Popularni Postovi

Izbor Urednika - 2019

Solarni paneli to rade sami. Izbor opreme za solarne elektrane

Kontroleri, baterije i inverteri za solarne elektrane: mogućnosti izbora i preporuke korisnika TheWicka.

Što su solarne ćelije, kako brojati broj fotonaponskih ćelija i koje se vrste poluvodičkih ćelija mogu koristiti u izgradnji solarnih elektrana, opisali smo u prvom dijelu ovog članka. Danas ćemo govoriti o tome koja druga oprema bi trebala biti uključena u kućni autonomni sustav napajanja i kako odabrati najbolji solarni inverter, bateriju i kontroler za vaš dom.

Izbor kontrolera

Solarni regulator, spojen na solarne baterije i bateriju, osigurava pravovremeno punjenje baterija, štiti je od preranog propadanja i obavlja sljedeće funkcije:

  • Automatsko spajanje baterija na fotonaponske module za punjenje.
  • Automatsko isključivanje baterije iz fotonaponskih panela (FEP) kada se postigne maksimalna razina punjenja (štiti bateriju od prekomjernog punjenja).
  • Automatsko isključivanje baterije od potrošača električne energije kada se postigne neprihvatljiva razina pražnjenja (zaštita akumulatora od dubokog pražnjenja).
  • Ponovno povezivanje opterećenja s baterijom uz nadopunjavanje razine napunjenosti.

Regulator može automatski isključiti opterećenje spojeno na izlaz "Load" uređaja. DC potrošači male snage (LED žarulje) spojeni su na ovaj izlaz.

Maksimalno dopušteno opterećenje na izlazu "Load" određuje proizvođač u certifikatu uređaja.

Svi AC potrošači (kućanski aparati, električni alati, itd.) Nemaju izravne veze ni s regulatorom ni s solarnim panelima. Oni su preko pretvarača povezani s baterijom.

S takvom shemom spajanja, baterija je zaštićena od dubokog pražnjenja ne od regulatora, već od pretvarača. Nešto kasnije ćemo se vratiti problemima prekomjernog punjenja baterija i načinima zaštite od nje pomoću solarnog invertera.

Vrste kontrolera

Glavni zadatak solarnog regulatora je osigurati načine punjenja baterija (struja i naponska razina) koji odgovaraju vrsti baterije i njenom stanju. Najjednostavniji on-off regulator je sposoban obavljati samo 2 operacije: automatsko uključivanje ili odspajanje baterije iz fotonaponskih panela. Ali najjednostavniji uređaji su aktivno izbačeni s tržišta od strane naprednijih kontrolera. Danas su najpopularnije dvije vrste regulatora: PWM (PWM) - uređaji za širinsku impulsnu modulaciju i MRRT - uređaji za praćenje točke maksimalne snage. Razmotrite značajke tih kontrolera.

Kontroleri za uključivanje i isključivanje

Razmotrite radni ciklus jednostavnog "on-off" regulatora tipa koji je spojen na akumulator - 12 V. Kada napon akumulatora padne ispod nominalne vrijednosti i SAT napon dosegne vrijednosti punjenja, regulator spaja bateriju na solarnu bateriju. U tom trenutku započet će proces punjenja akumulatora (akumulacije), koji će se nastaviti sve dok se napon akumulatora ne poveća na 14,4 V. Nakon što se utvrdi da je napon na terminalima akumulatora dosegao navedenu vrijednost, regulator će odvojiti bateriju od solarnih panela. Tada će se ciklus ponoviti.On-off regulator ne dopušta da se baterija u potpunosti napuni, jer je za punu punjenje potrebno primijeniti napon od 14,4 V na njegove terminale tijekom nekoliko sati (to se razdoblje naziva stupanj apsorpcije). Maksimalna razina punjenja tijekom ovog ciklusa neće prelaziti 60-70%, a redovito nedovoljno punjenje će značajno smanjiti trajanje baterije. Kao što možete vidjeti, nedostaci on-off kontrolera su očiti.

PWM kontroleri

PWM kontroleri omogućuju punjenje baterije na 100% zahvaljujući optimiziranom radnom ciklusu, koji je podijeljen u 4 stupnja.

