Расчет солнечной батареи и аккумуляторов, комплекта солнечной электростанции

Зарядка автомобильного аккумулятора с помощью солнечных батарей

В энергосистемы жилых помещений солнечные батареи проникли достаточно давно. Но автомобили, которые оснащаются зарядками аккумулятора от энергии солнца, пока ещё являются редкостью. Хотя уже есть серийные образцы, используемые в реальных условиях на дорогах общего пользования. Автомобильные гиганты занялись этим вопросом в связи с увеличением интереса к источникам альтернативной энергии во всех сферах народного хозяйства. И в продаже можно встретить всевозможные образцы, которые заряжают АКБ, преобразуя солнечную энергию в электрическую. Так, что уже можно использовать такие устройства на практике.

Солнечные батареи на автомобиль уже реальность?

Практически все автолюбители знакомы с проблемой разрядки аккумулятора автомобиля в самый неподходящий момент. Причины могут быть разные: длительное время была включена музыка, забыли выключить фары, автомобиль долго стоял. Очень повезёт, если в такой ситуации вам даст прикурить владелец другого автомобиля. Некоторые даже возят с собой запасную аккумуляторную батарею. В подобных ситуациях может выручить гелиопанель, которая представляет собой батарею из солнечных панелей. Это устройство подзарядит аккумулятор, что позволит завести автомобиль.

Производители уже освоили выпуск солнечных батарей, предлагая различные варианты по выдаваемому напряжению и мощности. В том, числе и для зарядки автомобильного аккумулятора. Поэтому выбрать есть из чего уже сейчас и в дальнейшем ассортимент будет только расширяться.

Здесь стоит отметить, что зарядка автомобильного аккумулятора от солнечных батарей является процессом, сильно растянутом по времени. Процесс зарядки полностью разряженного аккумулятора от такой панели может занимать от 9 до 11 часов. Так, что гелиопанели лучше всего применять для поддержания необходимого уровня заряда в поездке. А в экстренной ситуации солнечные батареи помогут восстановить заряд аккумулятора, необходимый для запуска. Солнечные панели, устанавливаемые в автомобилях, отлично подходят для тех, кто ездит на длительные расстояния и вдали от цивилизации.

Также гелиопанели могут заинтересовать тех, что активно использует мультимедийные системы в автомобилях, а также прочие системы с большим расходом энергии. Кстати, их можно использовать и на морском транспорте. Такие солнечные батареи уже приобрели популярность у рыбаков и людей, которые любят отдых на природе вдали от городов.

Установка гелиопанелей на автомобиле

Часто солнечные панели можно встретить в исполнении для установки на крышу автомобиля. Такие модели позволяют получить высокую отдачу и достаточно быструю зарядку. Для этого необходим модуль солнечных батарей, площадь которого примерно один метр квадратный. В местах с жарким климатом и большим количеством солнечных дней некоторые автовладельцы применяют несколько фотомодулей. Они закрепляют их на специальных стойках. В результате на крыше автомобиля находится мобильная электростанция, используя которую вы сможете заряжать аккумулятор.

Такие решения очень популярны в местах, которые удалены от цивилизации. Есть примеры, когда благодаря солнечным панелям из автомобиля убирали генератор. Вместо него зарядка аккумулятора велась от гелиопанели. В результате этого снимается некоторая нагрузка на двигатель и уменьшается расход топлива. Но такие решения не носят массовый характер. Для этого требуется достаточное количество солнечных батарей и наличие солнечного света.

Компактные солнечные батареи могут также размещаться и в салоне. В этом случае они применяются для питания приёмника, телевизора и некоторых других потребителей тока в салоне. Для зарядки автомобильного аккумулятора они не подойдут, а способны лишь освободить его от лишней нагрузки. Если цель в том, чтобы заряжать автомобильный аккумулятор, то потребуется более мощная модель.

Если вы не можете себе позволить установить солнечные батареи на крыше (допустим, там вы перевозите вещи, оборудование и т. п.), то можно подумать о приобретении мобильного варианта. Складные гелиопанели для зарядки аккумулятора автомобиля можно возить в багажнике.

При необходимости раскладываете их, подключаете к аккумуляторной батарее и подзаряжаете. Также можно рассмотреть вариант с несколькими компактными модулями. Они соединяются друг с другом, чтобы достичь необходимой выходной мощности.

Практически все современные солнечные батареи для автомобильных аккумуляторов предлагают для подключения два варианта:

• С помощью клемм напрямую к аккумулятору;
• Через прикуриватель.

