Содержание

Подбор контроллеров MPPT по параметрам солнечных батарей

По порядку выбора солнечного контроллера MPPT для солнечных батарей есть статья в разделе “Вопросы и ответы” нашего основного сайта. Сначала посмотрите ее.

В этой статье приведены рекомендации инженеров Victron Power по подбору контроллеров MPPT для солнечных батарей.

При подборе солнечных контроллеров с ШИМ все достаточно просто – вы выбираете контроллер с таким же номинальным напряжением, как и солнечная батарея.  К сожалению, в большинстве режимов ШИМ контроллер не обеспечивает отбор максимальной мощности от солнечной батарей, что ведет к потерям выработки электроэнергии фотоэлектрическими панелями. На рисунке ниже видно, насколько может снизиться выработка солнечных панелей при работе с ШИМ (PWM) контроллерами (площадь зеленого прямоугольника Vbatt * ~Isc) по сравнению с MPPT контроллерами (площадь синего прямоугольника Vmpp * Impp). Разница может доходить до 30%.

Использование MPPT контроллеров существенно увеличивает выработку энергии солнечными батареями.

  • При одинаковой выработке энергии, система с MPPT контроллером может снизить общую стоимость системы электроснабжения, потому что эта энергия может быть выработана меньшим количеством солнечных панелей.
  • При одинаковой мощности солнечных панелей, выработка электроэнергии при использовании MPPT контроллера возрастает.

В обоих случаях выигрывает потребитель!

За счет добавления DC/DC преобразователя в MPPT контроллер система становится более гибкой в работе. MPPT контроллер позволяет работать при различных напряжениях солнечной батарей, без привязки к напряжению аккумуляторной батареи. Поэтому выбирать теперь контроллер для солнечной батареи нужно не так, как ШИМ контроллер заряда. По входному напряжению нужно только, чтобы максимально возможное напряжение от солнечной батареи не превышало максимально допустимое напряжение солнечного контроллера MPPT.

Можно соединять модули как последовательно, так и параллельно. В качественных MPPT контроллерах также есть функция ограничения выходного тока, поэтому можно без опаски подключать к таким контроллерам солнечную батарею заведомо большей мощности, чем мощность MPPT контроллера.

Download: VE-MPPT-Calc.xlsx (744KB)

Для тех, кто хочет знать больше технических подробностей:

Превышение допустимого максимального входного напряжения выведет из строя солнечный контроллер.

Конечно, нужно обращать внимание и на минимальное напряжение, начиная с которого MPPT контроллер начнет работать.

If you take a SPM50-12, the Open Circuit Voltage (Voc) is 22.2V and the maximum power voltage (Vmpp) is 18V at Standard Test Conditions (STC) which means 1.000W/m² irradiation, 25°C cell temperature and an Airmass of 1.5. If the cell temperature is higher or less than 25°C, this voltage reduces or increases due to the temperature coefficient, in this case -0.34%/°C (see Blue Solar module datasheet).

So if you take 3 modules SPM50-12 on a Blue Solar MPPT 150/70 in a 48V system on cold days say, -10°C (only looking at the voltage), you can start up charging:

The startup voltage is 48V + 7V (see MPPT 150/70 datasheet) = 55V The modules will produce 3 * ( 22. 2V + (-0.34% of 22.2V * -35°C temperature difference)) = 74.5V 74.5V is higher than 55V -> that’s perfect

Also running in the MPP the system would work:  

The running voltage is 48V + 2V (see MPPT 150/70 datasheet) = 50V The modules will produce 3 * ( 18V + (-0.34% of 22.2V * -35°C temperature difference)) = 61.9V 61.9V is higher than 50V -> that’s perfect

Doing the same thing, when the modules get warm during the day, in this case 70°C you can see what happens:

The startup voltage is still 48V + 7V (see MPPT 150/70 datasheet) = 55V The modules will produce 3 * ( 22.2V + (-0.34% of 22.2V * 45°C temperature difference)) = 56.4V 56.4V is higher than 55V -> that would work

But now in the MPP the module voltage is lower than the minimum:

The running voltage is 48V + 2V (see MPPT 150/70 datasheet) = 50V The modules will produce 3 * ( 18V + (-0.34% of 22.2V * 45°C temperature difference)) = 43. 8V 43.8V is lower than 50V -> this is not enough!

The high DC/DC conversion efficiency (97.5% at 48V) will result in following output maximum charging current (@ -10°C) of 61.9V Vmpp* 2.74A Impp / 48V

Now at high temperatures such as a 70°C cell temperature the system will work just fine! Taking this example in the Spreadsheet you can now  increase the number of strings in parallel and you will see, if starting at 11 strings, that the controller will start to reduce power. The big advantage in doing this is that you will now produce the maximum controller output at a lower irradiation. As module prices decrease, this is an effective option.

Please note, that you can use ‘preconfigured’ minimum and maximum temperatures. I’ve also given some installation examples, at the bottom of the spreadsheet, with their anticipated module temperatures for various types of installations.

Kind regards,

Bob Hopman – Victron Energy

Выводы по разделу. Контроллер заряда аккумуляторной батареи от солнечной панели

Контроллер заряда аккумуляторной батареи от солнечной панели

дипломная работа

В результате изучения материалов аналитического обзора, в качестве разработки выделенный контроллер заряда аккумуляторной батарей от солнечных модулей.

Из рассмотренных вариантов наиболее перспективным решением, при построении контроллера, представляется МРРТ-контроллер – поиск ТОЧКИ максимальной мощности (ТМП).

Данному вопросу и будут посвящены следующие разделы.

На основании приведенной в аналитическом обзоре информации и тщательного рассмотрения ключевых и наиболее значимых моментов данной темы составим структурную схему устройства.

2. Разработка структурной схемы

Опишем общую структуру всей фотоэлектрической системы. Основными элементами являются: солнечная панель, контроллер заряда и аккумуляторная батарея. Солнечная панель является источником энергии. Контроллер заряда обеспечивает отбор максимальной мощности от солнечной панели при изменении условий окружающей среды (температуры солнечного модуля, уровня освещенности, угла падения светового потока, географического расположения и т.д.).

На рис. 2.1 показана структурная схема контроллера заряда аккумуляторной батареи от солнечной панели.

Рисунок 2.1 – Структурная схема контроллера заряда с питанием от солнечной батареи

Импульсный преобразователь, служит основным элементом заряда аккумуляторной батареи и выступает исполнительным элементом в системе контроля за точкой максимума на кривой мощности солнечного модуля.

Датчик тока и датчик напряжения, необходимые для определения величины тока и напряжения соответственно. В дальнейшем происходит оцифровка сигнала с датчиков и использования этих значений для расчета мощности и контроля заряда аккумуляторной батареи. Блок умножения служит для вычисления мощности, которая определяется путем перемножения тока и напряжения.

Аналого-цифровой преобразователь – устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется с помощью цифро-аналогового преобразователя.

Драйвер – электронный компонент для управления преобразователем. Используется для усиления, формирования фронта и спада управляющих импульсов.

Микроконтроллер, является основой всего устройства и выступает основой интеллектуальной системы управления процессом заряда аккумуляторной батареи и отбора максимальной мощности от солнечного модуля.

Аккумуляторная батарея, имеет свойство после разряда восстанавливать свою способность отдавать ток во внешнюю цепь, если через нее пропустить ток в обратном направлении, то есть если произвести ее заряд. Запасая энергию в период избытка, подают ее в систему в период недостатка при недостаточном освещении фотоэлементов или при временном росте потребления.

Блок клавиатуры для выбора той или иной аккумуляторной батареи из перечня (базы данных) занесенного в память микроконтроллера. Жидкокристаллическая индикация- LSD дисплей необходим для удобства визуального “диалога” между пользователем и устройством. Питание аккумулятора осуществляется с помощью солнечной батареи. Для стабильного подпитки и соответственно заряда аккумулятора, необходимо отбирать максимально возможную мощность от солнечного модуля. Роль регулятора отбора максимальной мощности выполняет – блок перемножения (вычисляет мощность, является результатом произведения измеренного тока и напряжения) и микроконтроллер, который в свою очередь вносит возмущения в систему путем изменения напряжения нагрузки и наблюдает реакцию этой системы, тем самым и проявляя максимум на кривой мощности солнечной батареи.

Микроконтроллер так же берет на себя функции управления преобразователем. Формирует импульсы установленной продолжительности для увеличения или уменьшения напряжения нагрузки с целью определения максимума отобранной мощности, или не формирует (отключение нагрузки) в случае полного заряда аккумулятора.

3. Разработка алгоритма работы устройства

При подключении контроллера заряда к аккумуляторной батарее, пользователю предоставляется возможность ввести параметры нагрузки, а именно: максимальное и минимальное напряжение аккумуляторной батареи. Минимальный уровень напряжения должен быть задан для предотвращения полного разряда аккумуляторной батареи. Если этот параметр не вводится пользователем, то минимальное напряжение, при котором будет включен процесс зарядки, по умолчанию принимается на уровне 90% от максимального напряжения аккумуляторной батареи. После ввода параметров нагрузки выполняется проверка состояния батареи.

Далее реализуется принцип поиска максимума мощности путем коротких периодических изменений положения рабочей точки. Проводится расчет мощности, отбираемая от фотоэлектрического модуля, и сравнение ее величины с предыдущим значением. Если мощность на выходе контроллера заряда увеличивается, то на следующем шаге положение рабочей точки снова меняется в этом направлении. Шаг изменения напряжения определяется разрядностью микроконтроллера и максимальным напряжением солнечной батареи:

Где h – шаг смены напряжения, В;

Umax.PV – максимальное напряжение солнечной батареи, В;

n – количество разрядов микроконтроллера.

Одновременно с процессом определения максимальной точки происходит отслеживание уровня заряда аккумуляторной батареи. Если напряжение на нагрузке больше максимально допустимого (задается пользователем), то процесс заряда приостанавливается. Если же напряжение на аккумуляторной батарее падает до минимального значения, то процесс заряда снова восстанавливается.

Блок-схема описанного алгоритма работы контроллера заряда приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Алгоритм работы устройства

Подпрограмма проверки уровня заряда аккумуляторной батареи приведена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Подпрограмма проверки уровня заряда аккумуляторной батареи.

4. Разработка устройства и расчет его элементов и узлов

4.1 Выбор солнечной панели

Разрабатываемое устройство является “монолитным” и его невозможно четко разделить на конкретные функциональные блоки. Можно лишь оговориться о том, что функцию отбора максимальной мощности выполняют такие элементы как: микроконтроллер, импульсный преобразователь, датчик тока, датчик напряжения, блок умножения, аналого-цифровой преобразователь.

