Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения

Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения

Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения


Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения
Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения

Укрощаем Ярило-Солнце! Первый в России тест солнечных контроллеров премиум-класса.

Солнечная энергия колоссальна – практически всё живое существует на нашей планете благодаря ей. Цивилизация с количеством её членов около 9 млрд, - тоже благодаря ей. Наш комфорт и уровень жизни во многом обусловлен почти бесплатной энергией сконцентрированной в нефти, газе и угле. Без этих природных ископаемых численность населения была бы меньше в разы, а уровень жизни большинства был бы в десятки раз ниже (так и было когда-то).

А что такое нефть, газ и уголь? Это остатки древней органики, накопившейся за предыдущие пару миллиардов лет. И эта органика содержит в себе энергию Солнца за указанный период (она и появилась, концентрируя солнечную энергию). Так что не зря видимо и египтяне и язычники так боготворили Солнце. Ведь Солнце – термоядерный реактор двигателя Организации Материи.


Кто-то скажет – это наука развила так технику и производительность труда. И это правильно, именно наука научила цивилизацию использовать бесплатную накопленную энергию природных ископаемых. Вопрос только в том, что будет когда накопленное за 2 млрд закончится? А произойдёт это событие уже в этом столетии… Запас урана для атомных электростанций тоже ограничен, и тоже кончится чуть позже.

Вероятно, конца света всё же не будет. Скорее всего, будет самый серьёзный кризис, будет падение численности населения, падение уровня жизни. Кризис, безусловно, пройдёт, вопрос только как пережить его с меньшими потерями. Учёные подсчитали, что каждый из нас, пользуясь различного рода автоматами на электричестве и на топливе, по уровню жизни примерно соответствует древнеримскому патрицию с 4000 рабов. Но скоро эти виртуальные «рабы» могут исчезнуть…

Немного помочь в этом жизненно важном вопросе, сможет энергетическая независимость. Независимость настоящая, опирающаяся на солнечную (и ветряную) энергию, а не на бензо/дизель/газо- генераторы.

На сегодняшний день, немаловажными факторами являются и экологические стремления и возможность экономить на счётах за электричество.

В этой статье, мы сравним между собой четыре солнечных контроллера премиум класса, выполненных по технологии MPPT

Солнечную энергию можно собрать с помощью солнечных панелей (модулей, батарей). Названий три, но на наш взгляд, «панели», - самое правильное, ведь за рубежом они называются solar panels, а «батареи» обычно бывают либо аккумуляторные (АКБ), либо отопительные.

Собранную энергию надо передать на аккумуляторы с инвертором, с помощью солнечного контроллера. А контроллеры бывают разные…

Для начала, немного о технологии Maximum Power Point Tracking (MPPT) - это автоматический поиск точки максимальной мощности солнечных панелей в реальном времени.

Примитивные MPPT контроллеры появились на рынке ещё в конце 1980-х годов. Сейчас в продаже уже MPPT контроллеры с современной схемотехникой, надежными и долговечными электронными компонентами и с управлением микропроцессором.

Простые солнечные контроллеры (без технологии MPPT) подключают солнечные панели к аккумулятору практически напрямую, и поэтому напряжение их сравнивается. В реальности же, оптимальное напряжение солнечной панели в солнечную погоду всегда выше напряжения на аккумуляторе, а в пасмурную - ниже. Таким образом, можно с запасом, заведомо увеличить напряжение от солнечных панелей по сравнению с АКБ, соединив их последовательно. Тогда, в пасмурную погоду напряжение солнечных панелей будет всё ещё выше АКБ, а в солнечную – намного выше. Задачу преобразования меняющегося в широком диапазоне входного напряжения и тока, в подходящие для АКБ величины, и выполняет МРРТ контроллер.

Технология MPPT представляет собой наиболее эффективную технологию современных контроллеров заряда. Вычисление максимальной точки эффективности заряда от солнечных панелей, позволяет повысить КПД использования солнечной энергии до 20-30% по сравнению с обычными PWM (ШИМ) солнечными контроллерами. Однако MPPT солнечные контроллеры существенно дороже обычных PWM (ШИМ). Поэтому, недостаток эффективности систем с обычным солнечным контроллером в маломощных системах (если установлено солнечных панелей менее 300 – 400 Вт), можно компенсировать, приобретя на разницу в цене между контроллерами, лишнюю солнечную панель. В случае же если установлены солнечные панели от 400 Вт и более, необходим только солнечный контроллер с технологией MPPT.

