Солнечные контроллеры и их функции

26 февраля 2016

Солнечный контроллер нужен почти в каждой электростанции, где нужно резервное питание от АКБ.

Это электронный прибор, который помещается между солнечными батареями и АКБ и регулирует величину напряжения. Это защищает её от перезаряда. Он отслеживает напряжение и, когда это напряжение достигает определенного значения, размыкает контур, благодаря чему зарядка от панелей прекращается.

Он также блокирует обратный ток, текущий от АКБ к батареям. Ночью, когда нет солнца и, соответственно, панели не производят электрический ток, ток может начать течь от АКБ к солнечным батареям, отчего аккумуляторы разряжаются. Контроллер считывает момент, когда от батарей не поступает энергия, размыкает контур и отключает аккумуляторы от панелей, благодаря чему можно избежать обратного тока.

Возьмем пример:

Батарея 140 Ватт при стандартных условиях имеет напряжение 17 В и ток 8.24 А. Эта мощность будет заряжать аккумулятор 12В/100 Ач. Поскольку он заряжается напряжением 12 В, то оставшиеся (17 В – 12 В) = 5 В будут потеряны. Мощность, идущая на аккумулятор, рассчитывается, как 12 В * 8.24 А = 98.9 , при том что панель производит 140 Ватт. Оставшаяся (140 - 98.9 ) = 41.1 Ватт теряется. Эффективность системы снижается почти на 30%.

Предполагая, что энергия, поступающая от солнечных батарей, постоянна, на зарядку аккумулятора уйдет почти (12 В * 100 Ач) / (98.9 Ватт) = (1200 Ватт-часов) / (98.9 Ватт) = 12.13 часов. Когда аккумулятор полностью зарядится, контроллер заряда разомкнет контур, и зарядка прекратится, чтобы предотвратить перезаряд.

Мы видим, что, даже несмотря на то, что обычный контроллер может защитить аккумулятор от перезаряда, эффективность снижается на 30%.

Значит, нам нужно что-то, что, помимо защиты АКБ от перезаряда, поддерживает эффективность и производительность системы.

Здесь-то и нам и пригодится контроллер заряда с функцией MPPT (отслеживание точки максимальной мощности). Основная его функция в дополнение к защите – передавать аккумуляторам максимальную мощность и сокращать время зарядки.

Возьмем тот же самый случай, когда напряжение, поступающее от панелей, равно 17 В. Поскольку АКБ нужно только 12 В, оставшиеся 5 В преобразуются в ток эквивалентной величины контроллером заряда с функцией MPPT. Теперь мощность, вырабатываемая батареями, и, поступающая на аккумуляторы, совпадают и равны 140 Ватт (без учета потерь, например, на нагрев проводов).

Батарея 140 Ватт производит 17 В и ток силой 8.24 А при стандартных условиях. Контроллер заряда с функцией MPPT преобразует избыточные 5 В в эквивалентную величину тока для сохранения аналогичной мощности.

Мощность, производимая панелью = Напряжение * Сила тока = 17 В * 8.24 А = 140 Ватт

Поступающая на АКБ = 12 В * 11.67 А = 140 Ватт (для поддержания равенства мощностей, контроллер преобразует лишнее напряжение в эквивалентный ампераж).

Время заряда в таком случае составит (12 В * 100 Ач) / 140 = (1200 Вт-часов) / 140 = 8.6 часов. Как видите, время заряда АКБ уменьшилось.

Напряжение и ток зависят от температуры и количество излучения, падающего на поверхность панели. Поскольку оба эти параметра постоянно меняются, что приводит к тому, что выработка энергии солнечной батареей изменяется в течение дня, солнечный контроллер с функцией MPPT определяет максимальную энергию, производимую солнечной панелью, и передает равную мощность на зарядку АКБ.

Несмотря на то, что он дороже, чем обычный, но эта переплата обоснованна, если принять во внимание повышение эффективности системы.

Контроллер