Основным элементом всей системы является солнечная панель (СП). Так как устройство, которое разрабатывается, рассчитано на заряд аккумуляторной батареи переносных электронных устройств, поэтому солнечная панель должна быть портативной, компактной, удобной при транспортировке и использовании.

Солнечные панели выполняются по поликристаллической и монокристаллической технологии. Преимуществом поликристаллических СП является возможность эффективно работать на рассеянном солнечном свете, но КПД их ниже, чем у монокристаллических СП. Монокристаллические СП обеспечивают высокий КПД – до 20%, но их энергоотдача существенно зависит от условий освещенности.

Из многочисленного выбора СП, предпочтение отдано портативной солнечной панели Acmepower SP-18W, мощностью 18Вт. Она предназначена для обеспечения автономного питания портативной техники.

Технические характеристики солнечной панели Acmepower SP-18:

· панели солнечной батареи из монокристаллического кремния с КПД 16%;

· суммарная мощность солнечных панелей (при 1000 Вт/м2): 18 Вт;

· рабочее напряжение солнечной панели: 17,5 В;

· напряжение холостого хода 21 В;

· максимальный ток в точке рабочего напряжения: 1 А;

· ток короткого замыкания 2,55 А;

· вес 1,1 кг;

· размеры в сложенном виде 295мм / 240мм / 20мм.

4.2 Выбор импульсного преобразователя

В связи с тем, что в алгоритме отбора максимальной мощности предполагается процесс моделирования напряжения нагрузки, путем увеличения или уменьшения уровня напряжения, а так же в связи с тем, что устройство заряда рассчитано на различные виды АКБ с различными ЭДС, в данном случае целесообразно применить ИППН повышающе-понижающий.

При построении микропроцессорной системы целесообразно использовать микросхему импульсного преобразователя напряжения. Из большого перечня доступных импульсных повышающе-понижающих преобразователей напряжения рационально применить микросхему LТМ4607, так как она обладает необходимыми свойствами и параметрами. А именно, данный преобразователь способен регулировать выходное напряжение при различных напряжениях на входе устройства (больше, меньше или равным исходному). LТМ4607 работает при входных напряжениях от 4.5 В до 36 В, позволяет изменять выходное напряжение от 0.8 В до 24 В, обеспечивает выходной ток 5А. Схема LTМ4607 включает в себя синхронный понижающий – повышающий DС/DС контроллер, 4 МОSFЕТ-транзистора (К-канал), схему компенсации. Упрощенная блок-схема импульсного преобразователя постоянного напряжения LТМ4607 представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Упрощенная блок-схема импульсного преобразователя постоянного напряжения LТМ4607

На рисунке 4.2 представлена схема подключения преобразователя.

Рисунок 4.2 – Схема подключения импульсного преобразователя постоянного напряжения LТМ4607

Построение обвязки микросхемы, номиналы конденсаторов, резисторов индуктивности взяты из технической документации на данный импульсный преобразователь как рекомендуемые.

В качестве драйвера была выбрана микросхема IR2121. IR2121 – драйвер быстродействующего силового МОП-транзистора или IGВТ-транзистора с защитной схемой для ограничения тока. Устойчива к замыканию КМОП-технология позволила создать монолитную конструкцию. Логические входы совместимы со стандартными КМОП или LSТТL выходами. Выходы драйверов отличаются высоким импульсным током буферного каскада, выполнен для минимизации встречной проводимости драйвера.

Схема защиты определяет перегрузки в управляемом транзисторе и ограничивает управляющее напряжение затвора. Время выключения программируется внешним конденсатором, который непосредственно руководит интервалом времени между определением условия перегрузки по току и срабатыванием. Схема подключения драйвера IR 2121 показана на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3- Схема подключения драйвера IR 2121

4.3 Выбор микроконтроллера

Микроконтроллер – это микросхема, предназначенная для управления электронным устройством, которое разрабатывается. Кругом приоритетных задач, которые выполняет МК является сравнение рассчитанных мощностей “отобранных” у солнечной батареи; хранения в памяти микроконтроллера перечня типов используемых аккумуляторных батарей; отмены процесса заряда АБ при превышении номинального напряжения и наоборот восстановления заряда при ее падении на установленный пользователем уровень.

И основной задачей для МК конечно же остается формирование возмущающих импульсов для повышения (снижения) напряжения нагрузки с целью отслеживания и содержание экстремума на кривой мощности солнечной батареи.

Принимая во внимание все условия работы микропроцессорной системы в целом, те требования предъявляемые к МК, а именно: большое быстродействие (так как все процессы по поиску максимальной рабочей точки динамические и требуют быстрой обработки данных), надежность, встроенная энергонезависимая память.

Все эти факторы заставляют прибегнуть к применению микроконтроллера 1986ВЕ92У, построенного на базе высокопроизводительного процессорного RICS ядра АRМ СоrTех-МЗ.

На рисунке 4.4 приведена схема подключения микроконтроллера.

Рисунок 4.4 – Схема подключения микроконтроллера

Тактовая частота данного микроконтроллера составляет 80 МГц. Как показано выше на рисунке 4.4 подключаем к МК внешний кварцевый резонатор ВQ1 на 80 МГц, который включен по стандартной схеме, с погрузочными конденсаторами С11 и С12.

Кнопка SВ1 в совокупности с резистором R11 с номиналом 10 кОм и конденсатором С8, с номиналом 100 нФ, заведена на вход RESET (сигнал внешнего сброса) для того, чтобы в случае “зависания” перезапустить МК. Все номиналы элементов и схема включения взяты из документации на данный микроконтроллер.

4.4 Выбор и расчет компаратора с гистерезисом

Поскольку одним из ключевых моментов при проектировании устройства является контроль заряда аккумуляторной батареи, другими словами исключения возможности ее перезаряда или недозаряда, ведущий к потере ею установленной номинальной емкости, то для сравнения заданной величины напряжения и данных, считываемых с датчика напряжения целесообразно использовать компаратора с гистерезисом. Выбор объясняется тем, что в компараторе в условиях повышенного уровня помех, при медленно меняющихся входных сигналах или когда приоритетным является снижение вероятности ошибочных переключений, возникает необходимость формирования передаточной характеристики с гистерезисом за счет введения положительной обратной связи. В этом случае сигнал подается на инвертирующий вход компаратора, а на неинвертирующий вход через резистивный делитель подается сигнал с прямого выхода. Соотношение сопротивлений резисторов обратной связи устанавливает ширину петли гистерезиса.

В качестве компаратора была выбрана микросхема АD8561.

Схема подключения компаратора с гистерезисом приведена на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 – Схема включения компаратора с гистерезисом

Компаратор может питаться как разнополярным так и однополярным положительным напряжением +5 В. Делитель напряжения, состоящий из двух резисторов R4, R5, необходим для снижения напряжения на входе компаратора к 4,5В (рабочее напряжение) .Учитывая, что максимальное входное напряжение составляет 20 В , а рабочее напряжение компаратора 4,5 В, зададимся одним из сопротивлений делителя. R4 = 10 кОм.

Далее из пропорции представленной ниже в формуле (4.1) вычислим значение сопротивления R5:

(4.1)

По ряду Е24 выбираем наиболее приближенное

Для определения значений резисторов R6, R7, R8 необходимо знать уровни порогов петли гистерезиса Vth и Vtl. Верхний порог (Vth) составляет 15,05 В, нижний (Vtl) 14,95 В.

Далее задаемся резисторами R6 и R7. Потому как при расчетах важно учитывать, что через резисторы R6 и R7 течет постоянный ток, поэтому их суммарное значение должно быть не менее 1 кОм. Кроме того, это значение не должно выше 10 кОм от этого зависит значение резистора R10. Отсюда принято брать R6 = 10 кОм и R7 = 8,2 кОм.

После представлен алгоритм расчета сопротивления R8:

(4.2)

(4.3)

, (4.4)

(4.5)

По ряду Е24 выбираем наиболее приближенное значение сопротивления R8- равно 220 кОм. Резисторы выбираются из серии С2-ЗЗН, мощностью 0,125 Вт.

солнечный контроллер заряд батарея

4.5 Выбор умножителя

Аналоговый умножитель необходим для умножения значений тока и напряжения с целью определения максимума на кривой мощности и вместе с тем отбора максимальной мощности от солнечного модуля.

Практически все современные аналоговые умножители построены на основе двух дифференциальных усилителей (ДУ), объединений симметрично-перекрестными связями, управления крутизной которых за счет перераспределения токов выполняет еще один ДУ.

В качестве такого аналогового умножителя избран К525ПС2Б. Он является недорогим, легко доступным и зарекомендовал себя как надежный элемент в любой электронной системе. Схема подключения аналогового умножителя показана на рисунке 4.6.

Рисунок 4.6 – Схема подключения аналогового умножителя

Назначение подстроечных резисторов: R21 – коррекция нуля по входу Х0; R22 – коррекция нуля по входу Y0; R23 – коррекция нуля по входу Z0. На практике последовательность регулирования следующая: при нулевых напряжениях на входах Х0 и Y0 резистором R23 устанавливают ноль на выходе; подав на вход Х0 переменное напряжение амплитудой несколько вольт, резистором R22 добиваются минимального его проникновения на выход при нулевом напряжении на входе Y0; подав на вход Y0 переменное напряжение амплитудой несколько вольт, резистором R20 добиваются минимального его проникновения на выход при нулевом напряжении на входе X, R19- точка подстройки масштабного коэффициента 10 в знаменателе передаточной функции:

Вход Zin заведен в отрицательную обратную связь внутреннего операционного усилителя.

4.6 Выбор цифро-аналогового преобразователя

Исходя из того, что входной сигнал для компаратора является аналоговым, вследствие этого на выход микроконтроллера необходимо подключить цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). ЦАП бывают как параллельного типа так и последовательного. Выбор остановлен на параллельном, так как при одинаковой скорости работы микроконтроллера, он будет обеспечивать более широкий диапазон выходных частот, благодаря тому, что пока на последовательный 8 битный ЦАП поступает по очереди за 8 циклов значение выходного напряжения в двоичном коде, в этих 8 циклов параллельный ЦАП сможет принять 8 значений. Выбор остановлен на модели АD7524. ЦАП имеет небольшие габариты, 8 разрядный, работает по параллельному интерфейсу. Диапазон рабочих температур -40±°С до + 85 ±°С. Схема подключения ЦАП приведена на рисунке 4.7.

Рисунок 4.7 – Схема подключения ЦАП АD7524

4.7 Выбор аналого-цифрового преобразователя

Поскольку сигнал с аналогового умножителя поступает на микроконтроллер, то его необходимо оцифровать. Поэтому для преобразования аналогового сигнала в цифровой нужен аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

В качестве АЦП выбран АDС08161 со временем преобразования 560 нc, он использует архитектуру двустороннего АЦП со схемой выборки – хранения.