Этапы зарядки МРРТ контроллера идентичны этапам зарядки контроллера с PWM (ШИМ). Но МРРТ контроллеры, как писалось выше, являются ещё и преобразователями более высокого напряжения солнечных панелей в более низкое, которое необходимо аккумуляторам (АКБ). А если собрать солнечные панели так, чтобы их общее номинальное напряжение было в 1,5 – 2 раза выше чем напряжение на АКБ, то это позволит солнечному МРРТ контроллеру работать максимально эффективно и получать небольшую энергию даже в пасмурную погоду. Некоторые контроллеры позволяют наращивать входное напряжение ещё выше, что особенно полезно, если солнечные панели находятся на большом удалении (более 20 м). Передача энергии с высоким напряжением позволяет уменьшить её потери. Или, можно увеличивать площадь сечения медных проводов, но этот путь дорогостоящий и не всегда возможен.


График мощности 12-и вольтовой солнечной панели, при 100% освещённости

Этапы зарядки МРРТ контроллера идентичны этапам зарядки контроллера с PWM (ШИМ). Но МРРТ контроллеры, как писалось выше, являются ещё и преобразователями более высокого напряжения солнечных панелей в более низкое, которое необходимо аккумуляторам (АКБ). А если собрать солнечные панели так, чтобы их общее номинальное напряжение было в 1,5 – 2 раза выше чем напряжение на АКБ, то это позволит солнечному МРРТ контроллеру работать максимально эффективно и получать небольшую энергию даже в пасмурную погоду.

Из графика видно, что точка максимальной мощности 12-и вольтовой солнечной панели находится в районе 17 В. Обычный PWM (ШИМ) контроллер работает в диапазоне напряжений солнечной панели в соответствии с допусками аккумуляторов 10,5 – 14,5 В (ниже и выше АКБ портятся).

Солнечные панели по своей сути, это гигантский транзистор, и работают они как источник постоянного тока. Это означает, что ток почти не изменится и при их коротком замыкании (КЗ) и при почти любой нагрузке/напряжении, вплоть до полного снятия нагрузки (разомкнутой цепи) – см. зелёную линию на графике.

Предположим, что на этом графике изображена солнечная панель 12 В 100 Вт. Тогда в точке Ток КЗ панели (её выводы замкнуты между собой и поэтому напряжение на них 0 В) и вплоть до примерно 15 В, ток будет порядка 6,5 А, а в точке максимальной мощности (MPPT заряд) – около 6 А.

Тогда мощность при заряде от PWM (ШИМ) контроллера будет меняться, по мере заряда АКБ, от 65 Вт до 94 Вт (считаем: 6,5 А10 В = 65 Вт; 6,5 А14,5 В = 94 Вт). Мощность же забираемая MPPT-контроллером будет всегда (при солнце) 6 А 17 В = 102 Вт.

Если солнечные панели соединять последовательно на большее напряжение, обеспечивая его запас, то добавится эффективность использования в пасмурную погоду (и хотя отдача в это время будет низкой – лучше хоть что-то, чем ничего). Кроме того, из-за высокого напряжения уменьшатся потери на проводах от солнечных панелей.

Основные преимущества контролеров MPPT по сравнению с PWM (ШИМ) контроллерами:

  • высокий КПД/эффективность;
  • оптимальная работа при затенении части площади солнечных панелей;
  • повышенная отдача при слабой освещенности и при облачной погоде;
  • повышенная отдача при повышении температуры солнечного модуля (что ведет к снижению его мощности), и при отрицательных температурах воздуха (что, соответственно, ведёт к увеличению мощности);
  • использование более высокого входного напряжения, позволяет уменьшить сечение кабелей;
  • позволяет увеличить дистанцию от панелей до контроллера.

МРРТ контроллеры очень эффективны, КПД преобразования обычно 97 – 98 %.

Солнечные МРРТ контроллеры премиум-класса отличаются от более дешевых МРРТ контроллеров:

  • Большей мощностью.
  • Высоким качеством и надёжностью.
  • Наличием электронного табло, на котором отображаются все параметры и настройки.
  • Высоким допустимым входным диапазоном напряжений (обычно до 150 В).
  • Автоматическим выбором напряжений установленных АКБ (обычно от 12 до 48 В).
  • Наличием контроля других потребителей энергии АКБ.
  • Ведением статистики и др.

Серьёзные системы собираются с АКБ, соединёнными на 48 В, и на это напряжение, дешёвые контроллеры MPPT почти не встречаются.

Кратко опишем наших испытуемых. В рекламе приводится масса параметров, большая часть которых одинакова для всех солнечных MPPT-контроллеров премиум-класса. Поэтому мы остановимся только на отличиях.

Внешний вид, удобство подключения, ключевые отличия.

1. ECO Энергия МРРТ Pro 200/100

ECO Энергия – это первая российская разработка солнечного MPPT-контроллера премиум-класса. Контроллер разработан компанией МикроАРТ (ещё в далёком 1999 г, она разработала первый российский инвертор МАП «Энергия», превратившийся сегодня в инвертор самого высокого мирового уровня МАП DOMINATOR).

Примечание: на сегодня (май 2016 г.) модель ECO Энергия МРРТ Pro уже усовершенствована и называется КЭС DOMINATOR МРРТ.

