Солнечные батареи Ветро генераторы и все, что с этим связано

[Microwatt]

Обычный маркетинг...

Кроме того, это еще и хорошая иллюстрация к тем спорам, что по этой теме периодически здесь возникают - бессмысленного сравнивать отдельные составные части, смысл имеет только вся система в комплексе....

Ну, а я все время о чем? Схемотехника и системотехника - разные профессии.

[ppp]

Пришла весна и опять встал вопрос об утилизации лишней солнечной энергии. Кто-то плачет, что её не хватает, а я вот не знаю, куда девать лишнюю

Эксперименты проводил на ведре с водой, нагревал кипятильником для автомобиля. Результаты получил более чем удовлетворительные. За час с небольшим ведро воды доходило почти до кипения. Встала задача облагородить все это дело, чтобы было удобно пользоваться. И вот вчера закончил с самой установкой, осталась автоматика. Пока еще не до конца понял, что хочу от автоматики. Может подскажете что-нибудь по управлению?

Про мою установку, вдруг кому интересно.
Решил интегрировать её в систему горячего водоснабжения дома. До этого холодная (+7-8 град.С) вода из скважины поступала в электрический бойлер Термекс (30 литров) там нагревалась до 70 град.С и расходовалась по мере надобности на кухне и в умывальнике санузла, вместо израсходованной горячей подавалась холодная, тут же включался Термекс, и так на протяжении многих лет. Душ у меня в отдельном здании (в бане), поэтому 30 литров горячей воды для посуды и умыться - за глаза.

Чтобы ничего не менять в схеме разводки водопровода, решил свой водогрей просто поставить перед Термексом. Т.е. холодная вода поступает в мой водогрев, а в Термекс теперь поступает вода, нагретая солнечными батареями и с температурой чуть выше пороговой для Термекса. Поэтому, когда есть солнце, он не включается. Когда солнца нет, то подогревает сам из розетки. Экономический эффект узнаю позже , но за сегодняшний день Термекс ни разу еще не включался. А на дворе только март.

Установка выглядит вот так:


Это колба от магистрального фильтра Аквафор. Из нержавейки. Рассчитана на давление в 10Атм. Холодная вода подается слева в самый низ колбы (поставил внутрь для этого металопластиковую трубу 3/4"). Там же слева и ввод кабеля. Ввод герметизирован с помощью вот такой муфты:


ТЭН в виде автокипятильника выкинул нафиг. Он перегревается, т.к. между спиралью и внешней стальной оболочкой кипятильника китайцы оставляют воздушное пространство. Из-за этого спираль не отдает все тепло воде и перегревается. Я в качестве ТЭНа использовал банальную нихромовую проволоку D1,2мм. Для тока в 10А накрутил спираль примерно из 1,5 метра такой проволоки.
Вот так она выглядит уже смонтированная на внутренней трубе. Из двух кусков, цельной проволоки в лесу не нашлось


Осталось придумать, чего хочу от автоматики. Пока в ручном режиме отключаю, температуру меряю прилепленной на скотч термопарой от мультиметра.

[Starichok51]

а у меня вопрос. а какие куски нихрома попадаются в вашем лесу?
я что-то еще ни разу не находил в лесу нихром...

[ppp]

А у меня сарай в лесу. Вот в нем и нашел.

Вот сейчас думаю, то ли лепить новую зарядку и ею управлять включением этого утилизатора (не очень хочется), то ли оставить старую зарядку, а лепить отдельный блок управления этим утилизатором...

[Starichok51]

для создания схемы управления твоим утилем нужно четко описать алгоритм (логику работы) этой схемы. хотя бы, словами. что, когда и по какой причине должно включится и что выключится.

если по самому простому, то так:
имеем компаратор с гистерезисом (ОУ с ПОС). когда АКБ зарядилась, компаратор сработал и переключил СБ на твой утиль.