В нем есть внутренний источник опорного напряжения на ширине запрещенной зоны. Этот АЦП не требует внешней синхронизации и осуществляет аналого-цифровое преобразование в полном диапазоне амплитуд входных сигналов. Схема подключения АЦП приведена на рисунке 4.8.

Рисунок 4.8 – Схема подключения АЦП АDС08161

4.8 Датчик тока

Так как для отбора максимальной мощности от солнечного модуля нам необходимо умножать ток на напряжение, следовательно для определения величины тока необходим датчик тока. Максимальный ток, который необходимо измерять составляет 0,78 А, что составляет десятую часть от емкости самой мощной аккумуляторной батареи, рассчитанной на данное устройство. В качестве датчика тока используется ИМС АСS712 5А 185 мВА.

Датчик, выполненный в виде микросхемы, состоит из высокоточного линейного датчика Холла, интегрированного на кристалл микросхемы, и медного проводника, расположенного близко к кристаллу. Электрический ток, протекая через проводник, создает магнитное поле, которое фиксируется датчиком Холла и преобразуется в напряжение, пропорциональное значению входного тока.

Встроенный формирователь сигнала фильтрует создаваемое чувствительным элементом напряжение и усиливает его до уровня, который может быть определен с помощью АЦП микроконтроллера.

Схема подключения датчика тока показана на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 – Схема подключения датчика тока

К выводу 8 подключается фильтрующая емкость С13, что позволяет улучшить шумовые и точности характеристики датчиков. В качестве С13 используется К10-17Б 0,1 мкФ.

4.9 Датчик напряжения

Как и датчик тока, датчик напряжения необходим для определения величины напряжения, которое генерируется микроконтроллером (для определения максимальной мощности), а так же для отслеживания уровня заряда аккумуляторной батареи (с целью не допустить ее перезаряд или разряд). Датчик напряжения представляет собой совокупность резистивного делителя и операционного усилителя. Схема подключения датчика напряжения приведена ниже на рисунке 4.10.

Рисунок 4.10 – Схема подключения датчика напряжения

В качестве операционного усилителя выбрана микросхема ТL071. Преимуществами данного усилителя являются низкие гармонические искажения и низкий шум. Расчет резисторов проводим аналогично расчету делителя напряжения, который стоит перед компаратором. Задаемся одним из резисторов, например, R3 = 100 кОм и дальше из пропорции где U1 = 20В, U2 = 4,5В вычисляем К2 по формуле

(4.6)

По ряду Е24 выбираем наиболее приближенное значение сопротивления R2 равное 330 кОм. Резисторы выбираются из серии С2-ЗЗН, мощностью 0,125 Вт.

4.10 Выбор устройства индикации

Для взаимодействия между устройством заряда и пользователем, предусмотрено средство отображения информации. В качестве него взят жидкокристаллический дисплей на базе контроллера НD44780. LCD-дисплей имеет два ряда по восемь символов. LCD на базе HD44780 подключается к микроконтроллеру непосредственно к портам. Есть два способа подключения – на 8 бит и на 4 бита. В данном случае можно использовать подключение на 8 бит, так как достаточное количество выводов МК позволяют это сделать. Схема подключения LCD-дисплея приведена на рисунке 4.11.

Рисунок 4.11- Схема подключения LCD дисплея

ЖКИ питается от источника напряжения +5В. В нем также предусмотрена регулировка контрастности выводимого изображения и реализовано переменным резистором сопротивлением R17 = 10 кОм. Выводы А и К необходимы для подсветки экрана. Схема включения и номиналы элементов взяты из технической документации.

Кнопки необходимы для ввода параметров нагрузки и для удобства пользования устройством.

Принимая во внимание тот факт, что используемый микроконтроллер имеет достаточное количество выводов, то нет необходимости строить матричную клавиатуру, с целью уменьшения количества используемых выводов.

В данном случае используется простое подключение кнопок от питания через ограничительный резистор на контакт МК, как показано на рисунке 4.12.

В качестве кнопки выбираем: ТS-А1РS, кнопка тактовая h = 4.3 мм.

Рисунок 4.12 – Схема подключения кнопок

Подтягивающие резисторы R12-R15 необходимые для того, чтобы при размыкании кнопки (ток непосредственно с шины питания поступает в МК), ограничить его. При отсутствии резистора и скачка напряжения питания, ток на входе МК может превысить предельно допустимый, что приведет к неисправности.

Расчет ограничительных резисторов ведется по формуле (4.7).

(4.7)

где Uн – это напряжение питания МК,

Imax – максимально допустимый ток для контакта МК.

Таким образом, величина сопротивлений равна

.

Резисторы берутся из серии С2-ЗЗН мощностью 0,125 Вт и по ряду Е24.

Все номиналы элементов взяты из технической документации на эту микросхему. Принципиальная схема устройства приведена в приложении А.

5. Расчет печатной платы устройства и электронного функционального узла устройства

5.1 Определение требований к механическим и климатическим воздействиям

Условия размещения электронного устройства определяют уровень воздействия на него механических и климатических факторов. Поэтому на стадии конструирования необходимо определить характер и уровень этих действий. К таким действиям относятся действие механической вибрации и ударов, температурные воздействия, повышенной и пониженной влажности и давления.

Определение требований к механическим и климатическим воздействиям осуществляется в соответствии с ГОСТ 15150-69.

Климатическое исполнение устройства – В (умеренный). Устройство предназначено для работы в районах с умеренным климатом, где изменение температуры от -45°С до + 45°С, изменение влажности до 80% при температуре 20 ° С. Категория размещения устройства – 1 (для эксплуатации на открытом воздухе).

Возобновляемый источник энергии – солнечная энергия от Гелиос Хаус

Опубликовано 20 апреля 2019

Как правильно рассчитать ток контроллера и почему февраль это “месяц сгоревших контроллеров заряда”? Наш инженер расскажет в новом видео обзоре коротко и по существу, без ссылки на бренды и модели.

  Первыми, на рассвете «солнечной энергетики», появились on/off контроллеры предназначенные для контроля перезаряда аккумуляторной батареи, которые представляли собой по сути реле напряжения. Сейчас on/off контроллеры почти не используются, ввиду малой эффективности.
Более продвинутые устройства, которые используются и по сей день, это ШИМ/PWM («PWM» – pulse-width modulation) контроллеры. Технология позволяет плавно ограничивать зарядный ток при достижении необходимого уровня напряжения, обеспечивая необходимые этапы заряда:
  • объемный, 
  • постоянный заряд, 
  • выравнивание. 
Основная особенность работы ШИМ контроллера – это по прямое соединение солнечных панелей и блока аккумуляторов, которые, естественно, должны быть одного номинального напряжения.
Плюс в том, что, благодаря минимальному количеству преобразований напряжения, ШИМ устройства имеют высокий КПД. Однако есть и существенная проблема: в солнечную погоду все будет хорошо, напряжения «рабочей точки» солнечного модуля будет вполне достаточно для заряда аккумулятора, например, панель номиналом 12В, как правило, имеет рабочее напряжение порядка 17В.   А вот, при слабой освещенности или неправильной ориентации солнечной батареи относительно солнца, напряжение падает и заряд аккумулятора прекращается.
Подобрать ШИМ устройство довольно просто. Так как напряжение фотоэлектрической батареи и аккумулятора заведомо равны, нам нужно лишь оценить зарядный ток. Предположим, для освещения на даче мы подобрали солнечный модуль мощностью 100Вт, напряжение системы 12Вольт: 
100Вт/12В= 8,3А зарядный ток, а ближайший номинал контроллера 10А. 
Также, при подборе контроллера нужно учитывать следующие нюансы:
  • Для солнечных панелей существует температурный коэффициент мощности, который обычно составляет порядка 0,45%/°С. Несложно вычислить, что зимой солнечная панель может стать мощнее на 20% и более. Мощность кремниевой ячейки растёт со снижением температуры окружающей среды.
  • Напряжение аккумулятора, если он сильно разряжен, может быть ниже 12Вольт, соответственно, зарядный ток будет выше расчётного значения.
Все это говорит о том, что контроллер должен подбираться с запасом примерно +20%. 
Наиболее совершенной на сегодняшний день является MPPT технология, что расшифровывается «maximum power point tracking» или означает в поисках точки максимальной мощности. Если внимательно посмотреть на вольт-амперные характеристики панели, но существует точка максимальной мощности, постоянным слежением за которой и занимается MPPT контроллер. Заметьте, что МРРТ – это последний технологический прорыв в области разработки устройств заряда аккумуляторов, хоть и случился этот прорыв это в конце 80-х гг.
Вернемся к вольт-амперной характеристике. В зависимости от внешних условий, таких как освещенность и температура, точка максимальной мощности будет непрерывно смещаться, контроллер, в свою очередь, будет менять входные параметры, чтобы получать от фотоэлектрической панели максимум энергии.



Напряжение массива солнечных батарей, подключенных к MPPT контроллеру, обычно в 1,5-2 раза выше напряжения аккумуляторной батареи, благодаря чему заряд не прекращается даже в мало солнечную погоду. Особенно этот эффект полезен в зимой, когда недостаток солнечного света особенно ощущается на напряжении системы. 
Подобрать MPPT контроллер не сложно, нужно лишь оценить зарядный ток.
Рассмотрим простой пример: для загородного дома мы подобрали 12 солнечных батарей по 200Ватт. Напряжение системы 48В: 2400Вт/ 48В= 50А, а с запасом 20%, получим 60А. Продолжение..

Кстати все выше приведенные расчёты и примеры верны только в отношении односторонне ориентированных массивов солнечных панелей. Если система, ландшафт крыши или ёмкость аккумуляторов требуют установки солнечных панелей одного массива под разным углом, или с ориентацией на разные стороны света, то для каждого направления/угла требуется свой отдельный контроллер. Почему? Об этом мы расскажем в следующем видео. А если вам не терпится узнать – позвоните нам +7(812) 903-28-88 и получите исчерпывающую консультацию инженера или расчёт вашей солнечной электростанции.

Все, что вам нужно знать о солнечных зарядных устройствах

В любую погоду мы получаем огромное количество звонков о солнечной энергии каждый день. Мы постараемся ответить на наиболее часто задаваемые вопросы, чтобы сэкономить вам телефонный звонок.

Прежде чем мы начнем, вы должны знать, что солнечная энергия не панацея для замены потраченной энергии. Например, некоторые люди пытаются перезарядить аккумуляторы для троллингового мотора, лодки, дома на колесах, электрического скутера, загородной хижины и т. д., и они хотят, чтобы это было сделано в очень короткие сроки, обычно всего за несколько дней.Предположим, вы берете разряженную 100-ампер-часовую батарею и заряжаете ее с помощью 30-ваттной солнечной панели в идеальных условиях летнего освещения. Через неделю батарея будет почти полностью заряжена. Используя этот пример, вы можете видеть, что для зарядки 100-ампер-часовой батареи за несколько дней потребуется не менее 100 Вт солнечной энергии.

