-
-
ПОДУМАЛ - СДЕЛАЛ (на крайняк записал)
Было решено попробовать собрать рабочий преобразователь солнечной энергии в электрическую. Поиск по сети дал такую картину на сегодняшний день (ноябрь 2011): Система преобразования солнечной энергии состоит из трёх основных компонентов и одного опционального. Основные компоненты - сама солнечная панель, контроллер заряда/разряда и аккумуляторная батарея. Опциональный компонент - преобразователь напряжения с 12 на 220 вольт. В народе его именют - инвертор. Последний нужен, чтобы получить на выходе стандартные для большинства приборов 220 или 110 вольт. Подавляющее большинство электроники, однако, работают на малых напряжениях и токах (а для питания от 220 вольт часть используют преобразователь в обратную сторону - с 220 на 12 вольт или около того), поэтому для таких целей можно ограничиться имеющимися 12 вольтами и не покупать инвертор.
Из всего перечисленного в наичии был только инвертор, поэтому остальное было куплено. Панель и контроллер - заказаны с иБэя. А аккумулятор куплен в магазе АКИ (кстати, в этом магазе есть готовые комплекты на 60ватт по цене 600евро).
Познакомимся поближе с компонентами.
Солнечная панель
<РИСУНОК: панель1>
Фотоэффект был обнаружен когда-то, кем-то и теперь используется для получения электричества. Наиболее популярные солнечные элементы делаются из кремния. Есть, однако, варианты из других микроэлектронных элементов, типа арсенида галлия и производных. Из кремния бывают панели тоже разные. Подороже - из монокристаллического кремния. Подешевле - из поликристаллического. Монокристаллический имеет бОльшую эффективность преобразования (ака КПД) , по сравнению с поликристаллическим, поэтому одной площади панели дадут разную мощность. Это на сегодня, опять же. Данная панель состоит из 36 сегментов. В сумме даёт 80 ватт (по крайней мере обещают)
<РИСУНОК: панель2 (наклейка с техданными на панели)>
Два провода по которым снимается электроэнергия снабжены MT4 коннекторами. Вес - 8.5 килограммов. Когда заказывал эту панель, у продавца была другая модель - на 100 ватт. Обещали на 1 кг меньше массу и ту же площадь. За площадь не скажу, а масса во многом обусловлена массой рамы на которой закреплены пластины. Это металлический профиль с подложкой и каким-то стеклом, меж которыми сдавлены 36 солнечных элементов.
<РИСУНОК: панель3 (фотка глянца поверхности стекла панели)>
Контроллер
<РИСУНОК: контроллер1>
Этот девайс отдаёт полученную с панели энергию в аккумуляторы. Запасает. То есть, располагается между аккумулятором и панелью. Контролирует их.
Контроллеры тоже бывают разные. Есть две распространённых сегодня технологии - ШИМ и MPPT. Первый попроще и посердитей. Второй более интересный в плане эффективности и умён, в сравнении с младшим братом. ШИМ умеет заряжать батареи и подзаряжать, если те просели от нагрузки или долгого стояния. МРРТ контроллеры, в свою очередь, умеют изменять вольт-амперную характеристику тока, приходящего с панели, на оптимальную для заряда батарей. По слухам, это снижает потери. Поэтому было решено попробовать МРРТ контроллер.
Этот WELLSEE MPPT30 способен обслужить солнечных панелей на 20А. Это 240 ватт. Есть 6 контактов. Два на панели, два на аккумуляторы и два на нагрузки.
Кнопка сброса и три индикаторных светодиода. Слева направо: красный, зелёный, жёлтый.
Работает с двумя напряжениями - 12 и 24 вольта.
Разобрав аппарат я обнаружил, что мозгом устройства является микроконтроллер PIC16F712.
Аккумулятор.
<РИСУНОК: аккум1>
Был приобретён за 35 евро в строительном. Вообще на нем подозрительным образом сочетаются наклейка с надписью SOLARX-14, которая была преимущественно на более дешёвой линейке батарей от другого производителя, с логотипом MasterVision и надписью MV18Ah. Так что, с ёмкостью не совсем ясно, но будем надеятся на лучшее - на 18Амперчас. Это получается 18 амперчас*12 вольт = 216 ватт*час. 0.214kW*h. Поискав в сети информацию на этот аккумулятор нашёл что при разряде за 10 часов его ёмкость 18 ампер*час. При разряде за 5 часов уже 16, а разряжая его в течение часа получим всего 13 ампер*часов. Саморазряд на уровне 3% в месяц. Максимально допустимый ток разряда - 170А. В течение максимум 5 секунд. Ток короткого замыкания - 850А. Максимальный ток зарядки - 5.1А. Все значения приведены для температуры окружающей среды 20 градусов по Цельсию.
Было взято 3 метра зелёносинего провода медного 6мм и такого же, но в синей изоляции 4 метра. В качестве подопытной нагрузки на 12 вольт был взят ADSL-модем/WiFi-роутер.
Сборка системы
На контроллере есть надпись, призывающая соблюдать порядок подключения. Она гласит, что первым должен быть подключен аккумулятор, затем нагрузка и только в последнюю очередь солнечная панель/панели. Так и поступим. Снимаю сантиметр изоляции с конца провода и делаю на конце импровизированную колечко-клемму. На втором так же. Они пойдут на АКБ (здесь и далее, вместо "аккумуляторная батарея"). Потом я отрезал сантиметров по 40 провода с тех концов где клеммы и оголил концы противоположные клемным на полученных обрезках по 40см. Оголённые концы идут в контроллер и зажимаются винтами. На АКБ отвинчиваются болты, на них накидываются клеммы и болты вкручиваются обратно, плотно, для хорошего электрического контакта.
Теперь контроллер загорелся двумя огоньками - зелёный и жёлтый (который в свечении, скорей, оранжевый). Пора вешать нагрузку. В оригинальной поставке роутер идёт с блоком питания на 12 вольт, поэтому я решил, что должен заработать. Берём разъём аналогичный тому, что на оригинальном блоке питания и припаиваем к нему двухжильный провод. Противоположные от разпаяного разъема концы зачизаем и фиксируем в контроллере заряда с помощью винтов. Роутер радостно замигал лампочками, рапортуя об успешном старте. С аналогичным разъёмом на то же напряжение у меня есть внешний диск. Он тоже закрутился-завертелся и крутит до сих пор пока я пишу эту статью.
Теперь солнечная панель. На ней имеются два провода, с разъёмами на концах. Это MC4 разъёмы, разработаные для больших токов и наружного применения (защищены от влаги). В моём случае на одном полюсе была мама, на другом - папа. Поскольку купить ещё пару разъёмов, чтобы грамотно подключить панель к контроллеру, у меня не получилось, то я обрезал один из проводов панели посредине и оголил оба получившихся конца. На один из оголённых концов был подсоединён плюс контроллера, на другой - минус. Так у меня получилось гибридное соединение - один полюс с разёмом, а другой с клеммником. 12 вольт постоянного тока означают большие потери в проводниках. Во избежание оных, сечение проводников должно быть большим, а соединения качественными. В клеммниках я накинул провода внахлёст и только потом завернул фиксирующие винты.
Щёлк! Это я соединил два коннектора друг с другом и ток от солнечной панели побежал на контроллер - контроллер мигнул разок красной лампочкой. Темно! Солнце уже садилось, у меня теневая сторона к тому же. Я выставил панель на балкон, направив поверхностью в небо. Красная лампочка стала часто мигать. Позже, когда и на улице стало темнеть, лампочка стала мигать всё реже и реже, пока совсем не погасла.
А завтра новый день и новые эксперименты.