Габариты повнушительней, чем у других испытуемых, но больше и мощность контроллера. Самый большой выходной ток, и при этом отсутствуют вентиляторы. Последнее придаёт абсолютную бесшумность работы и существенно повышает долговечность и безотказность устройства. Видно, что разработчики не пожалели алюминия на огромные радиаторы по бокам корпуса. О вкусах не спорят, но ECO Энергия, пожалуй, один из самых красивых контроллеров – строгие черные массивные радиаторы с тёмно-серой передней панелью внушают уважение. Вообще, стилистика и цветовое оформление, совпадают с инвертором МАП SINE Энергия (тоже производимым МикроАРТ). Цифровое табло русскоязычное. Разработка самая свежая из испытуемых (2013 г.)

Типовая схема подключения:


Ключевые преимущества:

  • Высокое быстродействие, а следовательно эффективность выше до 10%(по сравнению с другими МРРТ контроллерами) и до 40% по сравнению с ШИМ (PWM) контроллерами.
  • Допустимое напряжение на входе контроллера до 200 В (или до 250 В - зависит от модификации), - а значит, массив солнечных панелей, можно соединять из последовательных цепочек до 3-х (или до 4-х) солнечных панелей с номиналом 24 В (напряжение открытой цепи каждой из них (без нагрузки) может достигать 45 В при температуре +25С, что в сумме 345 = 135 В, или 445 = 180 В. Но зимой или в холодные дни, это напряжение может достигать 55В(!) поэтому ставить большее количество панелей последовательно опасно). Очень важно чтобы солнечные панели работали и в пасмурную погоду, для чего необходимо обеспечить особые условия. Для этого нужно соединить их так чтобы их общее напряжение было высоким. Тогда и при затенении облаками, всё равно напряжение от них будет достаточно высокое для заряда аккумуляторов (АКБ). Дальнейшее наращивание напряжения массива солнечных панелей (300 В и более) обычно нецелесообразно, т.к. ведёт к существенному уменьшению КПД контроллера и монтаж панелей становится всё более опасным для жизни (постоянное напряжение особо опасно уже начиная от 100 В).
  • Два датчика тока на основе датчика Холла (что намного лучше измерительного шунта) для контроля заряда/разряда от другого устройства (например, от ветрогенератора, и/или от инвертора) – опционально.
  • Благодаря датчикам токов, имеется возможность работать в паре с гибридным инвертором на промышленную сеть 220 В (мгновенное добавление по необходимости тока, в том числе больше чем разрешено для заряда АКБ, минуя АКБ – хотя минимальные аккумуляторы поставить всё же необходимо).
    Это касается и любых обычных инверторов – добавление мощности от СП в нагрузку без расходования АКБ.
    Последнее очень важно - энергия может идти транзитом, АКБ не расходуются, а значит, служат десятилетиями.
  • Наличие собственного трансформаторного источника питания от солнечных панелей, что позволяет питать контроллер вне зависимости от состояния АКБ. (Работа возможна даже при полностью разряженной АКБ).
  • Счетчик входящих Ач/Втч
  • Возможность обновления встроенного программного обеспечения
  • Контроллер, кроме напряжений АКБ 12/24/48/96 В позволяет вручную установить любые нестандартные напряжения для работы с АКБ. Полезно для работы с нестандартными щелочными АКБ, или с нестандартным количеством банок АКБ.
  • Рекордный ток (до 100 А или до 60 А в зависимости от модификации) и возможность работы с системами на 96 В, позволяют получить рекордную мощность от одного контроллера: до 11 кВт (ток 100 А умножается на буферное напряжение АКБ - 110 В).
  • Возможность подключения литий-железо-фосфатных (LiFePO4) аккумуляторных батарей с BMS. Контроллер сам управляет BMS или, при необходимости, автоматически передаёт управление ими инвертору МАП (контроллер соединяется дополнительным кабелем с МАП, а в последнем, тоже обеспечена возможность управления BMS).
  • Три программируемых мощных реле управления внешними устройствами (например, в условиях полной автономии от электросетей, для экономии энергии, можно холодильник на ночь автоматически отключать, держа в морозилке побольше льда). В отличие от конкурентов, в ECO Энергия МРРТ Pro установлены мощные реле на 3,5 кВт - 240 В 16 А (т.е. можно подключать, к примеру, холодильник, сразу через контроллер, без всяких добавочных реле). Чаще всего эти реле используют для генерации сигнала тревоги и/или запуска генератора, но последние тенденции (особенно для автономии) – увеличение массива солнечных панелей, а не аккумуляторов, и коммутация различных устройств использующих 220 В (холодильники, бойлеры, кондиционеры, обогреватели и др.) для автоматического перевода их на питания на светлое время суток. Ведь солнечные панели испортить почти невозможно, и служат они на порядок дольше, чем аккумуляторы.

Подробнее см. здесь

Недостатки:

  • На данный момент времени, ещё не написано ПО, позволяющее наращивать мощность системы, для запараллеливания нескольких солнечных контроллеров (для заряда одного массива АКБ).