В любом случае обязательно ознакомьтесь с инструкцией производителя батареи. Неправильное подключение может повредить, как саму батарею, так и электрооборудование автомобиля.
Вернуться к содержанию

Особенности зарядки автомобильного аккумулятора от солнечной батареи

Как вы знаете, процесс зарядки кислотных аккумуляторов для автомобиля – это не быстрая процедура. Эти АКБ должны заряжаться силой тока, составляющей 0,1 от номинальной ёмкости. При ускоренной зарядке большими значениями силы тока, сокращается срок службы аккумулятора.

Превышение параметров по току в случае с гелиопанелями практически исключено. Выходной ток большинства моделей не превышает 1 ампера. В этом случае вы сможете зарядить автомобильный аккумулятор по всем правилам, но достаточно долго. Поэтому этот метод используется для поддержания АКБ в заряженном состоянии или в целях реанимации, когда нужно немного «взбодрить» аккумулятор, чтобы завести автомобиль. Что касается конкретных параметров гелиопанелей, то для поддержки заряда хватает моделей с мощностью 5─6 Вт. Для полного заряда аккумулятора за более-менее разумное время потребуются модели, мощность которых составляет 30─60 ватт.

Специалисты рекомендуют для автомобиля выбирать модуль солнечных батарей, который в длину составляет 1 метр, номинальной мощностью примерно 15 ватт и напряжением 12 вольт. Крайне рекомендуется приобретать модель с контроллером заряда или приобретать отдельно соответствующее устройство. Контроллер требуется для того, чтобы защитить автомобильный аккумулятор от излишнего заряда или от обратного разряда. При достаточной площади крыши можно разместить несколько гелиопанелей и соединить их в единую цепь для большей мощности. К примеру, площадь крыши автобуса, микроавтобуса вполне может сгодиться для организации такой системы.
Вернуться к содержанию

Примеры гелиопанелей для автомобиля от разных производителей

Солнечная батарея «SunForce»

Компания «SunForce» — это производитель солнечных панелей из Канады. Они выпускают солнечные батареи различного назначения. В том числе, для зарядки автомобильных аккумуляторов. В их продуктовой линейке имеются достаточно мощные модели.

Солнечная батарея «SunForce»

Габариты солнечной автомобильной панели «SunForce» составляют 97 на 35 на 4 сантиметра. Мощность составляет 17 ватт. В комплекте с устройством поставляется контроллер 7 ампер / 12 вольт. Также имеются крокодилы и переходник для прикуривателя. Эту гелиопанель можно без проблем разместить на таких транспортных средствах, как автомобиль, трактор, фура, катер. Производитель отмечает, что их устройство функционирует в туман и дождь.
Вернуться к содержанию

Солнечная батарея «ТСМ-15F»

Эта гелиосистема для автомобиля выпускается в гибком корпусе.

Солнечная батарея «ТСМ-15F»

Габариты ТСМ-15F составляют 60 на 27 на 0,5 см. Мощность устройства равна 15 ватт. Ток заряда 1 ампер. Устройство имеет компактные размеры и без проблем устанавливается на крыше автомобиля.

КПД это гелиопанели составляет 22 процента. Корпус, согласно заявлениям производителя герметичный и надёжный.
Вернуться к содержанию

Sunsei Solar Power

У этого производителя для автомобилистов есть достаточно популярное устройство под названием Sunsei SE-500. Гелиопанель имеет габариты 37,5 на 36 на 2,6 см. Она производится в водонепроницаемом корпусе. Мощность составляет 7,5 ватт, а сила тока 0,5 ампер. На автомобиле Sunsei SE-500 крепится с использованием штатива, который приобретается отдельно. Панель предназначена для поддержания аккумулятора в рабочем состоянии. С его помощью можно спокойно использовать мультимедиа, пользоваться дополнительными приборами при заглушённом двигателе.

Sunsei Solar Power

Заряд автомобильного аккумулятора выполняется при включённом или выключенном двигателе. Солнечная панель Sunsei SE-500 имеет в комплекте «крокодилы» и адаптер для подключения прикуривателю. Модель пригодится не только для легковых автомобилей, но и на катерах, тракторах и другом транспорте.

Среди минусов можно отметить небольшую мощность панели Sunsei SE-500. Но зато она позволяет соединять несколько этих панелей вместе. Ток можно собрать систему с необходимой мощностью. Эти панели компактны и могут быть установлены практически в любом месте.
Вернуться к содержанию

Опрос

Напоследок скажем, что солнечная батарея для зарядки автомобильного аккумулятора представляет собой полезное устройство для тех, кто часто слушает музыку и смотрит телевизор в машине. Хотя о полноценной замене автомобильной АКБ говорить нельзя. На наш взгляд, лучше всего использовать гелиопанель в качестве подзаряжающего устройства в экстренной ситуации. Заряжать полностью севший аккумулятор лучше от сетевого ЗУ.
Вернуться к содержанию

Расчет солнечной батареи и аккумуляторов, комплекта солнечной электростанции

Очень часто при обращении за подбором оборудования или при выборе солнечной электростанции клиенты задают вопрос: Как рассчитать мощность и количество солнечных батарей и аккумуляторов и какой мощности выбрать солнечную электростанцию. В этой статье мы попробуем разобраться с этим вопросом, и я постараюсь простым языком, без углубления в детали объяснить как это сделать.