Кроме того, имейте в виду, что для получения максимальной номинальной мощности солнечной панели требуется прямое попадание солнечных лучей на поверхность панели. Такие условия, как пасмурное небо, тени, неправильный угол установки, экваториальное направление или короткие зимние дни, снижают фактическую мощность солнечной панели ниже номинальных значений.

НОМИНАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Большинство солнечных зарядных устройств рассчитаны на 12 В постоянного тока, но у нас есть ограниченная доступность на 24-вольтовой панели. Как правило, когда требуется напряжение 24 В или выше, солнечные панели могут быть соединены последовательно, или мы можем заказать солнечные панели, рассчитанные на большее напряжение постоянного тока, например 24 В, 36 В, 48 В и т. д.

КОНТРОЛЛЕРЫ

Каждый раз, когда вы используете панель с номинальной выходной мощностью более 5 Вт, мы рекомендуем использовать солнечный контроллер заряда. На самом деле, контроллер заряда является хорошей идеей в большинстве приложений, поскольку он может обеспечить несколько преимуществ, таких как предотвращение перезарядки, улучшение качества заряда и предотвращение разрядки аккумулятора в условиях низкой освещенности или отсутствия освещения.Некоторые солнечные панели изготавливаются с предварительно установленными блокирующими диодами, которые предотвращают разряд батареи в условиях низкой освещенности или отсутствия освещения. В большинстве случаев, когда установлена ​​солнечная панель мощностью 6 Вт или больше, настоятельно рекомендуется использовать контроллер зарядного устройства. В двух словах, солнечный контроллер заряда действует как выключатель, пропуская питание, когда оно нужно аккумулятору, и отключая его, когда аккумулятор полностью заряжен. При выборе контроллера следует помнить, что они обычно измеряются в амперах, а фотоэлектрические панели обычно оцениваются в ваттах.Это означает, что солнечный контроллер заряда, такой как Morning Star SS6L, 6-амперный контроллер, будет работать почти со всеми панелями, которые мы продаем, вплоть до 70 Вт.

НОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ В ВАТТАХ И АМПЕРАХ

Производители солнечных панелей оценивают мощность солнечной энергии в ваттах. Как правило, мощность 15 Вт обеспечивает около 3600 кулонов (1 Ач) в час прямого солнечного света. Например, панель Pulse Tech SP-5 может выдавать 0,33 Ач в час прямого солнечного света. Это очень популярная панель для обслуживания одиночных и сдвоенных аккумуляторов в резервных и накопительных приложениях.

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ РАЗМЕР СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ

Первое, что нужно помнить о солнечной энергии, это то, что все зависит от чисел. Требуемая мощность и мощность, которую может выдать панель. Прежде чем вы сможете начать покупать панель, вам нужно знать, сколько ампер-часов или ватт вам нужно будет производить за установленный период времени. Эта цифра может измеряться в часах или днях. Поскольку в сутках 24 часа, мы предлагаем использовать это значение в качестве исходного. Во-первых, определите общее потребление электроэнергии за этот период времени. Затем подсчитайте количество прямого солнечного света, которое солнечная панель получит за этот период времени, и определите общее количество необходимых ватт-часов. Вы всегда должны ошибаться в сторону осторожности и переоценивать свои потребности в энергии. Обычно мы видим в среднем 4 часа полезного солнечного света зимой и 6 часов полезного солнечного света летом. Конечно, есть исключения из этих средних значений, но ошибка в отношении осторожности создает более надежную солнечную систему. Эти средние значения также помогают компенсировать такие переменные, как тень, облака, угол наклона панели и т. д.Как только вы хорошо разберетесь со своими потребностями в электроэнергии, я предлагаю вам перейти к нашему Солнечному калькулятору.

УСЛОВИЯ ВЫХОДА

Параметры солнечной панели рассчитаны для яркого прямого солнечного света. Такие условия, как непрямой солнечный свет, пасмурная погода и полутень, снижают выходную мощность. Мы всегда рекомендуем увеличивать размер вашей солнечной батареи, так как такие условия возникают часто. Кроме того, помните, что продолжительность светового дня летом и зимой может иметь значение.

Одна из самых больших ошибок, которую часто можно увидеть, — это когда солнечная батарея проектируется летом с использованием летнего светового дня, но затем она также используется зимой.Первая жалоба часто связана с тем, что аккумуляторы перестали выдерживать нагрузки. Это постепенный процесс, который начинается, когда вы теряете световой день, и вы начинаете разряжать аккумуляторную батарею более чем на 50%. Когда это происходит, аккумуляторы начинают сульфатироваться гораздо быстрее и перестают держаться под нагрузкой. Как вы понимаете, это дорогая ошибка! Решение обычно включает в себя большее количество панелей и новые батареи с более высоким запасом мощности в ампер-часах. Поэтому мы советуем нашим клиентам быть осторожными при учете светового дня.Кроме того, если вы планируете использовать солнечную батарею круглый год, вам необходимо учитывать ежедневное потребление солнечной энергии зимой.

УПРАВЛЕНИЕ УСТРОЙСТВОМ НЕПОСРЕДСТВЕННО ОТ ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ БАТАРЕИ С ПАНЕЛЬЮ СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ

У нас есть несколько складных/портативных солнечных панелей для походов, которые поставляются с адаптером для прикуривателя. Этот адаптер позволяет питать аксессуары на 12 В, которые обычно используют вилку на 12 В постоянного тока. Для прямого подключения к панели устройства не должны быть чувствительны к перепадам напряжения — иначе они могут отключиться.Чтобы решить эту проблему, лучше всего использовать небольшую батарею в качестве емкости для хранения энергии, которая обеспечит постоянный источник стабильного, надежного питания. Для этого мы рекомендуем использовать солнечный контроллер заряда, Y-образный разъем с встроенной батареей на одной ноге и розетку для прикуривателя на другой ноге.

СОЛНЕЧНЫЕ ПАНЕЛИ ЗАЩИТНЫЕ ОТ ПОГОДЫ

Почти все солнечные панели предназначены для установки на открытом воздухе, так как именно здесь они получают наилучшее и наиболее прямое воздействие солнечного света. Помните, что что-либо меньшее, чем это, приведет к тому, что панель будет производить меньше своей полной номинальной мощности.

ОБЯЗАТЕЛЬНО ОБСЛУЖИВАТЬ СОЛНЕЧНЫЕ ПАНЕЛИ

Периодический осмотр для удаления грязи, мусора и проверки электрических соединений — это все, что необходимо. Очищение панели от снега и мусора позволит добиться лучших результатов.

КАК ДОЛГО РАБОТАЮТ СОЛНЕЧНЫЕ ПАНЕЛИ

Производительность солнечной панели может варьироваться, но в большинстве случаев гарантированный ожидаемый срок службы выходной мощности составляет от 3 до 25 лет.Этот гарантированный рейтинг ожидаемой продолжительности жизни обычно составляет 80% от опубликованного рейтинга солнечной панели. Конечно, это будет варьироваться от производителя к производителю, и, как всегда, вы обычно получаете то, за что платите. Остерегайтесь этих дешевых панелей, сделанных в пакистанском Китае.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МОЩНОСТИ

Многие люди используют инвертор постоянного тока в переменный для преобразования 12 В постоянного тока в 110 В переменного тока. Поскольку они изменяют мощность из одной формы в другую, инверторы являются монстрами, пожирающими энергию, и их следует избегать, когда это возможно.Если у вас есть выбор между 12-вольтовым устройством с питанием от постоянного тока или 110-вольтовым устройством с переменным током, выберите устройство с 12-вольтовым питанием постоянного тока. На рынке есть устройства постоянного тока, которые либо понижают, либо повышают мощность постоянного тока, и они также потребляют значительно больше энергии.

FORMULA Постоянный ток в переменный через инвертор

Формулы и примеры для 12- и 24-вольтовых систем постоянного тока

Это «эмпирическое правило» предназначено в качестве общего руководства для оценки силы постоянного тока, необходимой для работы преобразователя постоянного тока в переменный. Поскольку расчеты дают приблизительные значения, при проектировании и определении компонентов системы, таких как провод, размер и длина, следует учитывать соответствующий коэффициент безопасности. В основном это означает «увеличить размер вашей системы».

Системы постоянного тока 12 В

Формула: 12-вольтовым инверторам требуется около десяти входов постоянного тока по 10 А на каждые 100 Вт выходной мощности, используемые для работы нагрузки переменного тока.

Пример: Сколько ампер постоянного тока потребуется 12-вольтовому инвертору для работы трех кварцевых ламп мощностью 500 Вт или электрического нагревателя мощностью 1500 Вт?

Ответ:

  • 1) Общая мощность = 1500
  • 2) 1500 Вт/100 (из формулы) = 15
  • 3) 15 X 10 ампер (из формулы) = 150 ампер.

Это постоянный ток, который инвертор будет использовать для работы нагрузки мощностью 1500 Вт. Примечание: Если эти 150 ампер потребляются от батареи в течение одного часа, будет использовано 150 ампер-часов энергии батареи.

Чтобы поддерживать мощность батареи 150 ампер-часов, следует использовать батарею емкостью 300 ампер для максимального срока службы и производительности батареи.

Системы постоянного тока 24 В

Формула: 24-вольтовым инверторам требуется примерно 5 ампер постоянного тока на входе на каждые 100 ватт выходной мощности, используемой для работы нагрузки переменного тока.

Пример: Сколько ампер постоянного тока потребуется 24-вольтовому инвертору для работы трех кварцевых ламп мощностью 500 Вт или электрического обогревателя мощностью 1500 Вт?

Ответ:

  • 1) Общая мощность = 1500
  • 2) 1500 Вт/100 (из формулы) = 15
  • 3) 15 X 5 ампер (из формулы) = 75 ампер.

Это постоянный ток, который инвертор будет использовать для работы нагрузки мощностью 1500 Вт. Примечание: Если эти 75 ампер потребляются от батареи в течение одного часа, будет использовано 75 ампер-часов энергии батареи.

Чтобы поддерживать мощность батареи 75 ампер-часов, следует использовать батарею емкостью 150 ампер для максимального срока службы и производительности батареи.

Готовы использовать силу солнца? Купите солнечное зарядное устройство и аксессуары.

Солнечный калькулятор

Если вам нужно зарядное устройство от солнечной батареи для лодки, зарядное устройство от солнечной батареи для автомобильного аккумулятора или зарядное устройство от солнечной батареи переменного тока, у нас есть подходящие зарядные устройства для любого применения.

Выберите свое солнечное зарядное устройство

Была ли эта информация полезной? Подпишитесь, чтобы получать обновления и предложения.