[ppp]

Наверное, как-то вот так:

ЕСЛИ режим = "ручной вкл", ТО
ЕСЛИ температура < 70, ТО
ключ вкл.
END
ЕСЛИ температура > 75, ТО
ключ выкл.
END
END

ЕСЛИ режим = "авто", ТО
ЕСЛИ температура < 70 И напряжение_на_АКБ > 13,4V, ТО
ключ вкл.
END
ЕСЛИ температура > 75 ИЛИ напряжение_на_АКБ < 13.0V, ТО
ключ выкл.
END
END

ЕСЛИ режим = "ручной выкл", ТО
ключ выкл.
END


Т.е., наверное надо два режима - ручной (включение зависит только от температуры воды, а выключение ни от чего не зависит) и автоматический (включение зависит и от Т воды и от напряжения на АКБ).

Похоже, придется МК пользовать, чтобы температуру отслеживать. Хоть там на Термексе и есть предохранительный клапан, но все-таки боязно кипятить в этой бомбе...

Кстати, в качестве ключа есть у меня оптотиристоры ТО125-12,5, наверное отлично подойдут (12А).

[Starichok51]

ну, тебе решать, как делать...
если постоянное напряжение, то тиристоры не выключатся по команде "выключить".

[Телекот]

Похоже, придется МК пользовать,

Он не сплавится от такой сложной задачи?

[ppp]

Спасибо, Телекот.
Объясните, пожалуйста, назначение VD1?

И еще. Под ручным режимом включения и выключения я подразумевал включение и выключение независимо от состояния АКБ. В том числе и когда АКБ вообще нет. А для этого питать девайс нужно нет от АКБ, а от СБ. Интересно поведение Вашей схемы в переходные периоды (утром/вечером), когда подключение ТЭНа будет просаживать напряжение питания ниже уровня стабилизации 7808.

И еще. Гистерезис, как я понимаю, Ваша схема не предусматривает?

Нет, наверное, на дискрете все-таки неоправданно сложно получится.

[Slabovik]

ppp, для того, чтобы включить нагреватель, утилизирующий энергию СБ, совсем не нужно следить за напряжением на АКБ. Намекаю - вполне достаточно следить только за напряжением на СБ

[ppp]

Не совсем понял. Мне же нужно, чтобы зарядка АКБ была приоритетной. Т.е. если АКБ разряжена то вся мощность СБ отдавалась бы зарядке. А как я контролируя только напряжение на СБ пойму, заряжается АКБ или нет?

[Телекот]

VD1 нужен для надёжного запирания транзисторов при открывании ТЛок.
При сильно низком напряжении не сработает реле, хотя надо проверять .
Гистерезис по напряжению на АКБ есть резистор R10. По температуре гистерезис не нужен так ка система имеет большую инерцию.

[ppp]

Нет, Slabovik, контроль напряжения (и даже тока) на СБ в моем случае ни о чем не говорит. Вот сейчас основная АКБ находится в дежурном режиме, т.е. контроллер на ней просто поддерживает 13,4V. При этом напряжение на СБ меняется от хх до 17,5 с периодичностью около минуты-трех.

[Michael135]

Господа, внимательно слежу за вашей дискуссией, дабы прояснить для себя некоторые вопросы. Пытаюсь сейчас сделать в мини-варианте зарядное устройство для аккумулятора, дабы потом от него запитывать различные устройства, освещение на даче. Аккумулятор заряжается от солнечной батареи, но либо я неправильно что-то делаю, либо схема не подходит для этих целей. Проблема вот в чем:есть СБ, 4 штуки, соединены парами параллельно и пары соединены последовательно - дабы выдавать повыше напряжение и побольше силы тока. Вчера подключал их к схеме зарядника (см. вложение), но дело в том, что напряжение холостого хода они выдают 12-13 вольт, а как только подключаешь к схеме - оно падает до 2 вольт при том же освещении, при этом ток всего 0,08 мА. По паспорту одна панель должна выдавать 9 вольт, 150 мА.
Сразу скажу, что опыт проводился не при ярком солнечном свете, а при комнатном освещении (люминисцентные ламны, эквивалентные 2Х100 ватт ламп накаливания).
Вопрос - может ли так сильно падать рабочее напряжение панелей, если нет - то почему падает? Схема вроде правильная, компоненты исправны - проверял, подавая на ее вход напряжение 18 вольт от блока питания - аккумулятор заряжает нормально. Замыканий нет нигде.
Может ли быть причина в том, что недостаточно освещения?
Еще один момент: при подключении панелей даже через обычный 5-вольтовый стабилизатор типа L78S05, даже без подключения к нему нагрузки, напряжение просаживается до 1,5-1,9 вольт при том же токе - 0,08 мА.
В общем, поясните мне, пожалуйста, где грабли?

