О солнечных панелях и контроллерах заряда

Получить солярку или бензин от солнца мы не можем, но если у нас электродвигатель, мы можем попробовать получить электричество от солнечных панелей, тем самым восполняя запас "топлива" для работы электродвигателя. Пусть медленно, но лучше чем совсем никак. Пара дней стоянки на якоре может дать ту необходимую энергию которой не хватает чтоб прийти в марину или куда еще требуется шкиперу.

Для начала надо понимать какой количество энергии реально получить от солнечных панелей. Если вы рассчитываете что парочки солнечных панелей вам хватить чтоб запитывать электродвигатель чисто от солнца, то посмотрите на это фото:

Вот такую площадь палубы требуется покрыть солнечными панелями чтоб энергии хватало для безостановочного движения на электродвигателе.

Для парусной лодки это нереально. Ложить солнечные панели там где команда ходит ногами нельзя - они скользкие и это чревато травмами для состава экипажа. Солнечные панели лучше всего размещать на арке над кокпитом:

Там они никому не мешают и не затенены парусами ли еще чем. Затенение панелей приводит к падению их мощности.

В акватории Средиземного моря, Черного моря и на этой широте по всему миру, солнечные панели вырабатывают за солнечный летний день энергии: 6 * <мощность панели>

За пасмурный день множитель будет 4: 4 * <мощность панели>.

Рассмотрим на примере.

Т.е. для моей 250 Вт панели в солнечный день я могу получить примерно 1,5 кВт * ч энергии. В пасмурный день будет примерно 1 кВт*ч. Это подтвержденные практикой цифры. 

В северных регионах эффективность солнечных панелей очень низкая, район Москвы, Санкт-Петербурга, Швеция, Англия и т.д. - там эффективность очень маленькая.

Если вы привыкли считать количество энергии в Ач - начинайте отвыкать. Это совсем не правильно, объясняю почему на живом примере.

В одной стране решили поставить мировой рекорд движения электровелосипеда от одной зарядки. Был выбран стадион, приглашены представители книги Гиннеса, все записывалось официально. Было решено поставить ограничение тока на контроллере электровелосипеда в 4 А. Среднее напряжение батареи было 48В (полный заряд 54В, полный разряд 35В). Если электровелосипед будет потреблять 4А постоянно, то его батареи в 64Ач хватит на 16 часов работы, а скорость при токе 4 А была примерно 30 км/ч. Т.е. по расчетам байк должен был проехать:

30 км/ч * 16 часов = 480 км.

На деле все оказалось совсем не так. С каждым кругом скорость электровелосипеда уменьшалась, при том что ток который забирали с батареи был те же 4А. Дело в том, что при разряде у батареи уменьшается напряжение, а электрическая мощность, как известно, это произведение тока на напряжение. С уменьшением на каждый вольт, уменьшалась электрическая мощность которая подавалась на мотор и байк ехал все медленее. В итоге он проехал всего 360 км вместо расчетных 480 км. 

Т.о., к примеру, ток 1 А при напряжении 10В это не то же самое что 1А при напряжении 12В. В первом случае электрическая мощность будет 10 Вт, а во втором - 12 Вт. Правильно измерять количество энергии не в Ач, а Вт*ч или кВт*ч.

Ссылка на рекорд

Емкость моих сервисный АКБ: 12 В * 100Ач * 2 (их две штуки у меня) = 2400 Вт*ч.

Емкость моих батарей для электродвигателя 48 В * 75 Ач * 2 (тоже две штуки) = 7200 Вт*ч.

Получается, то от одной 250 Вт панели на широте Средиземного моря я смогу зарядить сервисные батареи за 2 солнечных дня либо батареи электромотора за 5 солнечных дней. Считаем по формуле: <количество запасаемой энергии в аккумуляторе Вт*ч> поделить на <количество вырабатываемой энергии за день солнечными панелями> = <к-во дней для заряда>

Для сервисных батарей: 2400 Вт*ч / 1500 Вт*ч = 1,6 дня

Для батарей электромотора: 7200 Вт * ч / 1500 Вт * ч = 4,8 дня

В пасмурную погоду потребуется в 1,5 раза больше времени. В зимние дни выработка энергии будет сильно снижаться.

О контроллерах заряда

Контроллер заряда нужен для того чтобы предотвратить перезаряд аккумулятора выше нормы и для того чтобы получить максимальную мощность от солнечных панелей, которые вырабатывают напряжение и ток разной величины, в зависимости от освещенности.

Есть два типа контроллеров: ШИМ (PWM) и MPPT.

Первый тип проще и дешевле, однако его эффективность не очень высокая, также как и удобство применения в мощных массивах солнечных систем зарядки. Ему требуется входное напряжение немного выше чем напряжение полностью заряженной аккумуляторной батареи, однако напряжение от солнечных панелей часто бывает выше и ниже чем требуется для оптимальной работы ШИМ. Часть энергии тратится впустую.

Второй тип соответственно дороже, он содержит внутри трансформаторный преобразователь энергии, что позволяет увеличивать силу тока заряда, за счет уменьшения напряжения от солнечной панели до уровня требуемого при зарядке АКБ. С этим типом контроллера возможно использовать системы с высоким напряжением от солнечных панелей, что уменьшает требования к толщине кабелей.

Если речь идет о наземной системе, то там может быть дешевле добавить пару дополнительных солнечных панелей, чтобы компенсировать не эффективную работу ШИМ, однако для парусного судна мы имеем ограниченное пространство для размещения панелей и приходится покупать более дорогой контроллер (MPPT) или смирится с потерями на преобразованиях. 

Использовать солнечные панели подключенные напрямую к АКБ нельзя - высокий риск выхода из строя аккумуляторной батареи.

На фото выработка энергии за 1 облачно - пасмурный день на широте Черного моря 250 Вт солнечной панелью и MPPT контроллером.

Добавлено:

Важный момент: если у вас на лодке две разные группы батарей с разным напряжением, убедитесь что солнечные панели дают в 1,5 раза большее напряжение чем напряжение группы батарей с бОльшим напряжением. Иначе просто не будут они заряжаться от солнца, а только вторая группа, с меньшим напряжением (скорее всего это 12В)

Комментарии статьи(0)

Еще нет комментариев. Будьте первым!

Только авторизованные пользователи могут оставлять комментарии Вход