Зарядка от от солнечных батарей при слабой освещенности

[welder_2002]

У меня есть солнечная батарея 50Вт (21В). В солнечную погоду выдает около 2А при 20В. При пасмурной погоде, она дает очень мало энергии ( 30-100мА.) и при попытке увеличения нагрузки просаживается в ноль. В связи с отсутствием электричества в месте установки даже эта энергия имеет для меня огромное значение. Нужна схема, которая собирала бы энергию на накопительном конденсаторе, который подключен непосредственно к солнечной панели, а затем разряжала его на аккумулятор 12 В, когда напряжение на конденсаторе достигнет определенного уровня. То есть схема должна собирать и порциями сбрасывать энергию на аккумулятор.
Когда было достаточно облачно, я пробовал заряжать конденсатор 10000 мкФ, который был подсоединен непосредственно к панели. Затем разряжал его на металлическую пластину. Разряд проходил с видимой искрой, говорящей о достаточно большом количестве энергии в заряженном конденсаторе. Пытался я применить китайский Sepic преобразователь, но у него есть неприятная особенность, о которой писали в Интернете. При снижении напряжения на его входе менее 4В, что происходит в конце разряда конденсатора, преобразователь начинает выдавать на выход около 50В, хотя настроен был на 17,5В.

Вот нашел: http://radiokot.ru/circuit/power/charger/39/ с примерно такой же идеей. В ней не устраивает номинальное напряжение панели, другой тип аккумуляторов, преобразователь выполнен на редко встречаемой микросхеме.
Прошу помочь практическими схемами или дать ссылки на Интернет.

[бабай]

Не понятно желание иметь промежуточный накопитель. Почему сразу не заряжать аккум малым током?

[Килиманджаро]

welder_2002,
Вам нужен мррт. Все остальное то фигня, сепики, конденсаторы.... С максимальным кпд вы с их помщью не сможете снимать мощность с солнечной панели.

Добавлено after 1 minute 47 seconds:
Если сами не паяете, то и нечего браттся за это.

[welder_2002]

бабай писал(а):

Почему сразу не заряжать аккум малым током?

Если Вы имеете ввиду, что напрямую подключить солнечную батарею к аккумулятору, то в условиях малой освещенности напряжение на ней очень нестабильное и может достигать меньшей величины, чем напряжение аккумулятора.При таких условиях ток будет пытаться протекать из аккумулятора в батарею, или не протекать совсем, если поставить защитный диод. Идея аналогична наполнению бочки тонкой струйкой воды: ждем пока бочка (конденсатор) наполнится и потом выплескиваем бочку. Процесс идет порциями: набралось - выплеснули. Вот для этого нужен преобразователь, который включается при установленной величине напряжения на конденсаторе.

Добавлено after 24 minutes 9 seconds:

Килиманджаро писал(а):

...С максимальным кпд вы с их помщью не сможете снимать мощность с солнечной панели.
.

а кто говорил, что нужен максимальный КПД?
Вот здесь один иностранец хорошо написал об MPPT: "An MPPT circuit will only convert the excess voltage from the panel to an equivalent amount of current if the load operating voltage is lower than the panel output voltage....MPPT will never manufacture current by itself....in short the V x I of the MPPT at any instant can never exceed the Panel's V x I value."
===========
Схема MPPT преобразует избыточное напряжение панели в эквивалентную величину тока только в том случае, если рабочее напряжение нагрузки ниже выходного напряжения панели... MPPT никогда производит ток сам по себе... короче говоря, V x I MPPT в любой момент никогда не может превышать значение V x I панели."


Я же писал, что речь идет о сборе электроэнергии в тех количествах, какие доступны. Этого самого "избыточного напряжения" просто нет в условиях плохой освещенности. При этом вести речь о выборе точки максимальной мощности вообще нет смысла. Например, если у большинства батарей на 21В она примерно 17.5-18В. При плохой освещенности, которая характерна в осенне-зимний период, напряжение на батарее может быть на несколько вольт меньше этой величины. И так длится днями и неделями. Получается, что в таких условиях вообще не будет происходить зарядка аккумулятора, хотя от солнечной панели пусть и небольшая энергия поступает. Так вот эту хоть и небольшую энергию, сколько бы ее ни было, очень нужно направить в аккумулятор, т.к. другой просто негде взять.