  1. U početnoj fazi punjenja, baterija prima svu energiju koju proizvodi fotonaponska ploča.
  2. Stupanj akumulacije karakterizira postupno povećanje napona na terminalima akumulatora. Akumulacija naboja provodi se pri konstantnoj snazi ​​struje.
  3. Kada napon na terminalima baterije dosegne svoju maksimalnu vrijednost, regulator će prebaciti parametre punjenja u apsorpcijski način. Primijenjeni napon u ovoj fazi ostaje konstantan, a struja punjenja postupno se smanjuje. Na taj način baterija može akumulirati maksimalnu količinu energije, izbjegavajući pregrijavanje i ključanje.
  4. Punjenje balansiranja (float). U ovoj fazi baterija se puni.

Parametre struje punjenja i napona automatski podešava regulator.

Za regulatore, opterećenje je isključeno na 11,2 V, ponovno povezivanje je 12,5 V. Punjenje ide do 14,4 V uz maksimalnu struju, zatim počinje ograničenje na ovaj PWM napon. Nakon faze zasićenja, napon pada na 13,7 V (stupanj plutanja).

Prema vrsti podešavanja postoje dvije vrste regulatora: podesiva i sa stalnim tvorničkim postavkama. Za vaš sustav bolje je odabrati uređaje koji mogu prilagoditi vrstu i kapacitet baterije, kao i druge parametre punjenja koje preporučuju proizvođači baterija.

Preporučuje se uporaba PWM regulatora u sustavima s malom snagom solarnih baterija (približno: od 100 W do 500 W). Ovo stanje je u skladu s parametrima kućnih fotonaponskih panela. PWM kontroleri postupno se istiskuju s tržišta naprednijim MRRT uređajima, izvorno stvorenim za solarne ćelije velike snage.

MPPT sa SB snagom manjom od 500 W ne mora uvijek imati smisla primijeniti (iako je ovo sporna točka: postoje slučajevi kada se to može i treba učiniti). Trendovi razvoja kontrolera su takvi da će uskoro PWM kontroleri biti zamijenjeni MPPT-om čak i pri malim snagama.

MRRT kontroleri

Algoritam za rad MPPT regulatora je sljedeći: uređaj u realnom vremenu prati parametre električne struje na izlazu solarne baterije, određujući vrijednosti strujno-naponskog para na kojem će maksimalna snaga primljena od fotonaponskih panela. U isto vrijeme, regulator prati stupanj punjenja baterije i napaja struju svojim terminalima s potrebnim parametrima.

Automatsko određivanje točke maksimalne učinkovitosti punjenja povećava iskorištenje sunčeve energije za 20-30%. Kontroleri MRRT omogućuju spajanje na sustav solarnih panela, čiji je nominalni napon znatno veći od napona akumulatora. Time se osigurava da čak iu oblačnom vremenu, SAT napon prelazi napon punjenja baterije. To jest, na sunčan dan, kontroler će automatski smanjiti visoki ulazni napon, a ako nema dovoljno svjetla od sunca, baterija će se napuniti zbog naponske granice SB-a.

Uz pomoć regulatora MRRT, solarnih modula, preporučuje se serijsko povezivanje. To vam omogućuje da na izlazu SAT-a dobijete viši napon i smanjite otpor kako biste smanjili poprečni presjek kabela koji spajaju fotonaponski panel s regulatorom.

Da biste odabrali odgovarajući kontroler za određenu solarnu elektranu, morate znati karakteristike izvora struje i baterije. No postoje i ove i opće preporuke koje su razvili proizvođači:

  • Kontroleri MRRT, s obzirom na njihovu relativno visoku cijenu, trebaju se koristiti kada je snaga solarnih panela - od 500 W i više (to će biti ekonomski izvedivo).
  • PWM kontroler je prikladan za solarne ćelije male snage čiji nazivni napon odgovara ocjeni baterije (za 12-voltne baterije prikladne su ploče nazivne vrijednosti 17-22 V, a za 24-voltne baterije - za panele 34-45 V).
  • MPPT kontroler je dizajniran za SSs, čiji je napon mnogo veći od napona akumulatora (to vam omogućuje da stvorite rezervu napona i osigurajte punjenje akumulatora čak iu oblačnom vremenu).
Dopuštene vrijednosti ulaznog napona i jakosti struje navedene su u specifikacijama regulatora. Trebali bi ih voditi odabirom uređaja za vaš sustav.

