Popularni Postovi

Izbor Urednika - 2019

Solarni paneli to rade sami. Izbor opreme za solarne elektrane

Kontroleri, baterije i invertori za solarne elektrane: mogućnosti izbora i preporuke korisnika TheWick-a.

Šta su solarne ćelije, kako se broji broj fotonaponskih ćelija i koje se vrste poluprovodničkih ćelija mogu koristiti u izgradnji solarnih elektrana, opisali smo u prvom dijelu ovog članka. Danas ćemo govoriti o tome koja druga oprema treba da bude uključena u kućni autonomni sistem napajanja i kako izabrati 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 prerane degradacije i obavlja sljedeće funkcije:

  • Automatsko povezivanje baterija na fotonaponske module za punjenje.
  • Automatsko isključivanje baterije iz fotonaponskih panela (FEP) kada se dostigne maksimalni nivo napunjenosti (zaštita baterije od prekomjernog punjenja).
  • Automatsko isključivanje baterije od potrošača električne energije kada se postigne neprihvatljiv nivo pražnjenja (zaštita baterije od dubokog pražnjenja).
  • Ponovno priključivanje opterećenja na bateriju uz dopunjavanje nivoa napunjenosti.

Regulator može automatski isključiti opterećenje povezano na izlazni "Load" uređaj. Potrošači jednosmjerne struje (LED žarulje) spojeni su na ovaj izlaz.

Maksimalno dozvoljeno opterećenje na izlazu "Učitaj" određuje proizvođač u certifikatu uređaja.

Svi AC potrošači (kućni aparati, električni alati, itd.) Nemaju direktnu vezu ni sa kontrolorom ni sa solarnim panelima. Povezani su preko pretvarača na bateriju.

Sa takvom veznom shemom, baterija je zaštićena od dubokog pražnjenja ne od regulatora, već od pretvarača. Nešto kasnije ćemo se vratiti problemima prekomjernog pražnjenja baterija i metodama zaštite od nje pomoću solarnog invertera.

Vrste kontrolera

Glavni zadatak solarnog regulatora je da obezbedi modove punjenja akumulatora (amperažu i naponski nivo) koji odgovaraju tipu baterije i njenom stanju. Najjednostavniji on-off regulator je sposoban za obavljanje samo 2 operacije: automatsko uključivanje ili odspajanje baterije iz fotonaponskih panela. Ali najjednostavniji uređaji su aktivno izbačeni sa tržišta naprednijih kontrolera. Danas su najpopularnije dvije vrste regulatora: PWM (PWM) - uređaji za širinsku impulsnu modulaciju i MRRT - uređaji za praćenje točke maksimalne snage. Razmotrite karakteristike ovih kontrolera.

On-off kontroleri

Razmotrite radni ciklus jednostavnog "on-off" regulatora tipa koji je spojen na akumulator - 12 V. Kada napon baterije padne ispod nominalne vrijednosti i SAT napon dosegne vrijednosti punjenja, regulator povezuje bateriju na solarnu bateriju. U ovom trenutku počinje 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 dostigao navedenu vrijednost, regulator će odvojiti bateriju od solarnih panela. Tada će se ciklus ponoviti.On-off regulator ne dozvoljava da se baterija u potpunosti napuni, jer je za punu punjenje potrebno primijeniti napon od 14,4 V na njegove terminale za nekoliko sati (taj period se naziva stupanj apsorpcije). Maksimalni nivo napunjenosti tokom ovog ciklusa neće preći 60-70%, a redovno nedovoljno punjenje će dovesti do značajnog smanjenja trajanja baterije. Kao što vidite, nedostaci on-off kontrolera su očigledni.

PWM kontroleri

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

  1. U početnoj fazi punjenja, baterija prima svu energiju koju proizvodi fotonaponski panel.
  2. Stupanj akumulacije karakterizira postupno povećanje napona na terminalima akumulatora. Akumulacija naboja vrši se pri konstantnoj jačini struje.
  3. Kada napon na terminalima baterije dosegne svoju maksimalnu vrijednost, regulator će prebaciti parametre punjenja u režim apsorpcije. Primijenjeni napon u ovoj fazi ostaje konstantan, a struja punjenja postupno se smanjuje. To omogućava akumulatoru da akumulira maksimalnu količinu energije, izbjegavajući pregrijavanje i ključanje.
  4. Punjenje za balansiranje (float mode). U ovoj fazi, baterija se puni.

Parametre struje punjenja i napona automatski podešava kontroler.