Насчет "сами не паяете" - паяю с 13 лет! Вот уже более 50 лет радиолюбитель.

[Kostin-cx]

заряжайте литий до 4,0, а от него питайте преобразователь зарядки 12 В....

[Николай_С]

welder_2002 писал(а):

Идея аналогична наполнению бочки тонкой струйкой воды: ждем пока бочка (конденсатор) наполнится и потом выплескиваем бочку. Процесс идет порциями: набралось - выплеснули. Вот для этого нужен преобразователь, который включается при установленной величине напряжения на конденсаторе.

В подобном квантовании смысла нет от слова "совсем". Если ЭДС солнечной панели меньше ЭДС АКБ, то энергия панели настолько мала, что её не жалко потерять и не заморачиваться. Ибо при подключении конденсатора всё равно будет происходить его саморязряд через панель, в итоге там опять ничего не накопится.

[Килиманджаро]

welder_2002,
Если любите попаять то спаяйте себе такой "псевдо mppt".
Он будет "подискивать" точку максимальной мощности при разных уровнях освещенности.

[>TEHb<]

наполнению бочки тонкой струйкой воды

Тем не менее, накопление идёт.

ждем пока бочка (конденсатор) наполнится и потом выплескиваем бочку

В чём тогда смысл промежуточного стакана?

[welder_2002]

>TEHb< писал(а):

В чём тогда смысл промежуточного стакана?

А "промежуточный стакан" (преобразователь), который умеет повышать или понижать, а точнее нормализовать зависящее от освещенности напряжение на конденсаторе к нужному уровню, например до 14.5В, достаточному для зарядки аккумулятора. Если такого преобразователя не будет, то при слабой освещенности напряжение на конденсаторе будет недостаточно для зарядки, а если солнце будет хорошо светить, то напряжение будет избыточным. Поэтому нужен преобразователь, который в любом случае обеспечит нормализацию напряжения до заданного уровня.

Николай_С писал(а):

Если ЭДС солнечной панели меньше ЭДС АКБ, то энергия панели настолько мала, что её не жалко потерять и не заморачиваться. Ибо при подключении конденсатора всё равно будет происходить его саморязряд через панель, в итоге там опять ничего не накопится.

Допустим ЭДС панели при плохом освещении 12В. Это меньше, чем точка оптимальной работы панели (17.5В) и ниже чем у аккумулятора. Конденсатор заряжается до этого напряжения, пока его емкость позволяет заряжаться. Затем компаратор_1 устройства определяет, что напряжение достигло требуемого уровня и включает понижающе-повышающий преобразователь, задача которого обеспечить на своем выходе фиксированное напряжение (14.5В), независимо от напряжения на конденсаторе, которое может меняться в зависимости от освещенности. Идет цикл разряда конденсатора, пока компаратор_2 не увидит, что напряжение на конденсаторе не упало ниже допустимого и отключит преобразователь, запуская новый цикл заряда конденсатора. В результате, несмотря на малое количество энергии от солнечной панели, на аккумулятор подается необходимое для его заряда напряжение. Конечно, соотношение времени в течение которого будет происходить заряд и разряд конденсатора будет зависеть от освещенности, но тут уж против природы не попрешь. Это хоть что-то. Я думаю, что накопить энергию для зарядки пары смартфонов за день получится. Учитывайте, что другой энергии просто нет! Пусть 50 ваттная панель в таких условиях обеспечит 10% своей мощности, т.е. 5Вт. За световой день это около 40Вт*ч. Мало, но если другого источника просто нет?

[>TEHb<]

Ну так энергии же там не будет больше.

[Eats]

welder_2002 писал(а):

в условиях малой освещенности напряжение на ней очень нестабильное и может достигать меньшей величины, чем напряжение аккумулятора.