Nedostatak snage u sustavima koji rade na PWM kontrolerima može se kompenzirati instaliranjem dodatnog solarnog panela. To može biti jeftinije od instaliranja učinkovitijeg MRRT kontrolera.

Što se tiče prednosti MPPT-a nad PWM-om: oni nisu uvijek i svugdje, ali u većini slučajeva bit će dodatak razvoju. Potrebno je samo pogledati - vrijedi li ovaj dodatak više od razlike u cijeni MPPT i PWM kontrolera.

Odabir baterije

Prilikom odabira solarnih baterija, TheWick korisnici se rukovode različitim razlozima:

  • Oni koji imaju sredstva i mogućnosti, stječu izdržljive i skupe alkalne baterije - nikal-kadmij (NC) ili nikal-željezo (NA).
  • Netko nabavlja specijalizirane gel baterije proizvedene GEL tehnologijom, koja, u usporedbi s uobičajenim startnim baterijama, traje puno dulje, ali i skuplje.
  • Oni koji preferiraju najpristupačnije opcije koriste starter akumulatore.

S obzirom da izbor baterije u velikoj mjeri ovisi o stvarnim mogućnostima vlasnika SC-a, vrlo je teško dati preporuke u tom pogledu. No, na popisu prednosti i nedostataka raznih baterija treba biti.

Kiselinska (automobilska) baterija

Starter baterije - najjeftinija i najpovoljnija baterija za većinu kupaca. Unatoč prilično impresivnom kapacitetu, ove baterije su tampon: one su u početku dizajnirane za kratkoročno plitko pražnjenje i brzo punjenje do punog kapaciteta. Oni nisu dizajnirani za rad u cikličkom načinu i dubokom pražnjenju. To podrazumijeva nedostatke prikazanih baterija.

U radu akumulatora za automobilsku bateriju! Stoga, u bateriju s cikličkim načinom rada (nije važno - tu je 3-faza punjenja ili ne) maksimalno - godinu dana rada, a Khan s početnom baterijom. Ja sam zasnovan na iskustvu vrlo velikog eko-naselja, u kojem nema električnih mreža. Više od stotinu obitelji probalo je olovne baterije (naravno, počevši od startera). Rezultat je uvijek isti: uz stalnu upotrebu baterije, traje godinu dana, uz sezonsku uporabu, može trajati 2-3 godine.

Kako bi se maksimalno povećao vijek trajanja akumulatora, potrebno je stvoriti uvjete pod kojima njegovo pražnjenje neće prelaziti 20-30% nazivne snage. Istovremeno treba osigurati trenutno punjenje baterije. Vrlo je teško provesti takav ciklus u autonomnim elektroenergetskim sustavima, stoga se u praksi baterija prazni ne više od 50%. Ispuštanje baterije za više od 80% je nemoguće, jer To uzrokuje vrlo brzo otkazivanje baterije.

Tablica prikazuje ovisnost napona praznog hoda o stupnju pražnjenja olovno-kiselinske baterije.

Tablica daje grubo razumijevanje veličine napona pri kojem se opterećenje treba odvojiti od akumulatora (napon isključenja).To je primjer jer je napon baterije priključen na opterećenje uvijek niži od napona akumulatora bez opterećenja. Parametri u praznom hodu mjere se nekoliko sati nakon što se teret isključi. Prilikom podešavanja napona isključivanja, bolje je slijediti preporuke proizvođača baterija i očitanja regulatora (većina uređaja prikazuje postotak napunjenosti baterije).

Pogledajte putovnicu na bateriji. Jučer sam gledao informacije o tome koje tokove može isprazniti i koje vrijednosti.

Alkalne baterije

Alkalne baterije su dizajnirane za ciklički rad (što je optimalno za autonomne sustave napajanja): oni mogu postupno osloboditi svoju energiju dok se potpuno ne isprazne.