В первую очередь нужно узнать сколько электроэнергии вы потребляете в сутки, это можно сделать взяв средние ежемесячные показания счетчика электроэнергии и разделить на 30 дней. Так мы получим среднее потребление в сутки. Например соц норма в РО на двух чел составляет 234кВт, что около 8кВт.ч электроэнергии в сутки. Соответственно нам необходимо чтобы солнечные батареи вырабатывали такое же количество энергии в день.

Расчет количества солнечных батарей и их мощности

Так как солнечные панели вырабатывают электрическую энергию только в светлое время суток, то это необходимо учесть в первую очередь, так же стоит понимать, что выработка в пасмурные дни и зимой очень сильно снижается, и может составлять 10-30 процентов от мощности панелей. Для простоты и удобства мы будем делать расчет с апреля по октябрь, по времени суток основная выработка идет с 9 до 17 часов, т.е. 7-8 часов в день. В летнее время интервалы конечно будут больше, с восхода до заката, но в эти часы выработка будет значительно меньше номинала, поэтому мы усредняем.

Итак 4 солнечные батареи мощностью 250Вт. (всего 1000Вт). За день выработают 8кВт.ч энергии, т.е. в месяц это 240кВт.ч. Но это идеальный расчет, как мы говорили выше, в пасмурные дни выработка будет меньше, поэтому можно лучше взять 70% от выработки, 240 * 0,7 = 168 кВт.ч. Это усредненный расчет без потерь в инверторе и аккумуляторных батареях. Так же это значение можно применить для рассчета сетевой солнечной электростанции где не используются аккумуляторные батареи.

Расчет аккумуляторов для солнечной электростанции

Далее перейдем к расчёту ёмкости аккумуляторной батареи для солнечных панелей. Их количестов и емкость должна быть такой, чтобы энергии которая в них запасается хватило на темное время суток, стоит учесть что ночью потребление электроэнергии минимально, по сравнению с дневной активностью.

Аккумулятор на 100А.ч. запасает примерно 100А * 12В = 1200Вт. (лампочка на 100Вт. проработает от такого акб 12 часов). Так если за ночь вы потребляете 2,4кВт.ч. электричества, то вам необходимо установить 2 АКБ по 100А.ч. (12В), но тут стоит учитывать что аккумуляторы нежелательно разряжать на 100%, а лучше не более 70%-50%. Исходя из этого получаем, что 2 АКБ по 100А.ч. будут запасать 2400 * 0,7 = 1700Вт.ч. Это верно при разряде не большими токами, при подключении мощных потребителей происходит просадка напряжения и емкость по факту уменьшается.

Если вы хотите рассчитать, какая емкость аккумулятора нужна к солнечной батари, ниже приводим таблицу соответствия (для системы 12В.):

Мощность инвертора и потери в нем

Теперь что касается инвертора, он тоже имеет свой КПД а это порядка 75-90%, т.е. все полученные величины выработки энергии и запаса можно относить к этим процентам. В итоге лучше брать двойной запас емкости для аккумуляторов, Так при потреблении 2400Вт.ч за ночь, устанавливать 4 АКБ емкостью 100А.ч. 100А*12В*4 = 4800Вт.ч. Мощность инвертора показывает номинальную нагрузку которую можно подключить к нему, т.е количество и тип бытовых приборов.

1. Солнечные батареи 4шт. по 250Вт. Выработка в месяц 170 -240кВт.ч (36тыс.руб.)
2. АКБ по 100А.ч. 4 шт. запас до 4800 Вт. (AGM аккумуляторы 50тыс.руб.)
3. Инвертор 2,4кВт номинальная мощность подключаемого оборудования (27тыс.)

Итого 113 тыс. руб. за комплект оборудования.

Мощность бытовых приборов, потребление электроэнергии

• Телевизор Led – 50-150Вт.
• Холодильник класса А – 100-300Вт. (только во время работы компрессора)
• Ноутбук – 20-50Вт
• Лампа энергосберегающая – 30Вт, Светодиодная 3-9Вт
• Котел настенный (электроника + встроенный насос) – 70-130Вт.
• Роутер – 10-20Вт.
• Кондиционер 9 – 700-900Вт.
• Эл. Чайник – 1500Вт.
• Микроволновка – 500-700Вт.
• Стиральная машина – 600 – 900Вт.
• Видеорегистратор + 4 камеры – 30-50Вт.