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

Prema vrsti podešavanja postoje dva tipa regulatora: podesivi i sa konstantnim tvorničkim postavkama. Za vaš sistem bolje je izabrati uređaje sa mogućnošću prilagođavanja tipa i kapaciteta baterije, kao i drugih parametara punjenja koje preporučuju proizvođači baterija.

Preporučuje se da se PWM kontroleri koriste u sistemima sa malom snagom solarnih baterija (približno: od 100 W do 500 W). Ovo stanje je u skladu sa parametrima kućnih fotonaponskih panela. PWM kontroleri se postepeno izbacuju sa tržišta naprednijim MRRT uređajima, prvobitno kreiranim za solarne ćelije velike snage.

MPPT sa SB snagom manjom od 500 W nema uvek smisla primeniti (mada je ovo sporna tačka: ima trenutaka kada se može i treba uraditi). 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 sledeći: uređaj u realnom vremenu nadgleda parametre električne struje na izlazu solarne baterije, određujući vrednosti strujno-naponskog para na kojima će maksimalna snaga primljena od fotonaponskih panela. U isto vrijeme, kontroler prati fazu punjenja baterije i napaja struju svojim terminalima sa potrebnim parametrima.

Automatsko određivanje tačke maksimalne efikasnosti punjenja pomaže da se iskoristi solarna energija za 20-30%. Kontroleri MRRT omogućuju spajanje na sistem 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. Naime, 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.

Upotrebom MPPT kontrolera preporučuje se da se solarni moduli međusobno spajaju serijski. To vam omogućava da na izlazu SAT dobijete viši napon i smanjenjem otpora kako biste smanjili poprečni presjek kablova koji povezuju fotonaponski panel s regulatorom.

Da biste izabrali odgovarajući kontroler za određenu solarnu elektranu, morate znati karakteristike izvora struje i baterije. Ali postoje i ove i opšte 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 izvodljivo).
  • PWM kontroler je pogodan za solarne ćelije male snage čiji nazivni napon odgovara napunjenosti baterije (za 12-voltne baterije prikladne su ploče nominalne 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 omogućava da napravite rezervu napona i osigurajte punjenje baterije čak iu oblačnom vremenu).
Dozvoljene vrijednosti ulaznog napona i amperaže navedene su u tehničkim karakteristikama regulatora. Oni bi trebali biti vođeni odabirom uređaja za vaš sistem.

Nedostatak snage u sistemima koji rade na PWM kontrolerima može se kompenzirati instaliranjem dodatnog solarnog panela. Ovo može biti jeftinije od instaliranja efikasnijeg MRRT kontrolera.

Što se tiče prednosti MPPT-a nad PWM-om: oni nisu uvijek i svugdje, ali u većini slučajeva će biti dodatak razvoju. Potrebno je samo pogledati - da li ovaj aditiv vrijedi 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).
  • Neko stiče specijalizovane gel baterije proizvedene GEL tehnologijom, koja, u poređenju sa uobičajenim startnim baterijama, traje mnogo duže, ali i skuplje.
  • Oni koji preferiraju najpovoljnije opcije koriste starter akumulatore.

S obzirom da izbor baterije u velikoj mjeri ovisi o stvarnim mogućnostima vlasnika SC-a, vrlo je teško dati bilo kakve preporuke u tom pogledu. Međutim, treba navesti prednosti i nedostatke različitih baterija.

Kiselinska (automobilska) baterija

Starter baterije - najjeftinija i najpovoljnija baterija za većinu kupaca. Uprkos prilično impresivnom kapacitetu, ove baterije su pufera: one su u početku dizajnirane za kratkoročno plitko pražnjenje i brzo punjenje do punog kapaciteta. Oni nisu dizajnirani da rade u cikličnom režimu i dubokom pražnjenju. Otuda i nedostaci predstavljenih baterija

U radu auto-akumulatora! Dakle, u bateriji s cikličkim načinom rada (nije bitno - tu je 3-stupanjsko punjenje ili ne) maksimalno - godinu dana rada, a Khan sa starter baterijom. Ja sam zasnovan na iskustvu veoma velikog eko-naselja, u kojem nema energetskih mreža. Više od stotinu porodica je probalo olovne baterije (naravno, počevši od startera). Rezultat je uvijek isti: uz kontinuiranu upotrebu baterije, traje godinu dana, uz sezonsku upotrebu, može trajati 2-3 godine.