I što će se baterija dublje isprazniti, to će veći kapacitet moći podići tijekom punjenja (to se naziva efekt memorije).

Punjenje i pražnjenje alkalne baterije u serijama ne može - samo "od i do". Ali uz pravilan rad (uz punjenje / pražnjenje, to podrazumijeva pranje limenki i mijenjanje elektrolita jednom godišnje) alkalne baterije traju 20 godina.

Značajan nedostatak alkalnih baterija je u tome što su pri malim strujama slabo napunjene ili uopće nisu napunjene. Ovaj problem možete riješiti tako da pravilno izračunate snagu solarnih panela i instalirate odgovarajući kontroler.

Zaključak: ako postoji takva prilika, onda je za solarne panele bolje kupiti alkalne baterije.

Ovdje imamo četvrt stoljeća naselja bez centraliziranog napajanja, a svi stanovnici koriste baterije - 12 V. I uvijek, kukom ili lopovom, minirane su alkalne mine (NK i NJ). Sada imam deset TNZ-250 limenki s utovarivača, koje su dekomisirane još početkom 90-ih. Oni sadrže oko trećinu kapaciteta putovnica, ali to mi je sasvim dovoljno, a ta se sposobnost nije mijenjala dugi niz godina.

Gel baterije

Ako su nedostaci akumulatora neprihvatljivi za potrošača, a on nema priliku kupiti prikladnu alkalnu bateriju, onda je izbor u korist olovnih gel baterija. Prema svojim karakteristikama najbolje odgovaraju autonomnim solarnim i vjetroenergetskim sustavima, ne zahtijevaju održavanje, a njihov vijek trajanja je 10 godina. Nedostatak gel baterija je njihova visoka cijena.

Tu su i litij-željezne-fosfatne baterije (litij-ionske). Oni su, usput, prepoznati kao najbolje baterije za autonomne sustave.

Uzimajući u obzir pretjerane troškove tih uređaja, samo ih nekoliko koristi u vlastitim sustavima.

Izračun kapaciteta baterije

Izračunajte potreban kapacitet baterije za autonomni sustav napajanja je vrlo jednostavan. Za to su nam potrebni sljedeći početni parametri:

  1. Kapacitet baterija (A * h), koje se planiraju koristiti u sustavu.
  2. Napon na radnim stezaljkama baterije (V).
  3. Ukupno opterećenje baterije (W).

Da biste izračunali parametre baterije, koji će biti potrebni za vaš sustav, kapacitet baterije i opterećenje baterije trebali bi se prenijeti u jedan mjerni sustav. To je, Amp * sat moramo pretvoriti u kW * sat.

Prihvaćeno je pretvoriti kapacitet baterije u količinu energije kako slijedi: pomnožite nazivni napon baterije (12 V) s kapacitetom putovnice (190A * h).

12 (V) * 190 (A * h) = 2280 W * h = 2,28 kW * h.

Izračuni pokazuju da jedna olovno akumulatorska baterija kapaciteta 190A * h pri pražnjenju može dati oko 1,14 kWh električne energije, ispuštajući 50% (uzimajući u obzir gubitak električne energije, ta se vrijednost može zaokružiti na 1 kWh). Bazična baterija sličnog kapaciteta (koja se ne boji potpunog pražnjenja) moći će dati 2 puta više struje po ciklusu.

Baterije za startere najbolje se ne isprazne u potpunosti: preporučujem samo 50% punog kapaciteta.

Puno ili malo - sve ovisi o opterećenju baterije.Ako je opterećenje na 12-voltnu bateriju kapaciteta 190 A * h 100 W, tada će svi potrošači spojeni na bateriju moći raditi neprekidno 10 sati. Nakon toga, baterija će zahtijevati obavezno punjenje.

Optimalna rezerva kapaciteta je rezerva električne energije, koja omogućuje opterećenje za jedan dan bez dodatnog punjenja baterije. Minimalna zaliha je količina energije koja omogućuje potrošačima da “preživljavaju” mračno doba dana (ako se potroši 1 kWh po noći, onda se odgovarajuća količina električne energije također treba akumulirati u bateriji).