Solar-Plus-Storage 101 | Министерство энергетики

Размещение фотоэлектрической системы и системы хранения в одном месте, известное как совместное размещение, позволяет двум системам совместно использовать некоторые аппаратные компоненты, что может снизить затраты. Совместное размещение также может снизить затраты, связанные с подготовкой площадки, приобретением земли, трудозатратами на установку, получением разрешений, подключением, а также накладными расходами и прибылью застройщика.

Когда фотоэлектрические и аккумуляторные батареи расположены вместе, они могут быть соединены либо по постоянному току, либо по переменному току.Постоянный ток или постоянный ток — это то, что батареи используют для хранения энергии и как фотоэлектрические панели генерируют электричество. Переменный ток или переменный ток — это то, что используют сеть и приборы. Системе со связью по постоянному току требуется двунаправленный инвертор для подключения аккумуляторной батареи непосредственно к массиву фотоэлектрических модулей, а системе со связью по переменному току требуется двунаправленный инвертор и — фотоэлектрический инвертор. При выборе системы учитываются различные факторы, и владелец должен решить, какой из них будет работать лучше всего.

При выборе между постоянным и переменным током необходимо учитывать технические факторы, влияющие на производительность системы, а также затраты.Стоимость совмещенной системы со связью по постоянному току на 8 % ниже, чем стоимость системы с отдельными фотоэлектрическими модулями и хранилищем, а стоимость совмещенной системы со связью по переменному току на 7 % ниже. Новую модель затрат NREL можно использовать для оценки затрат на солнечные системы и системы хранения коммунальных услуг, а также для направления будущих исследований и разработок для снижения затрат.

Куда все это идет?

По мере того, как солнечная энергия становится дешевле и шире используется, рыночный потенциал для устройств накопления энергии растет.Задача состоит в том, чтобы сделать хранилище доступным, используя более дешевые батареи, а также улучшить методы управления и интеграции. Цель, конечно же, состоит в том, чтобы электросеть США могла использовать достаточно энергии, чтобы обеспечить всех в часы пик по доступной цене, обеспечивая надежность сети.

Узнайте больше об исследованиях солнечной энергии в Управлении энергоэффективности и возобновляемых источников энергии.

Выбор лучшей солнечной батареи: что нужно знать

При сравнении расценок на различные системы солнечных батарей может быть трудно определить, какие характеристики и технические характеристики имеют наибольшее значение, и на это есть веская причина: отрасль домашних накопителей энергии настолько нова, что вы, вероятно, не знаю никого с батареей, у кого можно спросить об их опыте. В то время как каждая батарея должна соответствовать определенным требованиям надежности и безопасности, чтобы быть проданной и установленной в США, за пределами этих стандартов очень мало стандартизированных спецификаций и характеристик аккумуляторов, доступных на рынке сегодня. Мы предоставили несколько советов о том, на что обращать внимание при сравнении различных котировок аккумуляторов.

Узнайте, сколько стоит солнечная батарея + аккумулятор в вашем районе в 2021 году

Что такое солнечная батарея?

Солнечная батарея — это устройство, которое накапливает электроэнергию для последующего использования, поэтому вы можете поддерживать работу приборов во время отключения электроэнергии, использовать больше солнечной энергии, которую вы производите в своем доме, а в некоторых случаях даже экономить деньги на электричестве.Их часто называют «батареями глубокого цикла» из-за их способности заряжать и разряжать значительное количество электроэнергии по сравнению с чем-то вроде автомобильного аккумулятора.

На что обращать внимание при выборе домашней солнечной батареи: шесть измерений, которые необходимо учитывать

Системы хранения энергии

обеспечивают ряд различных преимуществ, от аварийного резервного питания до даже экономии финансовых средств. Но они также привносят техническую сложность и новый набор незнакомой терминологии. Вот на что следует обратить внимание при выборе солнечной батареи глубокого цикла: 

Как определить, какие характеристики батареи соответствуют вашим потребностям

Существует ряд различных потенциальных критериев принятия решений и точек сравнения, которые следует учитывать при оценке вариантов хранения энергии.Вот несколько наиболее распространенных критериев принятия решения, а также характеристики батареи, которые наиболее важны, если эти критерии соответствуют вашей ситуации:  

  • Если вы хотите одновременно обеспечить энергией большую часть своего дома, ищите солнечную батарею с высокой мощностью
  • Если вы хотите питать более энергоемкий прибор (например, водоотливной насос), ищите аккумулятор с высокой мгновенной мощностью
  • Если вы хотите, чтобы ваш дом работал от солнечной батареи в течение более длительного времени, ищите батарею с большей полезной емкостью
  • Если вы хотите получить максимальную отдачу от каждого киловатт-часа электроэнергии, вложенного в аккумулятор, ищите аккумуляторы с более высокой эффективностью
  • Если вы ограничены в пространстве и хотите получить максимальный объем памяти при минимальном пространстве, обратите внимание на литий-ионные никель-марганцево-кобальтовые (NMC) солнечные батареи
  • .
  • Если вам нужна батарея с самым длительным сроком службы, которую вы можете использовать наибольшее количество раз, ищите литий-железо-фосфатные (LFP) батареи
  • .
  • Если вам нужна батарея с максимально возможным рейтингом безопасности (не волнуйтесь, они все безопасны!), обратите внимание на солнечные батареи LFP
  • .

Номинальная мощность

Номинальная мощность батареи относится к киловаттам (кВт) мощности, которую батарея может обеспечить за один раз.Другими словами, номинальная мощность батареи говорит вам как о том, сколько устройств ваша батарея может питать одновременно, так и о том, какие это устройства .

Мощность выражается либо в киловаттах (тысячах ватт), либо в амперах, и разные приборы потребляют разное количество энергии. Например, типичная компактная люминесцентная лампочка потребляет 12 Вт (или 0,012 кВт), а 3-тонный блок переменного тока потребляет 20 ампер, что эквивалентно 4,8 кВт. Большинство аккумуляторов, доступных сегодня на рынке, имеют непрерывную выходную мощность около 5 кВт.

Важно отметить, что солнечные батареи часто имеют две разные номинальные мощности — непрерывную номинальную мощность и 5-минутную или мгновенную номинальную мощность — это означает, что они могут обеспечивать большую мощность при коротких импульсах. Это важно, если у вас есть такой прибор, как водоотливной насос, для включения которого требуется большое количество энергии, но затем он работает с меньшей мощностью.

Размер батареи/полезная емкость аккумулятора

Емкость батареи (или размер) — это количество электроэнергии, которое батарея способна хранить и подавать в ваш дом.В то время как мощность выражается в кВт, размер батареи выражается в киловатт-часах (кВтч), что представляет собой произведение мощности на время. В результате емкость аккумулятора говорит вам, как долго ваш аккумулятор может питать части вашего дома . Обязательно обратите внимание на полезную емкость батареи, так как это число представляет собой количество накопленной электроэнергии, к которой вы можете получить фактический доступ в батарее.

Поскольку потребление электроэнергии — это мощность, умноженная на время, чем больше энергии вы используете, тем быстрее закончится накопленная электроэнергия.И наоборот, если вы используете аккумулятор только для резервного копирования нескольких устройств с относительно небольшим энергопотреблением, вы можете поддерживать их работу в течение более длительного периода времени. Это делает размер батареи немного обманчивым, потому что продолжительность заряда батареи напрямую зависит от того, сколько энергии она выдает.

Подумайте о приведенном выше примере разницы между лампочкой и блоком переменного тока. Если у вас есть батарея на 5 кВт, 10 кВтч, вы можете использовать блок переменного тока только в течение двух часов (4.8 кВт * 2 часа = 9,6 кВтч). Однако та же батарея сможет поддерживать 20 лампочек в течение 2 полных дней (0,012 кВт * 20 лампочек * 42 часа = 10 кВтч).

Сколько солнечных батарей вам нужно для питания вашего дома?

В зависимости от того, для чего вы хотите использовать свою систему накопления энергии, а также от характеристик вашей бытовой техники, количество необходимых вам батарей может сильно различаться . Есть несколько вопросов, на которые нужно ответить: как долго вы хотите работать от батареи, какую производительность получают ваши солнечные батареи, какие приборы вам абсолютно необходимы, и этот список можно продолжать и продолжать.

Хотя мы не можем точно сказать, сколько батарей вам понадобится, в нашей статье мы описали шаги, которые вы можете предпринять, чтобы начать делать эти вычисления, о том, какую часть вашего дома вы можете запитать от батарей. Вы также можете ознакомиться с нашей статьей об отключении от сети с солнечными батареями и батареями, где мы приводим пример математики о том, что потребуется, чтобы ваш дом полностью питался от солнечной энергии и батарей.

Круговая эффективность

Круговая эффективность — это метрика на уровне системы, которая измеряет, насколько хорошо ваша система накопления энергии (аккумулятор + инвертор) преобразует и хранит электроэнергию.Существуют потери, связанные с любым электрическим процессом, а это означает, что вы потеряете несколько киловатт-часов электроэнергии, когда вы инвертируете его с электричества постоянного тока (DC) на электричество переменного тока (AC) или когда вы помещаете электричество в аккумулятор и снова его вынимаете. . КПД солнечной батареи показывает, сколько единиц электроэнергии вы получите от батареи на каждую единицу электроэнергии, которую вы в нее вложите .

Узнайте, сколько стоит солнечная энергия + аккумулятор в вашем районе в 2021 году

Срок службы батареи: пропускная способность и количество циклов

Срок службы батареи измеряется тремя различными показателями: ожидаемые годы работы, ожидаемая пропускная способность и ожидаемые циклы. Ожидаемая пропускная способность и циклы работы аккумулятора подобны гарантии пробега автомобиля. Пропускная способность позволяет сравнить, сколько электроэнергии вы сможете передать через аккумулятор за весь срок его службы. Циклы измеряют, сколько раз вы можете зарядить и разрядить аккумулятор.

Чтобы преобразовать ожидаемую или гарантированную пропускную способность батареи в ожидаемый срок службы, разделите пропускную способность (выраженную в кВтч) на полезную емкость батареи, чтобы оценить, сколько полных циклов вы получите от своей батареи, и разделите это количество полных циклов. по количеству дней в году: гарантия пропускной способности 20 000 кВтч для батареи 10 кВтч означает 2000 ожидаемых циклов или цикл в день для 5.5 лет.

Чтобы преобразовать ожидаемое или гарантированное количество циклов батареи в ожидаемый срок службы, разделите количество циклов на количество дней в году: гарантия на 4000 циклов соответствует одному циклу в день в течение 11 лет.