[Slabovik]

ppp, именно это и обеспечит приоритетность зарядки АКБ в вашей системе. Ладно, намёк второй. Используется контроллер либо с MPPT, либо простой релейный (вкл-выкл). При этом при зарядке АКБ на СБ держится рабочая точка с максимальным напряжением 16-17 вольт. Как только контроллер заряда перестанет нуждаться в 100% мощносчти СБ, напряжение на СБ автоматом станет выше. Это может служить сигналом для включения подогрева. Мало того, если рассматривать преобразователь энергии для подогрева в рамках псевдо-MPPT (алгоритм которого рассматривали в соседней ветке), то простой установкой порогов контроллера заряда и контроллера нагрева можно прекрасно утилизировать 100% энергии батареи независимо от состояния других систем - переток энергии становится автоматическим.

Пример: Контроллер заряда с алгоритмом псевдо-MPPT держит в режиме максимальной мощности 17.5 вольт на входных клеммах. При наполнении аккумулятороной батареи наступает момент, когда АКБ автоматически снижает ток заряда. При этом напряжение на входных клеммах контроллера (т.е. напряжение на СБ) автоматически же начинает расти (до максимума на х.х. - порядка 22-23 вольта).

Контроллер нагрева - по сути точно такой же контроллер псевдо-MPPT, выдерживающий напряжение на своём входе несколько большее, чем более приоритерный контроллер заряда АКБ, пусть в нашем случае это будет 18 вольт.

Таким образом, контроллер АКБ, выдерживая 17,5 вольт практически блокирует работу контроллера нагрева. Когда энергии становится достаточно, напряжение растёт, и контроллер нагрева вступает в работу, забирая весь излишек на себя. Когда вода будет нагрета (цепочку данной ОС не рассматриваем, но она по сути аналогична цепочке слежения за напряжением на АКБ в контроллере заряда), контроллер нагрева также станет снижать отбор мощности с СБ, вследствие чего произойдёт дальнейший рост напряжения на клеммах СБ.

Шинная архитектура, однако

p.s. Есть конечно засада в совместной работе промышленных MPPT, которые используют для установки рабочей точки периодических замер напряжения холостого хода СБ, однако данный алгоритм будет полностью работоспособен для контроллера псевдо-MPPT (в соседней ветке), а также, как ни странно, для релейного

По паспорту одна панель должна выдавать 9 вольт, 150 мА.
Сразу скажу, что опыт проводился не при ярком солнечном свете, а при комнатном освещении (люминисцентные ламны, эквивалентные 2Х100 ватт ламп накаливания).

Процитированное мной - ваша ошибка в постановке опыта. Комнатное освещение в сотни раз менее энергетично, нежели солнечное, при котором заявляются параметры СБ.

[Michael135]

Я предполагал это, но не думал, что настолько сильно. Поставлю еще эксперимент на солнце.
Еще вопрос - существуют ли какие-либо импульсные преобразователи, или контроллеры, которые даже при пасмурной погоде, или при небольшом освещении "выжимают" из солнечных батарей ток? И как это устройство правильно называется, чтобы его схему поискать в инете? Или есть какая схема, в которой сначала небольшим током, через DC-DC преобразователь, заряжается конденсатор большой емкости, а при достижении определенного уровня заряда, через другой DC-DC преобразователь импульсами заряжается аккумулятор?
Заранее спасибо!

[Slabovik]

Я предполагал это, но не думал, что настолько сильно.