Da bi se baterija automobila maksimalno povećala, potrebno je stvoriti uslove pod kojima njegovo pražnjenje neće prelaziti 20-30% nominalnog kapaciteta. U isto vrijeme, potrebno je osigurati trenutno punjenje baterije. Veoma je teško provesti takav ciklus u autonomnim elektroenergetskim sistemima, stoga se u praksi baterija prazni ne više od 50%. Ispuštanje baterije za više od 80% je nemoguće, jer To uzrokuje da baterija brzo propadne.

U tabeli je prikazana zavisnost napona bez opterećenja od stupnja ispuštanja olovno-kiselinske baterije.

Tabela daje grubo razumijevanje veličine napona na kojem se opterećenje treba odvojiti od akumulatora (napon prekida).To je primjer jer je napon baterije priključen na opterećenje uvijek niži od napona akumulatora bez opterećenja. Parametri praznog hoda se mjere nekoliko sati nakon isključivanja opterećenja. Prilikom podešavanja napona prekidača, bolje je slijediti preporuke proizvođača baterija i očitanja kontrolera (većina uređaja prikazuje postotak napunjenosti baterije).

Pogledajte pasoš na bateriji. Juče sam gledao informacije o tome koje tokove može isprazniti i koje vrednosti.

Alkalne baterije

Alkalne baterije su dizajnirane za cikličke operacije (koje su optimalne za autonomne sisteme napajanja): one su u stanju da postepeno odustanu od energije dok se potpuno ne isprazne.

I što će se baterija dublje isprazniti, to će se povećati kapacitet prilikom punjenja (to se naziva efekt memorije).

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

Značajan nedostatak alkalnih baterija je što su pri malim strujama slabo napunjene ili uopće nisu napunjene. Ovaj problem možete riješiti ispravnim izračunavanjem snage solarnih panela i instaliranjem odgovarajućeg kontrolera.

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

Ovdje imamo naselje četvrt stoljeća, 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 sa utovarivača, koje su dekomisirane još početkom devedesetih. Oni sadrže oko trećinu kapaciteta pasoša, ali to mi je sasvim dovoljno, a ovaj kapacitet se nije mijenjao mnogo godina.

Gel baterije

Ako su nedostaci akumulatora neprihvatljivi za potrošača, a on nema mogućnost da kupi odgovarajuću alkalnu bateriju, onda je izbor napravljen u korist olovnih gel baterija. Po svojim karakteristikama najbolje odgovaraju za autonomne solarne i vjetroenergetske sisteme, ne zahtijevaju održavanje, a njihov radni vijek je 10 godina. Nedostatak gel baterija je njihova visoka cijena.

Tu su i litijum-gvožđe-fosfatne baterije (litijum-jon). Oni su, usput, prepoznati kao najbolje baterije za autonomne sisteme.

Uzimajući u obzir pretjerane troškove ovih uređaja, samo mali broj ih koristi u vlastitim sistemima.

Izračun kapaciteta baterije

Izračunajte potreban kapacitet baterije za autonomni sistem napajanja je vrlo jednostavan. Za ovo su nam potrebni sledeći početni parametri:

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

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

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

12 (V) * 190 (A * h) = 2280 W * h = 2.28 kW * h.

Proračuni 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, ova vrijednost se može zaokružiti na 1 kWh). Alkalna 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 12-voltne baterije kapaciteta 190 A * h 100 W, tada će svi potrošači priključeni na akumulator moći raditi neprekidno 10 sati. Nakon toga, baterija će zahtijevati obavezno punjenje.

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

Izračunavajući parametre baterije, treba ih povezati sa tehničkim karakteristikama solarnih panela i invertera. Uvijek je potrebno uzeti u obzir neizbježan gubitak električne energije i prirodnih faktora:

  • Struja koju troši solarni inverter bez opterećenja ovisi o učinkovitosti uređaja (ako pretvarač priključen na 12-voltnu bateriju troši 2A bez opterećenja, tada će za 10 sati rada potrošiti 20Ah, ili 0,24 kW).
  • Otpornost provodnika.
  • Prirodno smanjenje kapaciteta pasoša baterije tokom rada (kada indikator kapaciteta padne na 60% od originalne vrijednosti, trajanje baterije je iscrpljeno).
  • Gubici koji odražavaju efikasnost baterije (olovne baterije troše oko 20% više električne energije za vrijeme 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 proračunima potrebne su baterije, koje su spojene na uređaje s velikim startnim strujama.

U sistemu sa AB hladnjakom, kapacitet bi trebao biti najmanje 200-400 Ah. Takve AB-e izdrže najmanje desetine ampera bez značajnog pada napona.

