящим знакомым)
Вот так плюсы могут конвертироваться в реализацию инновационных проектов в России.
Расход электроэнергии
По просьбам народа (да, вас подписалось аж больше 50 человек) Рассказываю более детально. Приобрел на Али счётчик электроэнергии.
Мне он стал интересен для вычисления конкретного аппетита энергетических вампиров в квартире. Если честно, лень было высчитывать сколько прибор работает и сколько за это время «скушает» мешают многие режимы работы и время простоя.
Весь интерес вызвал скрин блокнота. Вот он:
Дальше был зарядник от телефона и ноутбука в стадии «висит на розетке»
Дальше пошел теплый пол. Установил инфракрасный теплый пол у родителей. 10 погонных метров «на пробу» паспортное потребление должно было быть 1кВт.ч, а вышло немного иначе. За 9 часов реального времени он проработал два часа и намотал 2,3кВт что вышло в пересчёте на рубли 5,56р. Пол одобрен) сейчас считают сколько метров ещё надо и куда постелить)
А он составил 2,7кВт
Дальше в связи со смертью моего телефона, эксперименты закончились, как и фотографии. Были ещё замеры, но ни фото, ни записей нет. И так долго тянул с написанием, приношу свои извинения. Если кому то что то и дальше интересно, спрашивайте, напишу и опишу как смогу. Но подведу сразу краткий итог. Потребление моей квартиры за прошлый месяц составило чуть больше 800 кВт и я готов за это платить. Комфорт того стоит.
З.ы. Есть ещё идея замерять снова микроволновку в режиме готовки разогрева и лампу для цветов, водонагреватель (в режиме, семья из трёх человек неделю его гоняет) электроинструмент (то что найду на балконе в режиме что хочу то творю) но на это надо время.
Sun is shining!
Законченный объект. 12 Квт.
Ну и сам источник энергии.
ТОП 10 ошибок при постройке СЭС, по результатам осмотра 100 дСЭС
00:49 Установка обыкновенного автомата, вместо корпусного
02:46 Плохая линия до подстанции
04:00 Затенения, неверно рассчитанная площадь под СЭС
05:51 Экономия на конструкции
08:41 Экономия на инсталляторе
10:11 Несоблюдение нормативной документации
10:46 Отсутствие мониторинга
11:15 Экономия на заземлении
11:35 Слишком оптимистичный подход к окупаемости и доходности СЭС
Установка обыкновенного автомата, вместо корпусного
Сотрудники РЭС-а или подрядной организации не сильно заморачиваются, и заводят СИП на клеммы вводного автомата, не используя никаких гильз.
Ну и в некоторых случаях, на помощь приходят уже инсталляторы, которые точно так же забиваю забывают поставить гильзы уже на автоматы за границей опломбировки, поручая хозяевам самостоятельно и регулярно подтягивать контакты.
У меня были заменены абсолютно все автоматы, последний сдался буквально месяц назад. И пострадало даже пару корпусных. Я не проконтролировал, и гильзы мне поставили луженые. В итоге минус один корпусный автомат…
Плохая линия до подстанции
О качестве линий уже слагаются легенды не писал только ленивый.
И даже купив дом возле трансформаторной подстанции (ТП), можно только гадать, сколько десятилетий отслужил тот или иной трансформатор. А если ваш дом в километре от ТП, то надеяться на стабильную генерацию очень оптимистично.
Нужно признать, что это самая трудно устранимая проблема. И приведение линии в порядок может занимать годы. Постепенно ситуация улучшается, и написав обращение в нужные инстанции (в Украине это ДержЕнергоНагляд и НКРЕКП), можно ускорить этот процесс. Лучше всего решать этот момент на этапе повышения мощности, воздействуя на монтажную организацию теми или иными стимулами.
Затенения, неверно рассчитанная площадь под СЭС
И выходит, что приходится ставить панели на земле. Бесспорно, можно построить “парус” из панелей, и его площадь будет соответствовать этим 200 м2.
Но металла на него пойдёт на 5+ К$, и это без работы и расходников. Поэтому строят разнообразные конструкции, обычно двухрядные. И каждый новый ряд увеличивает необходимую площадь под СЭС, во избежание взаимного затенения. А еще строят станции со сменным углом, но расстояние делают как для стационарного, и очень удивляются зимней генерации.
У меня, 39,5 кВт панелей на стационарной конструкции, в среднем занимают 12 соток.
Увы, затенения способны значительно уменьшить генерацию солнечной электростанции по сравнению с прогнозом, и речь идет о десятках процентов.
К сожалению, владельцы обнаруживают это всё обычно постфактум, и порой даже не представляют, какой экономический урон может нанести дерево растущее рядом с СЭС.
Поэтому, перед постройкой СЭС, нужно постараться окинуть свой двор “свежим взглядом”, и поискать все, что может давать тень. Иногда дешевле купить соседний участок, чем мучиться с затенениями на своем.
Экономия на конструкции
Клиент думает, что кто то считал эту конструкцию, и она рассчитана на те панели, что ему предлагают. Но в лучшем случае это калька с какой то конструкции, что была много лет назад у кого то другого. И рассчитана на панели в два раза меньшей площади.
А в стандартном варианте, это минимальный набор, который может удержать панели в первый год. С надеждой, что сильного ветра и снега не будет. А дальше и гарантия кончится…
При постройке СЭС, у людей на самом деле, не такой уж и большой выбор оборудования.