Вы путаете напряжение и ЭДС. Измерять напряжение солнечной панели нет никакого смысла, потому что оно у неё вторично как вторично падение напряжение на светящемся светодиоде. В зависимости от освещённости панели она генерирует ток (как и светодиод жрёт именно ток). А ЭДС на солнечной батарее стабильна ровно настолько, насколько стабильно падение напряжения на прямом pn-переходе, то есть около 0.6В. 30-секционная панель на холостом ходу выдаёт в районе 18 вольт, и этого достаточно чтобы в режиме не самой максимальной мощности зарядить 12-вольтовый аккумулятор до его максимума в 14.4В и даже вскипятить его. А вот если у вас в условиях малой освещенности напряжение панели может достигать меньшей величины, чем напряжение аккумулятора, то это и означает, что этой освещённости уже не хватает ни на что. Ждите любых, даже самых кратковременных просветов, и они за свои несколько минут дадут энергии больше, чем за весь остальной день даст пасмурная погода. Пытаться ввести панель в режим максимальной мощности можно, но преобразователь, который будет это делать, тоже будет жрать энергию, так что при какой-то небольшой освещённости вся энергия панели будет уходить на питание этого преобразователя. А при дальнейшем её уменьшении получаемой энергии не хватит даже на питание самого преобразователя. А вы, похоже, всерьёз делаете ставку на плохую освещённость...

Допустим ЭДС панели при плохом освещении 12В.

Нет, не допустим. ЭДС у неё всегда 18В. А вот если напряжение проседает до 12, то значит тока нет от слова "совсем", весь ушёл в различные утечки.

Дождливым октябрьским вечером 1917-го года в дверь Абрама Рабиновича постучали люди в кожанках. Дверь открыла Сара, его жена.
— Сара, мы собрались делать революцию, и нам нужны деньги. Спроси у Абрама, не может ли он нам помочь?
— Абрамчик кушает, сейчас у него спрошу.
Выходит через несколько минут.
— Абрам сказал, что если нет денег, то нечего и революцию затевать!

Это, кстати, относится не только к солнечным панелям. В отсутствии ветра нечего и пытаться снять с ветряка хоть какую-нибудь мощность. В пустыне, где нет воды, бесполезно строить гидроэлектростанцию. И т.д., и т.п.

[welder_2002]

>TEHb< писал(а):

Ну так энергии же там не будет больше.

Конечно дополнительной энергии взяться неоткуда. Энергии будет столько, сколько обеспечит панель. Вопрос в том, что при малых ее напряжениях (11-12В) и при больших (21-22В) нужно на аккумулятор подавать не зависящее от освещенности напряжение (пусть это 14.5В). Преобразователь должен заряд конденсатора поднять до уровня 14.5В и выбросить эту порцию на аккумулятор. Просто время цикла разряда будет меньше, чем время цикла заряда конденсатора. Это как ШИМ, но только наоборот (время импульса и время паузы). По закону сохранения энергии в применении к электричеству энергия: А(дж) = U(В) *I(А) *t(сек). Без учета потерь входная энергия равна выходной. Если один из сомножителей этого произведения меньше, например Uвх=12В, а Uвых=14.5В, при неизменном токе I, другой из сомножителей tвх (сек) получится больше, чем tвых (сек). То-есть импульс заряда длится дольше импульса разряда.

Добавлено after 6 minutes 15 seconds:

Eats писал(а):

А вы, похоже, всерьёз делаете ставку на плохую освещённость...

Вы правы, прошлая зима показала, что и дальше так будет. Солнечная батарея была непредсказуемо бесполезной. Пытаюсь найти решение для этой ситуации. Вопрос в том, что делать если поступает напряжение менее 17.5В?
Если принимать во внимание только пессимистические мнения в этом вопросе, то получается, что в дневное время в пасмурную погоду даже небольшой съем энергии от солнечных панелей невозможен. Как говорится "жди у моря погоды". Или все таки возможны варианты?

[>TEHb<]

нужно на аккумулятор подавать не зависящее от освещенности напряжение

Допустим, панель выдаёт 18 вольт. Подключаем напрямую на аккум. Что будет? Станет шарашить ток 300 Ампер и всё взорвётся? Ну нет же.

[Николай_С]

welder_2002 писал(а):

Допустим ЭДС панели при плохом освещении 12В.
...
Я думаю, что накопить энергию для зарядки пары смартфонов за день получится.