Безопасность

Все солнечные батареи должны соответствовать определенным требованиям безопасности, чтобы быть сертифицированными для установки в домах и на предприятиях: каждая батарея, стоимость которой вы получаете на EnergySage, безопасна и соответствует этим требованиям безопасности! Тем не менее, некоторые химические составы аккумуляторов были проверены на безопасность на разных уровнях, даже превышающих установленные правительством требования безопасности для аккумуляторов, а это означает, что некоторые химические составы аккумуляторов немного безопаснее, чем другие. Но самое главное помнить, что все батареи, установленные в США, очень безопасны!

Химия

Химия батареи относится к основному соединению, которое используется для хранения электричества внутри батареи. Химический состав может быть наиболее важной характеристикой для сравнения, поскольку он в конечном итоге определяет многие характеристики батарей, перечисленных выше. Например, различные литий-ионные химические вещества могут быть более энергоемкими — это означает, что они хранят больше электроэнергии в меньшем объеме — или могут лучше справляться с циклами — это означает, что они могут работать на более высоком уровне в течение большего количества лет.И это только различия в литий-ионных химиях, не говоря уже о различиях между литий-ионными батареями и свинцово-кислотными батареями, ванадиевыми проточными батареями или другими экспериментальными батареями. Как и в случае с большинством вещей, разные химические составы солнечных батарей имеют (часто значительно) разные цены.

Выбор и определение размеров аккумуляторов, контроллеров заряда и инверторов для автономных систем солнечной энергии

Если вы проектируете систему солнечного электричества и не имеете доступа к сети, вам придется иметь дело с солнечными батареями.После того, как вы решили, какой тип батареи использовать, пришло время определить размер вашей системы. На этом этапе вы столкнетесь с небольшой математикой. К счастью, SolarTown поможет вам в расчетах. В общем, система должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить все ваши потребности в энергии в течение нескольких пасмурных дней, но все же достаточно маленькой, чтобы ее можно было заряжать от ваших солнечных батарей. Вот шаги для определения размера вашей системы.

Связанные статьи:

Системы хранения солнечных батарей: если вы не можете отличить свой AGM от своего геля

Автономные солнечные энергетические системы: спасательный круг для цивилизации

Емкость аккумуляторной батареи – расчет потребности в ампер-часах

Размер инвертора

Чтобы определить размер инвертора, мы должны найти пиковую нагрузку или максимальную мощность вашего дома. Это определяется путем суммирования мощности приборов и устройств, которые могут работать одновременно. Включите все, от микроволновых печей и света до компьютеров и часов. Сумма скажет вам, какой размер инвертора вам нужен. Не забывайте, что некоторые электроприборы при запуске потребляют больше своей номинальной мощности. Номинал инвертора по перенапряжению должен покрывать эти временные увеличения.

  • Пример: В комнате есть две лампочки по 60 Вт и настольный компьютер мощностью 300 Вт. Размер инвертора 60 x 2 + 300 = 420 Вт

Ежедневное потребление энергии

Затем найдите энергию, которую дом использует за день.Выясните, как долго каждое электронное устройство будет работать в часах в день. Умножьте мощность каждого устройства на время его работы, чтобы получить энергию в ватт-часах в день. Сложите все значения ватт-часов, чтобы получить общую сумму для вашего дома. Эта оценка, вероятно, слишком занижена, так как будет потеря эффективности. Чтобы получить приблизительное представление о реальном значении системных потерь, умножьте его на 1,5. Это поможет объяснить снижение производительности при повышении температуры.

  • Пример: Лампочки работают 5 часов в день.Компьютер работает по 2 часа в день. 120 х 5 + 300 х 2 = 1200 ватт-часов. 1200 x 1,5 = 1800 ватт-часов

Дни автономии

Теперь решите, сколько дней энергии вы хотите хранить в аккумуляторе. Как правило, это где-то от двух до пяти.

Емкость аккумуляторной батареи

Наконец, мы можем рассчитать минимальную емкость Ач батареи. Возьмите ватт-часы в день и умножьте их на число, которое вы определили на шаге 3.Это должно соответствовать 50%-ной глубине разряда ваших аккумуляторов. Поэтому умножьте на 2 и преобразуйте результат кВтч в ампер-часы (AH). Это делается путем деления на напряжение батареи.

  • Пример: Вы хотите, чтобы батарея работала три дня без подзарядки, и вы используете 1,8 кВтч в день. Поскольку 1,8 х 3 х 2 = 10,8 кВтч, это мощность, которая нам нужна от батарей. Преобразовывая это в AH, мы должны разделить на напряжение вашей системы. Это может быть 12, 24 или 48 для коммерческого применения.Если мы решим использовать 48 В, минимальная емкость Ач составит 10 800/48 = 225 Ач. Теперь, если вы разделите на рейтинг вашей батареи, вы найдете количество батарей, которые вы должны использовать. Осторожно, это относится только к определенным настройкам проводки.

Связанная статья : Хорошие, плохие и уродливые солнечные инверторы

Контроллеры заряда – не перезаряжайте аккумуляторы!

Размер контроллера заряда — это следующий шаг при определении размера вашей системы. Поскольку вы, вероятно, еще не сталкивались с этими компонентами, мы кратко обсудим их.Если вы хотите сразу перейти к расчету контроллера заряда, перейдите к разделу Расчет.

Обзор

Контроллеры заряда регулируют мощность, поступающую от солнечных панелей к батареям. Они являются ключевой частью любой автономной системы и предотвращают перезаряд аккумуляторов. Мы обсудим два типа контроллеров заряда: PWM и MPPT.

Контроллеры

PWM (широтно-импульсная модуляция) дешевле, чем MPPT, но создают большие потери мощности. Может быть потеряно до 60% мощности.Это связано с тем, что ШИМ-контроллеры не оптимизируют напряжение, подаваемое на батареи. Это ограничение делает ШИМ-контроллер плохим выбором для большой системы. Однако в небольших системах их низкая цена делает их приемлемым вариантом.

Контроллеры

MPPT (Maximum Power Point Tracking) оптимизируют напряжение, поступающее от солнечных панелей, чтобы максимальное количество энергии передавалось в аккумуляторную батарею. Точка максимальной мощности или оптимальное напряжение преобразования будет колебаться в зависимости от интенсивности света, температуры и других факторов.Процесс цифровой оптимизации, выполняемый контроллером MPPT, быстро находит точку максимальной мощности и настраивается на нее. Для этого в контроллерах MPPT необходима сложная электроника, чем и объясняется их высокая цена. Тем не менее, существует значительная отдача: контроллеры MPPT имеют эффективность преобразования мощности на 93-97%.

Расчет

После того, как вы определите размер аккумуляторной батареи и массива солнечных панелей, определить, какой контроллер заряда использовать, будет сравнительно просто.Все, что нам нужно сделать, это найти ток через контроллер, используя мощность = напряжение x ток. Возьмите мощность, вырабатываемую солнечными панелями, и разделите на напряжение аккумуляторов. Например:

  • Пример: Солнечная батарея вырабатывает 1 кВт и заряжает батарею на 24 В. В этом случае размер контроллера составляет 1000/24 ​​= 41,67 ампер. Введите коэффициент безопасности, умножив найденное значение на 1,25, чтобы учесть переменную выходную мощность: 41,67 x 1,25 = 52,09 ампер

В нашем примере нам потребуется как минимум контроллер на 52 ампера. Контроллер заряда Flex Max MPPT-FlexMax 60 соответствует нашим спецификациям.

Проводка аккумуляторной батареи – все вместе

Проводка будет играть важную роль в определении количества необходимых вам батарей. Целью этого последнего шага является получение целевых значений AH и напряжения. Существует два способа соединения компонентов в цепи: параллельный и последовательный. На следующих диаграммах синие батареи соединены параллельно, красные батареи — последовательно. В последовательном соединении напряжения аккумуляторов складываются, а в параллельном — увеличиваются токи.

Последовательное и параллельное соединения можно комбинировать для получения требуемого напряжения и ампер-часов. Просто помните:                        

Серия

    →      напряжение увеличивается, ток – нет

Параллельно  →      ток  добавляется, напряжение не увеличивается

Мы хотели бы отметить, что параллельные подключения должны быть сведены к минимуму, так как они могут сократить срок службы батареи. Если бывшая в употреблении батарея подключена параллельно к новой, это приведет к деградации более свежей батареи, и срок службы всей системы уменьшится.Эта характеристика заставила некоторых сделать вывод, что идеальный блок батарей должен состоять из длинной линии батарей, соединенных последовательно. К сожалению, это не всегда возможно из-за требований системы к напряжению и Ач.

Как мы упоминали ранее, не всегда легко узнать, сколько батарей вам нужно для питания вашего дома. Это связано с тем, что конфигурация проводки оказывает огромное влияние на выходную мощность аккумуляторной батареи. Поэтому всегда проектируйте свою систему хранения, прежде чем покупать какие-либо компоненты! Если вам нужна дополнительная информация о проводке аккумулятора, посетите этот веб-сайт.

Выход солнечной панели | Санран

Переменные солнечной энергии

При расчете оптимального размера Солнечной системы учитывается множество факторов. Некоторые из этих переменных включают потребление энергии вашим домом, доступную площадь вашей крыши, мощность солнечной панели и количество солнца, которое будут получать солнечные панели.

Например, в штате Мэн, где солнечный свет часто минимален, домовладельцы предпочитают панели с более высокими характеристиками, которые производят больше электроэнергии по сравнению с панелями, которые обычно выбирают для домов в солнечной Калифорнии.Для всех жилых домов высокоэффективные панели генерируют большую мощность, что означает меньшее количество панелей на крыше.

Разработка индивидуального решения

Каждая солнечная система Sunrun спроектирована и изготовлена ​​по индивидуальному заказу с учетом ваших энергетических потребностей с использованием запатентованной программной платформы для проектирования солнечных батарей. Однозначного решения на все случаи жизни точно нет. Он может быть настолько маленьким или большим, насколько вы хотите или нуждаетесь. Sunrun не устанавливает шаблонные системы. Наша запатентованная технология BrightPath позволяет нам разработать систему и план солнечной энергии специально для вашего дома.

Большие фотогальванические системы производят больше электроэнергии и сокращают выбросы углекислого газа больше, чем системы меньшего размера. Тем не менее, даже если вы не ограничены в стоимости, размер вашей южной крыши может ограничить размер вашей системы. В этом случае максимизируйте выход вашей солнечной установки, рассмотрев меньшие высокоэффективные панели для достижения ваших целей в области энергетики.

Варианты производства солнечной энергии — больше мощности или больше эффективности?

Широкий выбор моделей солнечных панелей, доступных для домашнего использования, уникален.И не все они производят одинаковое количество энергии.

Солнечные панели оцениваются на основе ватт, которые они генерируют. Чем выше номинальная мощность, тем большее количество энергии будет производить ваша солнечная установка. Большинство бытовых солнечных панелей имеют номинальную выходную мощность от 250 до 400 Вт, в зависимости от размера панели и того, насколько хорошо они преобразуют солнечный свет в энергию. Хотя более высокие номинальные мощности считаются предпочтительными, выходная мощность не является единственным фактором, влияющим на производительность солнечной панели.