Все мощности указаны в час работы прибора, стоит учитывать, что большинство приборов работают непродолжительное время, чайник подогрев – 5мин, холодильник включается раз в 2-3 часа на час для поддержания темп. Насос котла тоже работает по мере поддержания температуры теплоносителя. Так же можно рассчитать и другие приборы по этому принципу.

Зарядка телефона в походных условиях с помощью солнца

Смартфоны в наше время объединяют в себе не только телефон и центр отправки сообщений, но и компас, фото- и видеокамеру, развлекательный комплекс, социальную сеть и… фонарик. Человек привык этим пользоваться каждый день (ну, кроме, возможно, фонарика и компаса) и не хочет лишаться функций смартфона даже в походе. Однако как быть с тем фактом, что этот девайс нужно заряжать каждый день? Где взять электричество? В лесу или поле ведь нет розетки. На помощь приходит альтернативная энергетика. И самое простое и элегантное решение – солнечное зарядное устройство. Однако, как правильно выбрать «зарядку», чтоб и полученной за день энергии хватило для электронного друга, и не тащить с собой лишние килограммы? Попробуем разобраться в этом, ответит для себя на несколько вопросов.

1. Сколько энергии нужно?

Для этого обратимся к производителю смартфона (читай «сходим в Интернет») за характеристиками аккумулятора. Допустим, у нас iPhone 4S. Зная ёмкость аккумулятора (1420мАч) и его напряжение (3,7В) легко узнаем необходимое для работы количество энергии: 5,25Вт-часа. При этом при заряде используется «вхолостую» порядка 20% от передаваемой энергии. Значит, для полной зарядки гаджета нам необходимо 6,3 ватта чистыми.

2. Как заряжать смартфон – напрямую или через powerbank?

Заряжая напрямую от солнечной батареи можно, однако не всегда удобно. Нужно, чтобы телефон был постоянно подключён к панели, а это вызывает определённый дискомфорт в виде проводов (за которыми тоже нужно следить). Более простой способ – это зарядка внешнего аккумулятора, лежащего в удобном месте в рюкзаке (как вариант – чехла-аккумулятора) с последующей передачей энергии смартфону. Возможно, на привале. Возможно, ночью.

Однако пауэрбанк также имеет свой КПД и для полноценной зарядки аккумулятора смартфона через него нужно будет добавить порядка 50% от первоначальной требуемой мощности. Итого, получаем необходимые нам 7,8Вт.

И всё-таки наш выбор – зарядка пауэрбанка, как наиболее удобная, не сковывающая движений туриста.

3. Какая солнечная панель необходима?

Найти солнечную панель с выходным напряжением 5В для зарядки смартфона или внешнего аккумулятора сейчас не проблема. Для полноценной и правильной зарядки необходимо правильно выбрать (рассчитать) мощность.

Пример. Солнечная панель с выходным напряжением 5В и током 360мА (мощность 1,8Вт) имеет размеры 20х20см (площадь солнечных ячеек – 0,036 квадратных метра). В средней полосе России за сутки летом на 1 квадратный метр приходит примерно 3,78кВт солнечного излучения (при условии, что панель будет находиться под углом 70-80 градусов относительно перпендикуляра к земле, имитирующем ношение на рюкзаке или в установленном положении на привале). При КПД ячейки в среднем в 12%, наша панель сможет за сутки выработать около… 16 ватт-часов электроэнергии. ЗА СУТКИ. Для того, чтобы зарядить наш аккумулятор за три-четыре часа нахождения солнечной панели на солнце, нам понадобилось бы как минимум две подобные панели.

Вывод

Лучше не поскупиться и купить солнечную зарядку (солнечная панель и внешний аккумулятор) мощностью 10-20Вт. Аккумулятор лучше иметь «отстёгиваемый», не прикреплённый к солнечной панели физически. Это нужно для того, чтобы можно было хранить его отдельно, так как при нагревании пауэрбанка его характеристики ухудшаются, а от чрезмерного перегрева он может взорваться.

Приятных походов и хороших фотографий!

УПД: Коллеги, благодарю Вас за комментарии, делающие публикацию более стройной, чёткой и полезной. Буду стараться оперативно отвечать или поправлять информацию, в которой найдены неточности.

УПД2: а вот и выпуск подкаста Солар-Ньюс про iPhone Х с солнечной батареей:

Источник https://akbinfo.ru/stati/solnechnaja-batareja-dlja-zarjadki-avtomobilnogo-akkumuljatora.html

Источник https://enpartner.ru/novosti/raschet-solnechnoj-batarei-i-akkumulyatora-solnechnoj-elektrostantsii

Источник https://habr.com/ru/post/374937/