- примечание: на 12.12.2013 данное ПО уже написано контроллеры можно подключать параллельно.

2. Victron BlueSolar Charge Controller MPPT 150/70

Одна из самых свежих разработок, сделана добротно и надёжно. Оригинальный дисплей с синей подсветкой. Один минус – надписи блеклые, приходится всматриваться. Вентиляторы отсутствуют.


Ключевые преимущества:

  • Самое высокое быстродействие на сегодня, а следовательно эффективность выше до 10%.
  • Усовершенствованный поиск точки максимальной мощности, если происходит частичное затемнение солнечных панелей.
  • Одно программируемое реле управления внешними устройствами средней мощности до 900 Вт (240 В 4 А) и два маломощных низковольтовых. К сожалению, подключить через это реле напрямую холодильник или калорифер нельзя (у первого пуск 1,5 кВт, а второй обычно потребляет 1 – 3 кВт).

Недостатки:

  • Нет внешних датчиков тока от других устройств.

3. Morningstar TriStar MPPT 60А

Давно известный контроллер. Проверен временем. Отличается относительно небольшими габаритами, при этом обходится без вентиляторов охлаждения. Обычно продавцы указывают цену на этот контроллер без табло. Но табло необходимая вещь и во всех других контроллерах оно включено и в поставку и в цену по умолчанию. Просто этот контроллер был разработан относительно давно и тогда, стоил очень дорого. Вот его и «разрезали» на части. Сейчас так уже никто не делает.

+ =

Ключевые преимущества:

  • Имеется встроенный Web-сервер, Ethernet.

Недостатки:

  • Нет программируемых реле управления внешними устройствами.
  • Нет внешних датчиков тока.

4. Prosolar SunStar MPPT SS-50C

Открывающаяся дверца спереди, напоминает о электрошкафах, благодаря ей доступ к внутренностям облегчён. Внешний вид немного портит смешённая вправо панель управления с табло.

Надёжность контроллера высокая, но была бы ещё выше, если бы не было встроенного вентилятора. Если в мощных инверторах обойтись без вентиляторов нельзя, то в солнечных контроллерах это вполне возможно. Жаль, что разработчики не смогли от него отказаться (вероятно, для удешевления продукта).

Ключевые преимущества:

  • Один датчик тока (на основе измерительного шунта), для контроля заряда/разряда от другого устройства (например, от инвертора) – опционально. Возможность показывать остаточную ёмкость аккумуляторов выраженную в %.
  • Два программируемых низковольтовых маломощных реле управления внешними устройствами (50 В 3 А постоянного тока).

Недостатки:

  • Нет коммутационного порта для связи с компьютером.
  • Наличие встроенного вентилятора.
  • Идущий опционально шунт, это элемент ненадёжности (лишние болтовые контакты в сильноточных цепях, сам шунт это оголённый и греющийся проводник).

Методика испытаний и тестовый стенд


Единовременно испытывалось по два солнечных контроллера. Поэтому для испытаний использовалось по две пары АКБ типа AGM (12 В 100 Ач) и по две монокристаллические панели моно кристалл (24 В 200 Вт).

Каждая пара состояла из двух аккумуляторов соединённых последовательно, на 24 В (общая ёмкость 100 Ач 24 В ) с присоединёнными, через испытуемые контроллеры, солнечными панелями, которые тоже соединялись последовательно (в сумме 48 В 400 Вт). Таким образом, обеспечивалось двойное превышение напряжения, исходя из обозначенных номиналов оборудования.


Кроме того, для чистоты эксперимента, был добавлен тумблер-переключатель, которым в любой момент времени солнечные панели можно было мгновенно перекоммутировать с одного испытуемого солнечного контроллера на другой (мгновенно поменять их местами).


Так же, к аккумуляторам была подключена нагрузка в виде мощных ТЭН-ов 2 Ом (ток потребления порядка 12 А).

Тест на ярком солнце

Первый день испытаний был безоблачный, свет от солнца был практически равномерным, поэтому замеры делались практически в статическом режиме.


Сразу отметим – стоит закрыть хоть немного край панели – отдача от неё падает в разы. Поэтому, советуем очень внимательно отнестись к месту установки и обеспечить отсутствие даже малейшего затенения от веток деревьев, столбов или краёв крыши.


Испытания начались ближе к 16 часам, да и угол наклона панелей не был оптимальным, поэтому максимальную заявленную мощность от двух солнечных панелей (400 Вт) получить не удалось. Однако, для сравнительных испытаний контроллеров, это не важно. Результаты помещены в таблицу.