U praksi, da bi se izračunao kapacitet 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 pretvarača. Moraju odgovarati ukupnom naponu akumulatora.

Ako se u istom sistemu koristi nekoliko baterija, one moraju biti iz iste serije (istog kapaciteta i istog unutrašnjeg otpora). Nepoštovanje ove preporuke može dovesti do debalansa pojedinačnih baterija i njihovog preranog kvara.

Kombinujući nekoliko baterija u jednoj bateriji, trebate slijediti još jedno pravilo.

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

Jednom mesečno, preporučljivo je koristiti tester za provjeru kapaciteta svih baterija. To će pomoći da se na vrijeme otkrije oštećena baterija i poduzmu mjere kako bi se izbjegla opasnost od neravnoteže.

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

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

Mesto postavljanja baterije je u kući, pa sam tražio zapečaćene baterije. Informacije o uslovima rada: 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 periodično puniti iz drugog izvora (iz dizel generatora ili turbine na vjetar).

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

Inverter selection

Glavna funkcija pretvarača je da konvertuje standardni napon i istosmjernu struju baterija u kućnu izmjeničnu struju od 220V. Graf napona na izlazu pretvarača je sinusoidan. A zavisno od toga koji će potrošači biti priključeni na napajanje sa SAT-a, pretvarač mora proizvesti napon ili s ispravnim sinusnim uzorkom (čisti sinus) ili s modificiranim sinusom (meandrom). Kako se točno ponaša krivulja napona na izlazu pretvarača ovisi o karakteristikama uređaja.

Neki električni uređaji rade stabilno na "modifikovanom sinusu": električni grijači, računala, uređaji s prekidačkim napajanjem (određeni TV modeli). Iskusni korisnici našeg portala preporučuju kupovinu invertera, dajući izlazu "čisti sinus". Oblik izlaznog signala je prikazan u karakteristikama uređaja.

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

  • Nazivna snaga (radni) treba biti 25-30% viša od ukupne snage potrošača koji su stalno uključeni u rad.
  • Maksimalna snaga pretvarača mora premašiti kapacitet mogućeg kratkotrajnog opterećenja uređaja. Govorimo o opterećenju koje će nastati u slučaju istovremenog uključivanja više potrošača sa visokom startnom snagom (hladnjak, motor pumpe, itd.).
  • Karakteristike pretvarača također su pokazale maksimalnu snagu. To je manje od vrha, ali više nominalno. Ovaj parametar ukazuje na dozvoljeno kratkoročno opterećenje na 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 invertera. Konstantna snaga - 2.5 kW, vršna - 4.8.

Efikasnost pretvarača je također od velike važnosti pri odabiru uređaja. Određuje gubitak električne energije za vrijeme rada uređaja i može varirati unutar sljedećih granica: 85-95% (ovisno o modelu). Preporučuje se da izaberete uređaj sa efikasnošću od 90% i više. Na kraju krajeva, za pretvarač ćemo platiti jednom, a zbog njegove niske efikasnosti morat ćemo stalno plaćati.

Pretvarači priključeni direktno na olovno-kiselinske baterije trebaju zaštititi bateriju od dubokog pražnjenja. U većini modernih pretvarača ugrađena je slična funkcija. Prag prekida opterećenja može postaviti proizvođač i može ga podesiti korisnik.

Donja granična granica za napajanje od akumulatora je 10V-10.5V (u 12-voltnim sistemima) je standardna, u stvari, to je hitna zaštita od dubokog pražnjenja baterije. Sada o podesivim postavkama: postoje pretvarači sa podesivim postavkama, tu je - bez podešavanja. Budžetski modeli imaju manje funkcionalnosti, skuplji - više. Potrošač sam određuje da mu treba više i po kojoj cijeni.

Pored konvencionalnih pretvarača, autonomni elektroenergetski sistemi često koriste hibridne i kombinovane pretvarače.Kombinirano - može kombinirati funkcije regulatora i pretvarača. Hibridni - omogućavaju potrošačima da se napajaju iz mreže i iz 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 sisteme, možete pročitati u odgovarajućem odjeljku. Možete saznati kako odabrati pravi kontroler ili samostalni inverter za solarne sustave tako što ćete posjetiti teme koje su otvorene za diskusiju. A o najpopularnijim načinima rješavanja problema nedostatka struje, naučit ćete iz članka na temelju iskustva korisnika našeg portala.

Pogledajte video: (Croatian) THRIVE: What On Earth Will It Take? (Novembar 2019).

Загрузка...

Ostavite Svoj Komentar