Инвертора могут быть из Европы, по цене 2-3х от Китая, либо Китай, от именитых фирм, или Китай от 2-го и далее эшелонов.
И каждый продавец пытается продать именно то решение, где у него больше прибыль.
У меня стоят инвертора Huawei, уже 4 года, и я до сих пор доволен своим выбором. Обещаются зайти другие лидеры, но на локальном рынке я их не видал пока.
Но, это всё потери и риски, которые вы берёте на себя на много лет вперед. Во первых не стоит нарушать ПУЭ, а во вторых всё можно просчитать, и принять экономически правильное решение.
Переделывать что то потом, очень дорого, и многие оставляют уже всё как есть, увы.
Экономия на инсталляторе
Не популярная мысль, среди владельцев домашних СЭС как впрочем довольно часто и у меня, но Инсталлятор тоже человек.
Но речь идёт именно о Инсталляторах, с большой буквы, которые пришли в этот бизнес не случайно, или по крайней мере в нём давно и развиваются.
Да, можно сэкономить 500 а то и 1000$, выбрав кого подешевле. И позволить ему научиться на вас. Но он уйдет с опытом, а его ошибки останутся уже с вами. Фирмы плодятся как мотыльки, рассказывая о 20-ти летнем опыте в солнечной энергетике, и имея годовалый домен.
Потратьте 5 минут вашего времени на проверку фирмы, попросите договор на обслуживание перед покупкой, спросите за гарантийный талон (отсеется сразу 50%).
У хорошей фирмы должны быть соответствующие инструменты и навыки их использования. Спросите, а что они применяют кроме дрели и шуруповерта. Всё сразу станет на свои места.
А еще, регулярный осмотр солнечной станции крайне желателен.
Ах, да, чуть не забыл. Даже если приехал сам Инсталлятор, стоит всё равно выделить 2-3 дня, пока идет именно стройка СЭС, и монтируются панели. И за каждое хождение по панели, панель сразу снимать. Они не предназначены для этого.
Несоблюдение нормативной документации
Всё оборудование, что вы установили, имеет простые и понятные инструкции, на китайском английском языке. И инвертор, и панели, даже автоматы со счётчиком имеют книжечку с картинками и текстом. Но даже посмотрев на картинки, можно чётко понять, куда и как именно можно монтировать инвертор.
Как нужно монтировать солнечные панели и можно ли на них опираться коленом. С автоматами и счетчиком сложнее, там нужно почитать. Но, если инсталлятор не удосужился сам с ними ознакомиться, стоит с ним распрощаться уже на этом этапе. Потом будет просто дороже. Увы, таких тоже хватает.
Мониторинг способен сэкономить очень много денег, поверьте мне на слово. И мои СЭС на начальном этапе часто падали в ошибку, и владельцы не раз делились болью о неработающей месяц станции. Со временем, становится даже лень посмотреть онлайн мониторинг. А говорить о регулярном походе к счётчику, особенно если станции стоит в селе, да пусть даже на соседней улице, даже не приходится.
Поэтому удалённый мониторинг и вручение его в руки Инсталлятору, снимет много головной боли и быстро окупится.
Экономия на заземлении
Но нужно понимать, что заземление вы делаете ради себя и близких. Просто прошу задуматься.
Слишком оптимистичный подход к окупаемости и доходности СЭС
Я пытаюсь, по мере сил и возможностей донести, что не всё так просто в этом деле. За солнечной станцией нужно следить, делать ей периодическое ТО и прочее.
Многие путают окупаемость солнечной станции и её прибыльность. По мере падения ставок “зелёного тарифа”, и уменьшению срока до конца “зелёного тарифа”, это уже не столько привлекательная инвестиция.
Да, рост цен на э/э развернет этот тренд в другую сторону. Но на данный момент, есть определённые сомнения.
Выводы будут очень скромные:
Только очень прошу, не забудьте воплотить советы на практике.
«Уходя, гаси свет!» СССР, 1987
Художник А. Гусаров
Строение Солнца. Конвективная зона
Пропустила понедельник. Исправляюсь. Сегодня размещу два поста.
Начиная от глубины примерно 200 тыс. км, или со слоя радиусом в 0,7 солнечных радиусов, под видимой поверхностью Солнца (фотосферой), находится конвективная зона, в которой вещество Солнца (плазма) «чувствует себя» довольно свободно и не может не двигаться. В этом слое температура вещества заметно понижается (до 1–2 млн К), поскольку энергия распределяется на всё больший объём плазмы. Механизм лучистого переноса в этом слое не может
справиться с доставкой наружу всей тепловой энергии, выделенной ядром, и на помощь ему приходит другой механизм переноса тепла — конвекция. И если «единицей переноса энергии»
до этого были фотоны, то теперь — гранулы и супергранулы.
Конвекция — перенос тепла вместе с разогретым веществом снизу вверх — самый эффективный способ переноса энергии В СРЕДЕ (то есть в вакууме конвекция не работает). Представьте себе кипящий суп: за счет конвекции вода (жидкая среда) эффективно передает тепло кусочкам овощей. Тепло со дна кастрюли, нагреваемого плитой, распределяется на всю жидкость и достигает её верхних слоев за счет конвекции. Суп кипит. примерно такую картину мы рисуем (еще не наблюдаем, но уже достаточно точно «прощупываем» и просчитываем) в конвективной зоне Солнца.