Izračunavajući parametre baterije, treba ih povezati s tehničkim karakteristikama solarnih panela i pretvarača. Uvijek je potrebno uzeti u obzir neizbježan gubitak električne energije i prirodne čimbenike:

  • Struja koju troši solarni inverter bez opterećenja ovisi o učinkovitosti uređaja (ako pretvarač spojen na 12-voltnu bateriju troši 2A bez opterećenja, tada će za 10 sati rada potrošiti 20Ah ili 0,24 kW).
  • Otpor vodiča.
  • Prirodno smanjenje kapaciteta putovnice tijekom rada (kada indikator kapaciteta padne na 60% od izvorne vrijednosti, trajanje baterije je iscrpljeno).
  • Gubici koji odražavaju učinkovitost baterije (olovne baterije troše oko 20% više električne energije tijekom punjenja nego što ih daju) - te gubitke treba uzeti u obzir pri izračunavanju snage fotonaponskih panela.
  • Nejednak broj sunčanih dana u različita doba godine itd.

Pažljivim proračunom potrebne su baterije, koje su spojene na uređaje s velikim početnim strujama.

U sustavu s AB hladnjakom, kapacitet bi trebao biti najmanje 200-400 Ah. Takve AB-e izdrže najmanje desetak ampera bez značajnog pada napona.

U praksi, za izračunavanje kapaciteta baterije, preporučljivo je koristiti online kalkulatore solarne energije, uzimajući u obzir kombinaciju navedenih parametara.

Povećajte kapacitet pomoću više paralelno spojenih baterija.

Ako ima mnogo baterija, koristite paralelnu vezu.

Odabirom vrste priključka baterije, ne možete pustiti dva važna parametra: izlazni napon regulatora i ulazni napon solarnog invertera. Moraju odgovarati ukupnom naponu akumulatora.

Ako se u istom sustavu koristi nekoliko baterija, one moraju biti iz iste serije (s istim kapacitetom i istim unutarnjim otporom). Nepridržavanje ove preporuke može dovesti do neravnoteže pojedinačnih baterija i njihovog preranog kvara.

Kombinirajući nekoliko baterija u jednoj bateriji, slijedite još jedno pravilo.

Ne možete staviti više od 4 grupe paralelno, a na prijateljski način - ne više od 3. Da, s padom napona, pametno punjenje kompenzira lošu bateriju, ali proces starenja baterije u cijeloj bateriji potiče: jedna crna ovca ubije ostale baterije.

Jednom mjesečno preporučljivo je koristiti tester za provjeru kapaciteta svih baterija. To će na vrijeme pomoći otkrivanju oštećene baterije i poduzeti mjere kako bi se izbjegla opasnost od neravnoteže.

Baterije otvorenog tipa trebaju biti postavljene u ventiliranom prostoru. To će spasiti vaše zdravlje od oštrih pare. Ako to nije moguće, potrebno je koristiti zatvorene baterije (zapečaćene).

Temperatura u prostoriji u kojoj su baterije postavljene mora odgovarati određenim vrijednostima. Ako su, primjerice, alkalne nikal-kadmijeve baterije manje kapriciozne (mogu se koristiti na temperaturama od -20ºS do + 45ºS bez gubitka kapaciteta), onda je za rad olovnih (SK) baterija optimalna temperatura okoline + 20ºS.Povećanje radne temperature zapečaćenih olovnih baterija za svakih 10ºC smanjuje vijek trajanja baterije za 2 puta (upute za uporabu za olovne baterije, paragraf 10.10).

Mjesto postavljanja baterije je u kući, pa sam tražio zapečaćene baterije. Informacije o radnim uvjetima: obično na konstantnoj temperaturi od 30 ºS, životni vijek baterije je dvostruko manji od 20 ºS.

Kako bi se baterije zaštitile od dubokog pražnjenja u oblačnim danima, baterije se mogu povremeno puniti iz drugog izvora (iz dizel generatora ili turbine na vjetar).

Autonomni sustavi napajanja koji rade od solarnih panela i generatora obično se nazivaju hibridni. Hibridne elektrane su najoptimalnije rješenje za organizaciju autonomnog napajanja.