Марка солнечного контроллера ECO Энергия MPPT Pro 200/100 Victron BlueSolar Charge Controller MPPT 150/70 Morningstar TriStar MPPT 60А Prosolar SunStar MPPT SS-50C Страна производства/ производитель Россия, ООО "МикроАРТ" Нидерланды, компания Victron Energy США, Morningstar Corporation Тайвань, компания Rich Electric Сайт производителя www.mppt.pro
www.invertor.ru www.victronenergy.com www.morningstarcorp.com www.rich-electric.com Ток выдаваемый контроллером 11,5 А 11,7 А 11,1 А 11,1 А Относительный процент эффективности 104% 105% 100% 100%

Несколько комментариев по полученным результатам. Данные цифры являются средними, статистически усреднёнными. В процессе экспериментов, солнечные панели в обязательном порядке и многократно меняли местами с помощью переключателя. Показания снимались как с цифрового табло приборов, так и контролировались цифровыми токовыми клещами.


Компания Victron пишет о своем контроллере, как о самом быстром, в результате чего, его эффективность может быть выше обычных MPPT-солнечных контроллеров до 10%. И действительно, уже при самых обычных условиях его эффективность выше на 5%. Возможно, с ростом массива панелей (на больших мощностях) или при облачности, он обгонит конкурентов и на 10%.

Компания МикроАРТ тоже применила и самую последнюю компонентную базу (разработка самая свежая, 2013 г.) и быстрые алгоритмы. В результате, удалось добиться прироста в 4% по сравнению с обычными МРРТ-контроллерами, однако, по сравнению с контроллером Victron есть небольшое отставание. Возможно, его удастся преодолеть, усовершенствовав программу, т.е. оптимизировав прошивку микропроцессора.

Два других контроллера (TriStar и SunStar), были разработаны несколько лет назад и их производительность была взята за эталон.

Тест в условиях меняющейся облачности

Сложнее было провести замеры в условиях переменной облачности. Простая равномерная пасмурность на самом деле, меняет во времени свою проницаемость для солнечных лучей.

Кроме того, возможны бегущие облака, при которых динамика изменений может быть очень быстрой (в том числе на общем фоне пасмурности).

Оборудование и условия теста совершенно не менялись.

Сначала, приведём результаты для равномерной плавно меняющейся облачности:

Марка солнечного контроллера Ток выдаваемый контроллером Относительный процент эффективности ECO Энергия MPPT Pro 1,7А 2,0А 2,1А 2,2А 3,2А 3,7А 106% Prosolar SunStar MPPT SS-50C 1,6А 1,8А 1,9А 2,0А 3,3А 3,5А 100% Марка солнечного контроллера Ток выдаваемый контроллером Относительный процент эффективности ECO Энергия MPPT Pro 4,9А 7,0А 5,7А 100% Morningstar TriStar MPPT 60А 4,9А 7,0А 5,7А 100% Марка солнечного контроллера Ток выдаваемый контроллером Относительный процент эффективности ECO Энергия MPPT Pro 1,2А 3,2А 1,2А 100% Victron BlueSolar Charge Controller MPPT 150/70 1,2А 3,2А 1,2А 100%

Как можно заметить, при пасмурности, ток заряда от тех же самых панелей в 2 – 9 раз меньше и «плавает» в соответствии с, не особо заметной нашему глазу, меняющейся проницаемостью света.

Результат немного удивил. В условиях медленно меняющейся пасмурности однозначного выигрыша у «быстрых» МРРТ-контроллеров (Victron BlueSolar и ECO Энергия MPPT Pro) по сравнению с обычными, - нет. Есть 6% выигрыш по сравнению с SunStar, но совершенно никакого преимущества перед TriStar.

Тест с быстро бегущими облаками на фоне пасмурности, между быстрыми контроллерами

Марка солнечного контроллера Ток выдаваемый контроллером Относительный процент эффективности ECO Энергия MPPT Pro 3,5А 3,5А 2,9А 2,8А 1,2А 1,2А 100% Victron BlueSolar Charge Controller MPPT 150/70 3,7А 3,7А 3,1А 3,0А 1,4А 1,4А 109%

Контролер от компании Victron оказался быстрее контроллера ECO Энергия MPPT Pro на 9%. Видимо не зря их инженеры пишут про усовершенствованный поиск точки максимальной мощности, если происходит частичное затемнение солнечных панелей (как они выражаются, используется «инновационный алгоритм»). В таких условиях отдача энергии от панелей конечно небольшая, тем не менее, разработчикам компании МикроАРТ есть ещё над чем поработать.


Дополнение в статью от 01.07.2014 г

В 2014 г. на рынке России появился новый относительно недорогой MPPT контролер высокого класса - Epsolar eTracer ET x145N 12V/24V/36V/48V на ток до 30, 45, или до 60A. Мы испытали его (самую мощную модификацию на ток до 60А) и дополняем результатами тестов эту статью.

Сначала краткий обзор возможностей солнечного контроллера MPPT Epsolar eTracer ET x145N 12V/24V/36V/48V

Внешне контроллер выглядит вполне симпатично – корпус голубой металлик с серебряными радиаторами и никаких вентиляторов.