Например, две солнечные панели могут иметь коэффициент полезного действия 15% каждая, но номинальная выходная мощность одной составляет 250 Вт, а другой — 300 Вт. 4 Более высокая мощность может быть просто связана с большим физическим размером 300-ваттной панели, а не с высокой эффективностью или более продвинутой технологией. Таким образом, эффективность панели является лучшим показателем производительности солнечной панели, чем просто выходная мощность для удовлетворения ваших потребностей в энергии.

Размер и количество

В приложении вы можете использовать любую из этих панелей в солнечной системе для создания системы с общей номинальной мощностью 5 кВт.Разница в том, что у него будет либо 20 панелей по 250 Вт, либо 16 панелей по 300 Вт. 4 При одинаковой мощности любой панели системы будут генерировать одинаковое количество энергии, если они будут установлены в одном и том же месте.

Сколько энергии может генерировать солнечная панель?

Мощность солнечной панели представляет собой потенциальную выработку энергии в идеальных условиях. В таблице ниже показаны минимальная, максимальная и средняя выходная мощность солнечных панелей нескольких ведущих производителей. Каждая компания имеет широкий ассортимент, потому что они производят несколько моделей солнечных панелей.Мощность панели важна, но это всего лишь один фактор, который входит в ваше уравнение.

Максимальное производство энергии от Солнца

Электричество, вырабатываемое системой солнечных батарей, зависит от ее номинальной выходной мощности. Тем не менее, это зависит и от других факторов, чтобы наилучшим образом обслуживать ваше потребление энергии. К ним относятся: эффективность панели, температурная чувствительность, затенение и угол наклона крыши. Однако угол наклона крыши оказывает меньшее влияние на характеристики панели, чем направление, в котором она обращена. Максимальная производительность достигается, когда солнечные панели обращены на юг и имеют угол наклона от 30° до 45°. 5

Кроме того, доступный солнечный свет зависит от местоположения. Это краткое уравнение показывает, как солнечный свет и характеристики солнечной панели превращаются в количество вырабатываемой энергии.

Допустим, в хороший день вы в среднем 5 часов находитесь под прямыми солнечными лучами. Умножьте 5 часов солнечного света на 290 Вт от солнечной панели = 1450 Вт или примерно 1,5 киловатт-часа в день. Это около 500-550 киловатт-часов энергии в год с каждой панели на вашей крыше. 4 Как это соотносится с вашим годовым потреблением энергии?

Стоимость по сравнению сЗначение

Высокоэффективные солнечные панели, как правило, стоят дороже, чем их менее эффективные аналоги. Тем не менее, стоит оценить, оправдана ли разница в первоначальных затратах ценностью производства большего количества электроэнергии в течение жизненного цикла вашей солнечной системы. В качестве альтернативы вы можете установить меньшую систему и по-прежнему получать электроэнергию из сети. Это решение будет частично зависеть от того, добавите ли вы солнечную батарею.

Почему мощность солнечной панели имеет значение

Цена домашней солнечной системы обычно зависит от общей выходной мощности солнечных панелей установки.Цены на рынке солнечной энергии обычно измеряются в долларах за ватт. Таким образом, общая мощность ваших солнечных панелей играет значительную роль в общей стоимости вашей системы.

Аккумуляторная батарея увеличивает свободу энергии

Используйте и храните изобилие солнечной энергии. По всей Америке домовладельцы устанавливают аккумуляторные системы хранения со своими солнечными панелями.

Недавнее исследование прогнозирует, что к 2023 году 90% жилых солнечных систем будут включать аккумуляторные батареи. 6  Аккумуляторная батарея Sunrun Brightbox дает вам возможность выбирать доступное и надежное питание без завышенных цен и ограничений на использование. 8

Как солнечная батарея повышает ценность

Повышайте ценность своих солнечных панелей, сохраняя вырабатываемую ими энергию. Солнечные панели с аккумуляторной батареей максимизируют количество электроэнергии, которую ваша установка сохраняет для вашего использования. Добавляя солнечную батарею, вы можете еще лучше контролировать свои потребности в энергии.

Избыточное электричество, вырабатываемое вашими панелями, сохраняется в аккумуляторе до тех пор, пока оно вам не понадобится. Во время отключения, когда солнце садится, или если вы используете дополнительную мощность, электричество потребляется от аккумулятора.Это простое, элегантное решение со многими преимуществами.

Максимальное смещение

С помощью домашней аккумуляторной системы вы сможете собрать почти каждый луч солнца на своей крыше. Система Brightbox от Sunrun интеллектуально и удаленно оптимизирует использование электроэнергии, хранящейся в аккумуляторе. Если у вас есть тарифы на время использования, когда действуют пиковые тарифы на электроэнергию, система хранения аккумуляторов автоматически высвобождает накопленную энергию, чтобы снизить ваши расходы на электроэнергию.

Аккумуляторная батарея Brightbox позволяет вам производить, хранить и управлять доступной солнечной энергией на ваших условиях.Аккумулятор также максимизирует компенсацию вашего электричества из сети и гарантирует, что вы покупаете минимальное количество энергии у электрической компании, когда цены самые высокие.

Сохраняйте душевное спокойствие

Солнечные панели на крыше с аккумулятором вырабатывают электроэнергию и обеспечивают решение для резервного питания. Во время сбоя Brightbox поддерживает питание предпочтительных цепей. Наша система накопления энергии позволяет использовать четыре автоматических выключателя на 15–20 А и 120 В в течение примерно 8–12 часов — этого достаточно, чтобы обеспечить бесперебойную работу до восхода солнца.

Солар не может изменить погоду. Но наличие электричества во время отключения дает вам душевное спокойствие и ценность, превышающую деньги.

Государственные стратегии Back Solar

Использовать солнечную энергию — мудрое решение. Четвертая национальная оценка климата предупреждает, что наша устаревшая электрическая сеть не рассчитана на сегодняшние экстремальные погодные условия. 7 Сообщества несут серьезные последствия.

С помощью солнечной энергии вы можете обеспечить надежное энергетическое будущее своего дома. Чистые, устойчивые решения просто делают жизнь лучше.Солнечные батареи на крыше и домашние батареи создают более безопасную, современную и отказоустойчивую энергосистему.

Многие штаты предлагают скидки на солнечную энергию и налоговые льготы для домашних солнечных систем в дополнение к федеральному налоговому кредиту на инвестиции в солнечную энергию. 10 Узнайте, почему солнечная энергия на крышах зданий является частью калифорнийских планов по борьбе с лесными пожарами и как преимущества политики и стратегий в области экологически чистой энергии помогают создать устойчивую планету. 11

Помимо налоговых льгот, многие штаты принимают инициативы по использованию солнечной энергии. Калифорния приняла перспективную политику по созданию более локальной и эффективной электрической сети, не зависящей от электростанций, работающих на ископаемом топливе. В результате сотни тысяч жителей установили солнечные батареи и добавили солнечные аккумуляторы.

Кроме того, Невада находится на пути к быстрому расширению солнечных установок, созданию тысяч новых рабочих мест, а также сокращению загрязнения окружающей среды и снижению счетов за электроэнергию по всему штату.

Служба хранения домашней батареи Brightbox

Давайте изменим то, как мы питаем нашу жизнь.Солнечные панели Sunrun и батарея Brightbox могут помочь Америке стать более чистым и светлым будущим. Мы шли к этой энергетической революции более десяти лет. Узнайте, имеете ли вы право на солнечные панели и аккумуляторные батареи уже сегодня. Возьмите под контроль свои затраты на электроэнергию и избавьтесь от счетов за электроэнергию.

Настало время стать солнечным

Sunrun позаботится о том, чтобы у вас было оптимальное количество и стиль солнечных панелей для оптимизации выработки солнечной энергии на крыше. Вы можете быть спокойны с индивидуальным решением для солнечных батарей от Sunrun.Наши системы разработаны с учетом структуры вашего дома, образа жизни, энергетических и финансовых целей.

У нас есть ресурсы и опыт, чтобы максимизировать производительность ваших солнечных систем. Мы будем сопровождать вас на каждом этапе от заключения договора до установки и обслуживания. И мы будем рядом, чтобы поддерживать и направлять вас в течение многих лет.

Расчет размера блока аккумуляторов

— передовые турбины и энергетические решения

Leading Edge предлагает широкий ассортимент солнечных панелей 12 В постоянного тока , подходящих для батарей 12 В, 24 В и 48 В.Выбирайте из монокристаллических стеклянных модулей профессионального уровня со сверхвысокоэффективными элементами SunPower для целого ряда промышленных и коммерческих приложений, морских солнечных панелей для пешеходов от Solara и гибких солнечных панелей для парусных лодок, домов на колесах и караванов.

Включив ветряную турбину, вы сможете генерировать еще больше энергии круглосуточно, а не только когда светит солнце. Взгляните на наш ассортимент автономных ветряных турбин , разработанных и изготовленных в Великобритании.

Солнечная  или  ветровая энергия должна где-то храниться, и обычно это делается с использованием аккумуляторов глубокого цикла — залитых, AGM или гелевых. Для многих установок из одной или двух солнечных панелей одной большой батареи достаточно, но для более крупных систем может потребоваться подключение нескольких батарей для создания «банка батарей».

Чтобы определить, какая емкость аккумуляторной батареи вам нужна, сначала вам нужно знать, сколько энергии ваша система будет потреблять каждый день, а затем выполнить простые расчеты, приведенные ниже.Общее правило для всех аккумуляторов заключается в том, что чем меньше они разряжаются, тем дольше срок их службы.

Имейте в виду, что при использовании инвертора он должен быть подключен непосредственно к блоку аккумуляторов, а блок аккумуляторов должен быть достаточного размера, чтобы справиться с потенциально высоким потреблением тока инвертором. Теоретически ток 1 А на стороне переменного тока инвертора может стать 20 А на стороне постоянного тока (A = V x W).

Размер преобразователя

Типовой размер батареи (12 В)

1000 Вт

420 Ач

1500 Вт

540 Ач

2000 Вт

750 Ач

2500 Вт

1000 Ач

ШАГ 1:

Рассчитайте ежедневное энергопотребление в ватт-часах (Втч), суммировав энергопотребление каждого электрического устройства, которое вы будете использовать.Вы можете рассчитать суточную потребляемую мощность, умножив номинальную мощность устройства на количество часов, в течение которых оно будет использоваться. Если устройство не указывает потребляемую мощность в ваттах, умножьте силу тока в амперах (А) на рабочее напряжение (В).