Odabir pretvarača

Glavna funkcija pretvarača je pretvoriti standardni napon i istosmjernu struju baterija u kućnu izmjeničnu struju od 220V. Graf napona na izlazu pretvarača je sinusoidan. A ovisno o tome koji će potrošači biti priključeni na napajanje iz SAT-a, pretvarač mora dati izlazni napon ili s ispravnim sinusnim grafom (čisti sinus) ili s modificiranim sinusom (kvadratni val). Kako se točno ponaša krivulja napona na izlazu pretvarača ovisi o značajkama uređaja.

Neki električni uređaji rade stabilno na "modificiranom sinusu": električni grijači, računala, uređaji s prekidačkim izvorima napajanja (određeni modeli televizora). Iskusni korisnici našeg portala preporučuju kupnju pretvarača, dajući izlazu "čisti sinus". Oblik izlaznog signala prikazan je u karakteristikama uređaja.

Odabirom invertera, obratite pozornost ne samo na oblik izlaznog signala, već i na snagu uređaja.

  • Nazivna snaga (radna) trebala bi biti 25-30% veća od ukupne snage potrošača koji su stalno uključeni u rad.
  • Maksimalna snaga pretvarača mora premašivati ​​kapacitet mogućeg kratkotrajnog opterećenja uređaja. Riječ je o opterećenju koje će nastati u slučaju istovremenog uključivanja više potrošača s visokom startnom snagom (hladnjak, motor pumpe itd.).
  • Karakteristike pretvarača također su pokazivale maksimalnu snagu. To je manje od vrha, ali više nominalno. Ovaj parametar označava dopušteno kratkoročno opterećenje pri kojem će uređaj raditi nekoliko minuta (5-10 minuta) i neće uspjeti.

Startna struja hladnjaka možda neće povući pretvarač, ali ja, na sreću, imam dovoljno snage pretvarača. Stalna snaga - 2,5 kW, vršna - 4,8.

Učinkovitost pretvarača je također od velike važnosti pri odabiru uređaja. Određuje gubitak električne energije tijekom rada uređaja i može varirati unutar sljedećih granica: 85-95% (ovisno o modelu). Preporučuje se odabrati uređaj s učinkovitosti od 90% i više. Uostalom, inverter ćemo platiti jednom, a zbog njegove niske učinkovitosti morat ćemo stalno plaćati.

Pretvarači spojeni izravno na olovne baterije trebaju štititi bateriju od dubokog pražnjenja. U većini modernih pretvarača ugrađena je slična funkcija. Proizvođač može postaviti prag isključivanja opterećenja, a korisnik ga može podesiti.

Donji prag prekida za opterećenja od akumulatora je 10V-10.5V (u 12-voltnim sustavima) standardno, u stvari, to je hitna zaštita od dubokog pražnjenja baterije. Sada o podesivim postavkama: postoje pretvarači s podesivim postavkama, tu je - bez postavki. Proračunski modeli imaju manje funkcionalnosti, skuplji - više. Potrošač sam određuje da mu treba više i po kojoj cijeni.

Osim konvencionalnih pretvarača, autonomni elektroenergetski sustavi često koriste hibridne i kombinirane pretvarače.Kombinirano - može kombinirati funkcije regulatora i pretvarača. Hibridni - omogućuju potrošačima napajanje iz mreže i baterija.

Naučit ćete o dijelovima vodiča koji povezuju različite elemente autonomnog sustava napajanja, parametre zaštitnih uređaja i kako instalirati opremu korištenu u završnom dijelu ovog članka.

Koja razmatranja TheWick korisnici vode prilikom odabira kiselih ili alkalnih baterija za autonomne sustave, pročitajte u odgovarajućem odjeljku. Možete saznati kako odabrati pravi kontroler ili samostalni inverter za solarne sustave posjetom temama na našim stranicama koje su otvorene za raspravu. A o najpopularnijim načinima rješavanja problema nedostatka struje, naučit ćete iz članka na temelju iskustva korisnika našeg portala.

Pogledajte videozapis: (Croatian) THRIVE: What On Earth Will It Take? (Prosinac 2019).

Загрузка...

Ostavite Komentar