А вот я думаю, что нет.
Зачем что-то допускать? Мы же практики! Давайте смоделируем данную ситуацию методом искусственного затенения части панели. При этом необходимо измерить мощность, отдаваемую панелью в нагрузку. Подключите такой резистор, чтобы напряжение ХХ с 12 В на нём упало до 10 В и измерьте при этом ток, который протекает в цепи.
Только после измерения мощности можно о чём-либо говорить, всё остальное - гадание на кофейной гуще.

Добавлено after 17 minutes 5 seconds:

welder_2002 писал(а):

...в дневное время в пасмурную погоду даже небольшой съем энергии от солнечных панелей невозможен. Как говорится "жди у моря погоды". Или все таки возможны варианты?

Боюсь показаться "псисимистом", но это и вправду так. Используйте другие источники энергии: ветер, воду... наконец, атомную энергию. Но прежде чем вкладывать деньги и время во что-либо, сделайте прикидочный расчёт. Например, нет никакого смысла обвешивать свечку элементами Пельтье, ибо даже без преобразования в электрическую её тепловая энергия крайне мала - стакан воды фиг вскипятишь.

[Home_Maker]

заряжайте 6-вольтовый аккумулятор. для мобильника хватит

[Аурита]

Не проще ли и надежней увеличить площадь батареи?

[бабай]

Аурита писал(а):

Не проще ли и надежней увеличить площадь батареи?

Кстати да. Неспроста у ночных животных такие большие глаза.

[Килиманджаро]

Топик стартер не сказал где он живет, но по прикидкам на широте Ростова его 50 ваттная панель за год должна выдать 75 квт/ч электроэнергии.
Так что где то топик стартер чего то не договаривает.

Добавлено after 1 minute 3 seconds:
Пусть эти 75 квт/ч поделит на 365 и посчитает скольуо в среднем должна выдавать его панель в день.

Добавлено after 1 minute 13 seconds:
Хотя и так можно высчитать - это 205 вт/ч в день.

[welder_2002]

Килиманджаро писал(а):

Топик стартер не сказал где он живет, но по прикидкам на широте Ростова его 50 ваттная панель за год должна выдать 75 квт/ч электроэнергии.
Так что где то топик стартер чего то не договаривает.

Ну ДА не договариваю. Зачем в техническом форуме писать об особенностях проживания. Но если интересно, живу на юге Украины. Отсутствие электричества прошлой зимой связано было с взрывами и пролетами ракет над головой, которые целенаправленно долбили по трансформаторным подстанциям. В результате света не было. Включали на пару часов в день или вообще не включали. Вы представьте многоэтажку где все на электричестве. Воды, электричества, лифтов, подогрева еды - НЕТ. Но это как говорится "хрен с ним". В Мариуполе люди прячась в подвалах домов пили воду с батарей отопления, т.к. другой не было. Готовили на улице на кострах. Мужик дочку похоронил прямо возле частного дома, где он жил. Она погибла от шального снаряда, на котором не написано кто им выстрелил. Вот поэтому я и интересуюсь как в будущую зиму хоть как-то фонарик и мобилку зарядить. Не хочется говорить о происходящем. Давайте лучше по технике....

[Килиманджаро]

Это я знаю. Просто сказали бы на какой широте находитесь. Так что в среднем ваша панель у вас в сутки вырабатывает около 205 вт/ч электричества. Это меньше половины емкости автомобильного аккумулятора. Зимой в пасмурную погоду при 100 ма панель дает всего 2 ватта мощности. За 4-5 часов это всего лишь около 10 вт/ч, т. е. одноваттный светодиод и ночь не просветит. Это фигня.
Спилкуватыся можэтэ мовою яка зручниша вам. Мэнэ цэ нэ бэнтэжить.
At least and english also))).

Добавлено after 12 minutes 5 seconds:
Надо наращивать батарею. Солнечная панель зимой не панацея. Поинтересуйтесь у электрокарщиков у которых батареи от хотя бы пару квт/ч. Они умудряются за пару часов когда есть электричество в розетке вливать их под завязку - и тогда от такого повербанка led уже хоть запитывай.

Попадалось когда то описалово на "буржуйку" "Индигирка". Помимо прямого назначения она вырабатывает кажется 60 ватт электричества. Так что только успевай дрова подкидывать и картошку жарить)))).