Сьогодні альтернативні джерела енергії стають популярнішими, так як вони екологічно чисті, дешеві і практичні. Найбільш поширеним альтернативним енергетичним ресурсом виступає сонячна батарея. Для її монтажу потрібно докласти чимало зусиль. У пристрій сонячної батареї завжди входять контролери заряду, акумулятори, інвертори та запобіжники. Зібрати контролер заряду сонячної батареї можна своїми руками, щоб заощадити пристойну кількість грошових коштів.
Приблизно так виглядає стандартний вимірювач рівня заряду для сонячної батареї.
Основне призначення
Контролер заряду акумуляторної батареї (АКБ) від сонячної батареї призначений для підтримки рівня заряду акумуляторів, який також не допускає їх повну розрядку або перезарядку. До таких пристроїв зазвичай підключають свинцеві акумулятори через свою поширеності, однак, можливе підключення інших різновидів. Контролер для сонячних батарей виконує велику кількість функцій, завдяки яким забезпечується надійна і ефективна робота. Основними з них є:
- вибір найбільш ефективної системи заряду акумулятора;
- моніторинг зарядженості батареї;
- автоматичне включення і виключення;
- грамотний розподіл енергії;
- захист від перенапруги і розриву ланцюга.
різновиди
На сьогоднішній день існує кілька типів контролерів заряду. Розглянемо деякі з них.
MPPT-контролер
Дана абревіатура розшифровується як Maximum Power Point Tracking. тобто моніторинг та відстеження точки, де потужність максимальна. Такі пристрої здатні знижувати напругу сонячної батареї до напруги акумулятора. При такому розкладі сила струму на сонячній батареї зменшується, в результаті чого можна зменшити перетин проводів і здешевити конструкцію. Також використання даного контролера дозволяє заряджати акумулятор, коли сонячного світла недостатньо, наприклад, в умовах негоди або рано вранці і ввечері. Є найбільш поширеним з-за своєї універсальності. Застосовується при порядковому підключенні. MPPT-контролер має досить великий спектр настройки, завдяки чому забезпечується найбільш ефективна зарядка.
- Вартість таких пристроїв висока, проте вона окупається при використанні сонячних батарей понад 1000 Вт.
- Вхідний сумарне напруга в контролер може досягати 200 В, це означає, що до контролера можуть бути послідовно підключені декілька сонячних панелей, в середньому до 5. У похмуру погоду загальну напругу послідовно з'єднаних панелей залишається високим, завдяки чому забезпечується безперебійна подача електроенергії.
- Даний контролер може працювати з нестандартним напругою, наприклад, 28 В.
- Коефіцієнт корисної дії MPPT-контролер ів досягає 98%, це означає, що практично вся сонячна енергія перетворюється в електричну.
- Можливість підключення акумуляторів різного типу, таких як свинцеві, літій-залізо-фосфатні та інші.
- Максимальний струм заряду дорівнює 100 А, застосовується для розрахунку струму максимальна потужність, що видається контролером може досягати 11 кВт.
- В основному всі моделі MPPT-контролер ів здатні функціонувати при температурах від -40 до 60 градусів.
- Для початку заряду АКБ необхідно мінімальне напруження в 5 В.
- Деякі моделі мають можливість одночасно працювати з гібридним інвертором.
Контролери даного типу можуть застосовуватися як на комерційних підприємствах, так і на заміських будинках, так як є різні моделі з відмінними показниками. Для заміського будинку підійде MPPT-контролер з максимальною потужністю 3,2 кВт, з найбільшим вхідною напругою в 100 В. У великих обсягах застосовуються набагато потужніші контролери.
PWM-контроллер
Технологія даного пристрою простіше, ніж у MPPT. Принцип роботи такого пристрою полягає в тому, що, поки акумуляторне напруга знаходиться нижче меж в 14,4 В, сонячна батарея підключена до акумулятора практично прямо, і заряд відбувається досить швидко, після того, як значення буде досягнуто, контролер знизить напругу акумулятора до 13 , 7 в, в результаті чого акумулятор зарядиться повністю.
- Напруга на вході не більше 140 В.
- Працюють з сонячними батареями на 12 і 24 В.
- ККД практично дорівнює 100%.
- Можливість роботи з безліччю акумуляторів різного типу.
- Максимальне значення струму на вході досягає 60 А.
- Температура функціонування від -25 до 55 градусів.
- Можливість зарядити АКБ з нуля.
Таким чином, PWM-контролери застосовуються найчастіше, коли навантаження не дуже велика і сонячної енергії достатньо. Такі пристрої більше підходять власникам невеликих заміських будинків, де встановлені сонячні панелі невеликої потужності.
MPPT-контролер, як уже було сказано вище, на сьогоднішній день найбільш популярний, бо має високий ККД, здатний працювати навіть в умовах нестачі сонячного світла. MPPT-контролер також здатний працювати на підвищених потужностях, ідеально підійде для великого заміського будинку. Однак, при виборі певного типу потрібно враховувати обсяг вхідного і вихідного струму, а також ступінь потужності та показники напруги.