Человек это почти не замечает из-за того, что глаз автоматически адаптируется под текущий уровень освещённости - это происходит мимо сознания. Представление о настоящем уровне освещённости может дать обыкновенный фотоаппарат (параметры "выдержка" и "диафрагма")

Еще вопрос - существуют ли какие-либо импульсные преобразователи, или контроллеры, которые даже при пасмурной погоде, или при небольшом освещении "выжимают" из солнечных батарей ток?

Для вашёй микроскопической мощности этим вопросом можно не заморачиваться - не актуально чисто по практическим соображениям.

Что до пасмурной погоды. Выработка СБ прямопропорциональна количеству падающего на неё света. Легкая облачность (высокослоистая тонкая) даёт снижение выработки на 80-90% (т.е. СБ даёт от ~15% при облачности, через которую видно положение солнца до ~10%, при которой положение солнца уже трудноугадываемо). При тяжёлой облачности часто от всей мощности СБ остаётся только ~3-5-7%.

[ppp]

ppp, именно это и обеспечит приоритетность зарядки АКБ в вашей системе.

Проследите, пожалуйста, за ходом моих размышлений. Для наглядности изобразил функциональную схемку. Вольтметр - это компаратор напряжения .



1. АКБ разряжен (ползунок R1 в почти верхнем положении). SA1 - разомкнут. Напряжение в КТ1 = 17,5V.
Так?

2. АКБ заряжен (ползунок R1 в нижнем положении). SA1 - разомкнут. Напряжение в КТ1 = 22V.
Так?

Следовательно, SA1 должен замкнуться. Напряжение в КТ1 опять падает до 17,5 уже на ТЭНе (по факту, измерил).
SA1 Должен опять разомкнуться? Вот как понять, заряжается АКБ и потому просаживает напряжение или это ТЭН просаживает?

Ну, допустим какими-то флагами будем отмечать включен ТЭН или нет. А как тогда при включенном ТЭНе понять, что и ЗУ включилось? Просядет ниже 17,5V? А вряд ли, контроллер ЗУ просто подумает, что СБ не в состоянии и так и будет держать эти 17,5V на СБ, при этом почти не заряжая АКБ.

Вот в этом месте я чего фундаментального не улавливаю.

[Slabovik]

Проблемное место после второго пункта. Должен быть не выключатель, а такой же (подобный) регулятор, какой и на АКБ - я ведь уже указывал на этот момент. Только "точка держания" данного регулятора должны быть немного выше таковой у зарядника АКБ. Тем самым даже на нагреватель обеспечите съём полной мощности с батареи, и друг другу эти контроллеры мешать не будут - в то время, когда контроллер АКБ спокойно дозаряжает АКБ, нагреватель уже начнёт нагрев, "съедая" излишек мощности СБ.

Вот, попытался в графике изобразить алгоритм.

Два устройства на солнечной шине.gif

[Michael135]

Для вашёй микроскопической мощности этим вопросом можно не заморачиваться - не актуально чисто по практическим соображениям.

Что до пасмурной погоды. Выработка СБ прямопропорциональна количеству падающего на неё света. Легкая облачность (высокослоистая тонкая) даёт снижение выработки на 80-90% (т.е. СБ даёт от ~15% при облачности, через которую видно положение солнца до ~10%, при которой положение солнца уже трудноугадываемо). При тяжёлой облачности часто от всей мощности СБ остаётся только ~3-5-7%.

Понятно. Насчет освещения вы были правы, только что проверил - даже при косом попадании солнечного света пошла зарядка. Телефон через 5-вольтовый стабилизатор заряжается, но своеобразно - старый телефон постоянно идет заряд, современный смартфон - заряжается импульсами, полсекунды зарядка - полсекунды нет. Ток потребления - всего 18 мА, хотя при питании от аккумулятора или блока аналогичная зарядка потребляет 300 мА. Падение напряжения не измерял, завтра уже буду проводить масштабные тесты - сейчас солнце село
В любом случае, большое спасибо за помощь, главное осознавать, что двигаешься в правильном направлении