напр. 4 лампы мощностью 100 Вт, используемые в течение 5 часов в день = 2000 Вт·ч/день

ШАГ 2:

В идеале блок батарей должен обеспечить вас энергией, даже если есть проблема с солнечными панелями или контроллером заряда.Теперь вы должны решить, сколько дней резервного питания вы хотите, и умножить показатель энергопотребления из первого шага на количество дней резервного питания.

напр. Резервное копирование на 2 дня: 2000 x 2 = 4000 Втч

ШАГ 3:

Как упоминалось ранее, независимо от типа и стоимости аккумуляторов, максимально долгий срок службы достигается при минимально возможной разрядке аккумуляторов.

Примите решение о расчетной «максимальной глубине разряда» (DoD), где чем она ниже, тем лучше, и разделите результат, полученный на шаге 2, на это значение (десятичное число).

напр. 50% DoD: 4000 / 0,5 = 8000 Втч

ШАГ 4:

Все батареи менее эффективны при более низких температурах, и мы можем компенсировать это в наших расчетах. Выберите коэффициент, соответствующий самой низкой средней температуре, в которой будут работать ваши аккумуляторы. Умножьте результат шага 3 на это число.

Темп. °F

Темп. °С

Фактор

80

26.7

1,00

70

21.1

1,04

60

15,6

1.11

50

10,0

1,19

40

4,4

1.30

30

-1,1

1,40

20

-6,7

1,59

напр. 21oC = 1,04 x 8000 = 8320Втч

ШАГ 5:

В зависимости от напряжения вашей электрической системы вам может понадобиться соединить батареи вместе, чтобы создать банк на 12, 24 или 48 В.Использование более высокого напряжения также является полезным способом снижения потерь напряжения на больших расстояниях или уменьшения размера необходимого вам контроллера заряда. Чтобы определить минимальную емкость вашей батареи или блока батарей, разделите результат шага 4 на желаемое напряжение.

напр. 8320 / 24 = 347 Ач

ШАГ 6:

Наконец, определите, сколько батарей вам нужно. В идеале мы стараемся оставаться в пределах 5% от расчетного требуемого размера, исходя из напряжения батареи и целевой емкости Ач.

напр. Аккумуляторы глубокого разряда 110 Ач (12 В) для блока аккумуляторов 330 Ач 24 В:
24 В = 330 / 110 * 2 = 6 аккумуляторов

соответственно:

12 В = 330 / 110 = 3 батареи
48 В = 330 / 110 * 4 = 12 батарей

Могу ли я работать в автономном режиме? Правда о хранении энергии.

В Sun City Solar мы довольно часто слышим от потенциальных клиентов этот вопрос.В настоящее время потребители подключены к сети и платят коммунальному предприятию (энергетической компании) за потребление электроэнергии. Мотивация отключиться от сети обычно возникает по одной из двух причин. Во-первых, клиенты устали от привязанности к энергетической компании и хотят «перерезать шнур», как они сделали это с телефоном и кабелем. Во-вторых, они узнают о том, что происходит, когда сеть коммунальных услуг выходит из строя на продолжительный период времени (например, зимние бури в Техасе, ураган на побережье или лесные пожары в Калифорнии), и они хотят быть готовыми к такому типу отключения сети.

В любом случае, вы МОЖЕТЕ выйти из сети, если в настоящее время вы подключены к электросети энергетической компании. Плохая новость, однако, заключается в том, что типичные жилые дома НЕ СДЕЛАНЫ для того, чтобы быть автономными, и цена на это может быть не в вашем бюджете.

Отключение от сети: соображения

При отключении от сети необходимо учитывать два фактора: КОЛИЧЕСТВО электроэнергии, которая вам нужна в любой момент времени, и ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ времени, в течение которого энергия должна быть обеспечена в периоды отсутствия или пониженного освещения.

Первое: необходимое количество энергии

Сначала мы начнем с КОЛИЧЕСТВА необходимой энергии. Большинство домов в США построены с расчетом на 200А. Это означает, что энергетическая компания может предоставить 200 ампер в определенный момент времени для питания всех нагрузок в вашем доме. Мне нравится начинать с самой значительной нагрузки; это двигатели с электрическим приводом или нагревательные элементы, которые потребляют наибольшую долю электроэнергии в вашем доме. К ним относятся ваши:

  • Духовка
  • Верхняя часть диапазона
  • Центральное электрическое отопление
  • Компрессор ОВКВ
  • Водонагреватель
  • Электрическая сушилка для белья
  • Насос для бассейна 220 В

Составьте список из них для вашего дома.Если какие-либо из этих нагрузок питаются от природного газа, а не от электричества, их можно не включать. Чем больше таких нагрузок в вашем списке, тем больше мощности инвертора вам нужно, чтобы убедиться, что они могут быть запитаны, когда сеть не работает.

Второй: тип нагрузки на вашу систему

Во-вторых, у вас обычно есть приборы, которые постоянно включены, например холодильник (даже если компрессор работает периодически), освещение и потолочные вентиляторы. Тогда, конечно, у вас также есть нагрузки, такие как микроволновая печь, фен, плойка, зарядное устройство для телефона, телевизор и другие электрические устройства.

Теперь представьте, что вам нужно одновременно включить ВСЕ эти нагрузки. Вот почему у вас есть услуга на 200 ампер, чтобы вы могли постоянно питать свой дом.

Автономные инверторы

обычно имеют выходной ток всего 25–40 А с возможностью кратковременного повышения до 50 А. Таким образом, вам понадобится 4-5 инверторов, работающих параллельно, чтобы обеспечить ту же выходную мощность, которую сеть может обеспечить ваш дом.

Экономия денег на автономных солнечных системах

Чтобы снизить затраты, мы обычно разрабатываем автономную систему только с 1-2 инверторами.Мы знаем, что вы, вероятно, не будете включать насос для бассейна и сушилку для белья во время отключения электроэнергии. Вы также можете ограничить большие нагрузки, чтобы они не запускались одновременно. Кроме того, многие из основных нагрузок в вашем доме могут работать на газе, а не на электричестве. Вам будет достаточно системы с инвертирующей мощностью 12 000 Вт; Кроме того, вы скорректировали свой «образ жизни» потребления электроэнергии в периоды отключения от сети. С системой 12 кВт клиент понимает, что он не может одновременно включать ВСЕ нагрузки в своем доме, иначе он перегрузит инвертор.

Второе соображение, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ времени работы нагрузки, является фактором затрат. Когда вы подключены к сети, у вас есть доступ к электричеству 24/7. Таким образом, сила всегда доступна. Когда вы находитесь вне сети, ваша система вырабатывает электроэнергию только тогда, когда светит солнце. В противном случае энергия должна поступать от батареи для использования ночью, когда идет дождь или не светит солнце. Мы используем батареи для хранения электроэнергии, и эти батареи являются самой дорогой частью солнечной системы.

Рассмотрим

Более 95% установленных сегодня солнечных систем подключены к сети. Когда солнечная система производит больше энергии, чем потребляет дом, избыточная энергия отправляется в сеть, а энергетическая компания дает вам кредиты. Эти энергетические кредиты позже используются, когда вам нужно электричество ночью и в периоды отсутствия солнца. Таким образом, сеть действует как ваше устройство хранения энергии (ESS).

Для автономных систем избыточное производство энергии сохраняется. Для этого мы используем литий-железо-фосфатные (LiFePO) батареи.Батареи — это ESS, и объем памяти, который вам нужен, зависит от всех тех нагрузок, которые вы перечислили ранее, и от того, как долго они будут работать.

Пример использования автономной энергии

Лампа мощностью 100 Вт, работающая в течение 10 часов, потребляет 1000 Втч (или 1 кВтч) энергии. Вы умножаете мощность нагрузки на продолжительность времени в часах, в течение которого она работает, чтобы определить потребление энергии. Таким образом, вы платите за потребление энергии в вашем доме. Взгляните на прилагаемый график из счета за электроэнергию типичного жилого дома.

Этот дом потребляет в среднем 26 кВтч энергии в день. Это 26 000 ватт, что является некоторой комбинацией домашних нагрузок, умноженных на часы работы этих нагрузок.

Если мы хотим, чтобы этот дом был автономным, нам нужно 26 кВтч энергии, хранящейся в батарее, чтобы дом мог использовать ее ночью и когда не светит солнце. Аккумуляторная батарея емкостью 26 кВтч обеспечивает один день автономной работы, а это означает, что батареи могут хранить достаточно энергии для работы нагрузок в течение всего дня, если на солнечных модулях нет солнца для подзарядки батареи.Тем не менее, вы, вероятно, захотите несколько дней автономной работы, потому что может не быть солнца пару дней, когда идет дождь. Так что при 2-3 днях автономности вам потребуется аккумуляторная батарея емкостью 52-78 кВтч.

Генератор

Как правило, мы разрабатываем проект на один день автономной работы и рекомендуем установить резервный генератор, чтобы дополнить систему в течение нескольких дней без солнечного света. Кроме того, генератор помогает снизить первоначальные затраты.

Однако использование 26 кВтч/день не дает точной картины ежедневного использования этого дома.Посмотрите еще раз на график и обратите особое внимание на летние месяцы. В августе и сентябре, когда система вентиляции и кондиционирования работает постоянно, этот дом потребляет гораздо больше энергии, чем в другие месяцы. В частности, август использует 3000 кВтч в месяц или почти 100 кВтч/день. В сентябре в среднем было более 115 кВтч/сутки! Нам понадобится аккумуляторная батарея, которая будет удерживать столько энергии каждый день, если мы собираемся жить в этом доме в автономном режиме летом. Если вы идете с несколькими днями автономности, вам понадобится аккум на 200+ кВтч.

В настоящее время вы можете рассчитывать на оплату примерно 6000 долларов США за 10 кВтч установленного накопителя энергии . Таким образом, если вы используете 120 кВтч накопленной энергии, вы ищете аккумуляторную батарею, которая стоит 75 000 долларов США всего за один день автономной работы. Не говоря уже о том, что эти типичные жилые блоки HVAC потребляют 20-30 А во время работы. Это означает 3-4 инвертора для поддержки нагрузок.

Типичный жилой дом может быть отключен от электросети, но не по цене, доступной большинству людей.Я предоставил несколько советов и информации, которые вы можете учитывать, если строите автономный дом. Я рекомендую прочитать эту статью, если вы хотите выйти из сети.

Заключение: можно ли перейти в автономный режим?

Можно ли отключиться от сети? Взгляните на свой счет за электричество и обратите особое внимание на месяц с самым интенсивным использованием. Затем определите необходимое ежедневное накопление энергии. Если вы удалите свои самые тяжелые грузы. Затем запланируйте внести изменения в образ жизни, связанные с использованием и доступностью электричества от солнечной/батарейной системы.Тогда вы МОЖЕТЕ заставить его работать в рамках разумного бюджета. Как правило, это означает сокращение или удаление вашей системы HVAC.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.