Ключевые преимущества:

  • Счетчик входящих Ач/Втч
  • Возможность обновления встроенного программного обеспечения
  • Ethernet порт поддерживает HTTP, TCP / IP протоколы для обеспечения полной поддержки веб-интерфейса между eTracer и локальной сетью, обеспечивает при наличии сети и интернета:
    - мониторинг контроллера через веб-браузер;
    - отправку текстовых сообщений по электронной почте, если возникает неисправность или сигнал тревоги
  • Относительно низкая цена

Недостатки:

  • Нет программируемых реле управления внешними устройствами.
  • Нет внешних датчиков тока.
  • Нет возможности выставить более точно ток заряда АКБ (можно выбрать ток ступенями 20/40/60А).

Для испытаний использовались четыре АКБ типа AGM (12 В 100 Ач), соединённые последовательно на напряжение 48 В и девять чёрных монокристаллических панелей моно кристалл (24 В 200 Вт), три соединённых параллельно цепочек, в каждой из которых, по три соединённых последовательно панелей, на напряжение 72 В (эффективное 112 В, пиковое на ХХ – 135 В). Общая мощность солнечных панелей составила 1800 Вт, угол их наклона на северо-запад около 20 градусов (к сожалению, пришлось использовать имеющуюся крышу).

Таким образом, обеспечивалось полуторное превышение напряжения СП над АКБ, исходя из обозначенных номиналов оборудования.


Так же, для чистоты эксперимента, использовался тумблер-переключатель, которым в любой момент времени солнечные панели можно было мгновенно перекоммутировать с одного испытуемого солнечного контроллера на другой (мгновенно поменять их местами).

Нагрузка в виде ламп накаливания и масляных обогревателей на 220 В, подключалась к выходу инвертора МАП, который нагружал используемые АКБ. Токи контролировались не только по табло солнечных контроллеров, но и высокоточными токовыми клещами.


Тест на ярком солнце

Свет от солнца был практически равномерным, однако неправильный угол установки панелей, и их засорённость из-за почти плоской установки, давала о себе знать существенным падением мощности СП.


Москва, яркое солнце, около 11 утра

Эксперимент №

ECO Энергия MPPT.PRO Epsolar eTracer Найденное напряжение панелей в точке MPPT Ток от солнечных панелей Мощность вырабатываемая солнечными панелями Ток к АКБ и инвертору Найденное напряжение панелей в точке MPPT Ток от солнечных панелей Мощность вырабатываемая солнечными панелями Ток к АКБ и инвертору 1 93 В 10,0 А 930 Вт 18,0 А 93 В 10,0 А 930 Вт 18 А 2 93 В 11,0 А 1023 Вт 18,5 А 87 В 12,0 А 1044 Вт 18,8 А 3 95 В 11,3 А 1074 Вт 19,2 А 82 В 13,0 А 1066 Вт 18,9 А

Как видно из таблицы, оба контроллера показывают одинаковую результативность.

Тест при пасмурной погоде

Позже у нас появилась возможность сравнить работу контроллеров при глухой пасмурности и накрапывающем дождике.

Москва, глухая пасмурность, дождь, около 17 дня

Эксперимент №

ECO Энергия MPPT.PRO Epsolar eTracer Найденное напряжение панелей в точке MPPT Ток от солнечных панелей Мощность вырабатываемая солнечными панелями Ток к АКБ и инвертору Найденное напряжение панелей в точке MPPT Ток от солнечных панелей Мощность вырабатываемая солнечными панелями Ток к АКБ и инвертору 1 95 В 0,84 А 79,8 Вт 1,76 А 92,5 В 0,62 А 57 Вт 1,1 А 2 98 В 1 А 98 Вт 1,9 А 101 В 0,74 А 75 Вт 1,4 А 3 101 В 1,27 А 128,3 Вт 2,2 А 101 В 1,02 А 103,2 Вт 1,9 А

Выработка от ECO Энергия MPPT.Pro в пасмурность оказалась заметно выше. И хотя в абсолютных цифрах прибавка небольшая, в процентном выражении она хорошо заметна.

В целом, солнечный контролер Epsolar eTracer ET x145N нашим специалистам не понравился.

Во-первых, он может довольно надолго зависать в поиске точки МРРТ (от 20 секунд до минуты), во-вторых, детальное изучение осциллограмм его работы вызывает вопросы.

А). Осциллограмма работы Epsolar eTracer ET x145N в режиме дозаряда без нагрузки:


Осциллограмма работы ECO Энергия MPPT.PRO в режиме дозаряда без нагрузки:


Как можно заметить, в первом случае, дозаряд происходит с колебаниями напряжения (от 55,4 В, до 60,6 В в пике, при разрешённом для АКБ типа АГМ не более 58 В). Превышение напряжения, пусть и кратковременное не очень хорошо для герметизированных АКБ.

А на второй осциллограмме (от ECO Энергия MPPT.PRO) напряжение практически стоит на 58 В.