Якщо вибрати контролер, який не буде відповідати вимогам, то в кращому випадку він просто вийде з ладу, а в гіршому може зіпсуватися проводка в будинку.
Установка MPPT-контролера на маленьких ділянках недоцільна, так як він не окупиться. Якщо сумарна напруга сонячної батареї більше 140 В, то слід застосовувати MPPT-контролер. PWM-контролери найбільш доступні, так як їх ціна починається від 800 рублів. Є моделі за 10 тисяч, коли вартість MPPT-контролера приблизно дорівнює 25 тисячам.
де встановлюється
Підключається контролер між акумулятором і панеллю сонячних батарей. Однак, в схему підключення обов'язково повинен входити інвертор для сонячної батареї. Інвертор використовується для перетворення постійного 12 В струму, який йде від сонячної батареї, в змінний 220 В, поточний в будь-який розетці в будинку, монтується після акумуляторної батареї.
Також важлива наявність запобіжника. який виконує захисну функцію від різних перевантажень і замикань. Тому, для того щоб убезпечити свій будинок, необхідно провести монтаж запобіжника. При наявності великої кількості сонячних панелей бажана установка запобіжників між кожним елементом схеми.
На малюнку нижче показано, як виглядає інвертор (чорна коробка):
Стандартна схема підключення виглядає приблизно так, як представлена на малюнку нижче.
Схема показує, що сонячні панелі з'єднані з контролером, електрична енергія надходить в контролер, а потім накопичується в акумуляторі. З акумулятора вона знову йде в контролер, а після надходить в інвертор. А вже після інвертора йде розподіл на споживання.
Як здійснити підключення самостійно
Підключити контролер заряду MPPT для сонячних батарей досить просто. Для цього слід розуміти принципову схему підключення, вміти в ній розбиратися і орієнтуватися, а також з'єднати всі дроти і елементи з повним дотриманням полярності, тобто «плюс» з'єднати з «плюсом», а «мінус» з «мінусом».
На малюнку нижче можна побачити спеціальні отвори з «плюсом» і мінусом », власне слід правильно засунути в них потрібні дроти.
Більш детальна схема представлена нижче.
Схема підключення досить-таки проста, важливо з'єднати всі елементи, дотримуючись полярності, а також необхідно врахувати, щоб вони безпечно розташовувалися в будинку і не загрожували життю. Справитися з таким завданням зможе кожен.
Можливе підключення декількох акумуляторів, однак тут приєднувати необхідно змішаним способом, а саме: група акумуляторних батарей підключається між собою паралельно, а до контролера послідовно. Подібну схему можна побачити на малюнку нижче.
Як видно зі схеми, кількість акумуляторів не обмежена. Однак, слід розуміти, що при такій кількості необхідно придбати відповідний інвертор, який буде здатний впоратися з такою великою навантаженням.
Що буде, якщо не проводити встановлення
Якщо не встановити контролери MPPT або PWM для сонячних батарей, то буде потрібно самостійний контроль за рівнем напруги на батареях. Здійснити це можна за допомогою вольтметра, як показано на малюнку нижче.
Однак, при такому підключенні рівень заряду акумулятора не буде фіксуватися, в результаті чого він може перегоріти і вийти з ладу. Даний спосіб підключення можливий при підключенні невеликих сонячних панелей для живлення пристроїв потужністю не більше 0,1 кВт. Для панелей, які будуть живити цілий будинок, монтаж без контролера не рекомендується, так як обладнання вийде з ладу набагато раніше. Також через перезарядки акумулятора можуть вийти з ладу: інвертор, так як він не буде справлятися з такою напругою, може від цього згоріти проводка і так далі. Тому слід проводити правильний монтаж, враховувати всі фактори.
Контролер заряду своїми руками
При наявності досвіду в роботі з електротехнічним обладнанням створити контролер для заряду сонячної батареї можна самостійно. На зображенні нижче представлена найпростіша схема такого пристрою.
Розглянемо принцип роботи такої схеми. Фотоелемент LDR або фоторезистор - прилад, який змінює свій опір при попаданні на нього світла, тобто це сонячна панель. Управляється за допомогою транзисторів. Під час опромінення сонцем транзистори закриті. Струм передається від панелі до акумулятора через діод D2. потрібен він тут для того, щоб струм не потік в іншу сторону. При повній зарядці стабілізатор ZD відсилає сигнал лампі LED red. яка запалюється червоним світлом, і зарядка припиняється. Коли напруга на акумуляторі зменшується, стабілізатор вимикається, і відбувається зарядка. Резистори необхідні для того, щоб зменшити силу струму, щоб елементи не вийшли з ладу. На схемі також вказано трансформатор. від якого теж може відбуватися зарядка, принцип той же. З цієї гілці починає текти струм в темний час доби або в похмуру погоду.
висновок
У підсумку можна сказати, що самостійна установка контролера заряду сонячної батареї нескладна. Також при наявності належного досвіду в монтажі електронних приладів можна здійснити самостійне створення контролера для заряду сонячної батареї.