Осциллограмм было сделано много, но мы приведём ещё только парочку.

Б). Осциллограмма работы Epsolar eTracer ET x145N в режиме буферного заряда с включением и выключением нагрузки 250 Вт (соответственно показано голубыми вертикальными линиями):


Осциллограмма работы ECO Энергия MPPT.PRO в режиме буферного заряда с включением и выключением нагрузки 250 Вт (соответственно показано голубыми вертикальными линиями):


В первом случае, при включении нагрузки, мы наблюдаем длительный провал напряжения на 3,4 В. Напряжение на АКБ восстанавливается только после снятия нагрузки. Это как раз подтверждает невозможность от этого солнечного контроллера (как и у всех других солнечных контроллеров, кроме ECO Энергия MPPT.PRO) мгновенно добавить столько энергии, сколько просит инвертор, без задействования АКБ, т.е. без снижения ресурса из-за циклирования. И чем более мощную нагрузку мы будем подавать на инвертор, тем глубже будет циклирование АКБ.

На второй осциллограмме (от ECO Энергия MPPT.PRO), мы видим короткие провал и выброс напряжения (0,85 В - что совсем немного, с учётом, что АКБ соединены на 48 В). Т.е. контроллер ECO Энергия MPPT.PRO почти мгновенно добавляет ток, с помощью токового датчика «увидя» что на инвертор подали нагрузку.

Выводы:

1. Новейшие быстродействующие солнечные МРРТ-контроллеры немного более эффективны по сравнению с обычными МРРТ-контроллерами.

2. Преимущество в производительности между MPPT контроллерами не столь велико. Его можно перекрыть, чуть-чуть увеличив установленную мощность солнечных панелей. А вот «перекрыть» недостающий функционал не всегда возможно. Поэтому, сравнение имеет смысл только с учётом цены и других возможностей контроллера.

Напоследок, несколько советов

  1. Энергосистему для большого дома лучше собирать ориентируясь на напряжение АКБ 48 В (не менее 4-х двенадцати вольтовых аккумуляторов последовательно).
  2. Солнечные панели соединять так, чтобы их общее номинальное напряжение было в 1,5 – 2 раза выше, чем на АКБ.
  3. Для круглогодичной эксплуатации, панели лучше устанавливать вертикально (для средней полосы России), для весеннее-летней – под углом широты объекта минус 13 град (например, широта Москвы 56 гр – 13 гр = 43 гр). Устанавливать можно на стены, столбы, крыши, навесы, беседки. Направление – все на юг. Другой вариант, больше интересный для автономщиков, - часть на юг с небольшим разворотом на восток, а вторую часть на юг с небольшим разворотом на запад. Тогда желательно иметь и два солнечных контроллера с MPPT, работающих на один массив аккумуляторов. Такое построение системы позволит растянуть время забора солнечной энергии на большее время, что будет особенно эффективно, если задать подключение холодильника и калорифера в соответствии с поступлением солнечной энергии. В этой схеме можно использовать и ECO Энергию, несмотря на то, что пока они не умеют связываться друг с другом для совместного ограничения тока заряда на один массив АКБ (чтобы исключить риск превышения максимально допустимого тока заряда для АКБ). Просто один из двух датчиков тока у каждого ECO Энергии, можно задействовать для контроля ими друг друга.
  4. При повышении температуры панели (а она сильно разогревается на солнце), отдача энергии существенно падает. Поэтому, для обеспечения естественной вентиляции, между панелями и основанием оставляют воздушный зазор 5 – 10 см (панели, например, можно крепить на алюминиевых уголках, которые прикручиваются к основанию через стойки с надетыми алюминиевыми трубками 5 – 10 см длиной).
  5. MPPT контролер выбирается в соответствии с мощностью солнечных панелей. Если максимальный ток контроллера, к примеру, 70А и система работает при номинальном напряжении аккумуляторов 48В (у заряженных АКБ может быть напряжение и 58 В), то максимальная мощность, которую может пропустить через себя контроллер – 70 А58 В = 4060 Вт. Значит, теоретически, можно было бы установить солнечные панели суммарной мощностью до 4 кВт. Однако всегда надо оставлять запас не менее 20 - 30%. Ведь может быть холодный день с очень ярким солнцем и панели выдадут больше чем положено по паспорту.

В заключение, приведём сравнительную таблицу со всем техническими характеристиками испытанных солнечных контроллеров:

Параметры ECO Энергия MPPT Pro 200/100 Victron BlueSolar Charge Controller MPPT 150/70 Morningstar TriStar MPPT 60А Prosolar SunStar MPPT SS-50C Напряжение батареи 12 / 24 / 36 / 48 / 96В автоматический выбор 12 / 24 / 36 / 48В автоматический выбор 12 / 24 / 36 / 48В автоматический выбор 12 / 24 / 36 / 48В автоматический выбор Максимальный ток заряда 100A @ 40°C 70A @ 40°C(104°F) 60A @ 60°C 50A @ 50°C Максимальная мощность PV массива 12В: 1350Вт / 24В: 2750Вт / 48В: 5500Вт / 96В: 11 кВт 12В: 1000Вт / 24В: 2000Вт / 36В: 3000Вт / 48В: 4000Вт 12В: 800Вт / 24В: 1600Вт / 48В: 3200Вт 12В: 800Вт / 24В: 1600Вт / 48В: 3250Вт Максимальное напряжение разомкнутого PV массива 200В 150В 150В 140В Минимальное напряжение PV массива Напряжение аккумулятора плюс 5В для старта Напряжение аккумулятора плюс 1В для работы Напряжение аккумулятора плюс 7В для старта Напряжение аккумулятора плюс 2В для работы н/д н/д Энергопотребление в режиме ожидания Не более 1,9 Вт 12В: 0,55Вт / 24В: 0,75Вт / 36В: 0,9Вт / 48В: 1,0Вт 1,3 - 4 Вт 2 Вт КПД при полной нагрузке 12В: 95% / 24В: 96,5% / 36В: 97% / 48В: 98% 12В: 95% / 24В: 96,5% / 36В: 97% / 48В: 97,5% н/д н/д Тип используемых аккумуляторов АКБ: GEL, AGM, закрытые, открытые, щелочные, LiFePO4 АКБ: GEL, AGM, закрытые, открытые АКБ: GEL, AGM, закрытые, открытые АКБ: GEL, AGM, закрытые, открытые Температурный сенсор Внешний Внешний Внешний Внешний Температурная компенсация (по умолчанию) -3mV / °С на 2В ячейку батареи -2,7mV / °С на 2В ячейку батареи -5mV / °С на 2В ячейку батареи -5mV / °С на 2В ячейку батареи Программируемое реле 3 шт. DPST AC: 240В / 16A DPST АС: 240В / 4А, DC 4A до 35В DC:1 А до 60В Нет 2 шт (SPST) 50В / 3А постоянного тока Возможность в паре с гибридным инвертором работать на сеть (добавление по необходимости тока, в том числе больше чем разрешено для АКБ) Да (опционально, с датчиком тока) Нет Нет Нет Возможность контроля токов от сторонних устройств (инвертор, ветрогенератор) Да (опционально, с датчиком тока) Нет Нет Да (опционально, с датчиком тока) Коммутационный порт RS-232 Два разъема RJ45, протокол NMEA2000 RS-232, Ethernet Нет Защита Защиты от перегрева и снижения мощности при высокой температуре. PV короткого замыкания и PV защита от обратной полярности.
Кроме того, защита от обратной полярности АКБ. Защиты от перегрева и снижения мощности при высокой температуре. PV короткого замыкания и PV защита от обратной полярности. Защиты от перегрева и снижения мощности при высокой температуре. PV короткого замыкания и PV защита от обратной полярности. Защиты от перегрева и снижения мощности при высокой температуре. PV короткого замыкания и PV защита от обратной полярности. Рабочая температура -40 °C до 60 °C с уменьшением тока на выходе при ↑t °C внутри корпуса 65 °C -40 °С до 60 °С с уменьшением тока на выходе с выше 40 °С -40 °С до 60 °С -40 °С до 50 °С Охлаждение Естественное Естественное Естественное Встроенный вентилятор Влажность (без конденсата) 95% 95% 100% н/д Размер терминалов 35mm² / AWG2 35mm² / AWG2 35mm² / AWG2 35mm² / AWG2 Материал корпуса, цвет Алюминий / сталь Алюминий, синий RAL 5012 Алюминий / пластик Сталь Класс защиты IP40 IP20 IP20 IP20 Установка Вертикальное настенное крепление Вертикальное настенное крепление Вертикальное настенное крепление Вертикальное настенное крепление Вес, кг 5 4,2 4,2 4,3 Размеры, мм 350 x 120 x 210 350 x 160 x 135 291 x 130 x 142 267,6 x 196 x 147 Полная цена (включая необходимые компоненты) руб, 2014 г. 22900 руб - контроллер 60А, 29900 руб - контроллер 100A, 2900 руб - датчик тока до 325А, в сумме 25800 руб или 32800 руб, для контроллеров 60 А и 100 А 38390 руб - контроллер 31680 руб - контроллер, 5500 руб - панель управления с LCD дисплеем; в сумме 37180 руб 26730 руб - контроллер, 5670 руб - шунт; в сумме 32400 руб

Цены указаны по прайсу от 01.11.2014


Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения Контроллер заряда солнечной батареи схема подключения

Похожие новости:

Схему зарядного устройства для бытовых аккумуляторов



Как сделать трубу из пластиковых бутылок своими руками



Подарок на день рождения своими руками сестре картинки



Прически на выпускной в греческом стиле длинные волосы



Поздравления молодым в день свадьбы от родителей в прозе