Вибір правильного контролера/регулятора сонячного заряду. Королівський сонячний зарядний пристрій для телефону

Вибір правильного контролера/регулятора сонячного заряду

Контролер сонячного заряду (який часто називають регулятором) схожий на звичайний зарядний пристрій.e. він регулює струм, що протікає від сонячної панелі до акумуляторної батареї, щоб уникнути перезарядки акумуляторів. (Якщо вам не потрібно розуміти “чому”, прокрутіть до кінця, щоб побачити просту блок-схему). Як і у випадку із звичайним якісним зарядним пристроєм, для нього підходять різні типи акумуляторів, можна вибирати напругу поглинання, плаваючу напругу, а іноді також можна вибирати періоди часу та/або хвостовий струм. Особливо підходять для літій-залізо-фосфатних батарей, оскільки після повного заряду контролер підтримує задану плаваючу або утримуючу напругу близько 13.6V (3.4В на елемент) протягом решти дня.

Найбільш поширеним профілем заряду є та ж основна послідовність, що і на якісному мережевому зарядному пристрої, тобто.e. об’ємний режим поглинання режим плаваючого заряду. Вхід в режим об’ємного заряду відбувається при:

  • схід сонця вранці
  • якщо напруга батареї падає нижче заданої напруги довше встановленого періоду часу, e.g. 5 секунд (повторний вхід)

Цей повторний вхід в об’ємний режим добре працює зі свинцево-кислотними батареями, оскільки падіння напруги гірше, ніж для літієвих батарей, які підтримують більш високу і стабільну напругу протягом більшої частини циклу розряду.

Літієві батареї

Літієві батареї (LiFePO4) не виграють від повторного входу в об’ємний режим протягом дня, оскільки внутрішній опір літієвих батарей збільшується при високих (і низьких) станах заряду, як показано помаранчевими вертикальними лініями на графіку нижче, і необхідно лише час від часу балансувати елементи, що може бути зроблено лише навколо напруги поглинання. Пов’язана з цим причина полягає в тому, щоб уникнути швидких і великих перепадів напруги, які відбуватимуться в цих регіонах при вмиканні та вимиканні великих навантажень.

Літієві батареї не мають визначеної “плаваючої напруги”, і тому “плаваючу напругу” контролера слід встановити на рівні або трохи нижче “напруги коліна заряду” (як показано на графіку нижче) профілю заряду LiFePO4, тобто.e. 3.4В на елемент або 13.6В для акумулятора 12В. Контролер повинен утримувати цю напругу протягом решти дня після повного заряду акумулятора.

вибір, контролер, регулятор, сонячного, заряд

Різниця між PWM і MPPT контролерами сонячного заряду

Суть різниці полягає в наступному:

  • З ШІМ-контролером струм з панелі витягується при напрузі трохи вище напруги акумулятора, тоді як
  • З контролером сонячного заряду MPPT струм відбирається з панелі при “напрузі максимальної потужності” (уявіть собі контролер MPPT як “розумний DC-DC перетворювач”)

Ви часто бачите слогани на кшталт “ви отримаєте 20% або більше енергії від контролера MPPT”. Ця надлишкова напруга насправді значно варіюється, і нижче наведено порівняння, припускаючи, що панель знаходиться на повному сонці, а контролер працює в режимі повного заряду. Ігноруючи падіння напруги і використовуючи просту панель і просту математику в якості прикладу:

Напруга акумулятора = 13 В (напруга акумулятора може варіюватися в межах, скажімо, 10.8 В повністю розряджений і 14.4В в режимі абсорбційного заряду). При 13В потужність панелі буде трохи вищою, ніж максимальна, скажімо, на 5.2A

З ШІМ-контролером потужність, що забирається з панелі, становить 5.2А 13В = 67.6 Вт. Ця кількість енергії буде споживатися незалежно від температури панелі, за умови, що напруга на панелі залишається вищою за напругу акумулятора.

З контролером MPPT потужність від панелі становить 5.0А 18В = 90 Вт, тобто.e. на 25% більше. Однак це занадто оптимістично, оскільки напруга падає з підвищенням температури; тому, якщо припустити, що температура панелі піднімається, скажімо, до 30°C вище стандартних умов тестування (STC) 25°C, а напруга падає на 4% на кожні 10°C, то на кожні 10°C напруга буде падати на.e. загалом на 12%, тоді потужність, яку споживає MPPT, становитиме 5 А 15.84V = 79.2W i.e. 17.на 2% більше потужності, ніж ШІМ-контролер.

Підсумовуючи, можна сказати, що з контролерами MPPT спостерігається збільшення збору енергії, але відсоток збільшення збору енергії значно змінюється протягом дня.

ШІМ:

ШІМ-контролер (широтно-імпульсна модуляція) можна розглядати як (електронний) перемикач між сонячними панелями та акумулятором:

  • Перемикач увімкнений, коли зарядний пристрій перебуває в режимі об’ємного заряду
  • Перемикач “клацає” увімкненим і вимкненим за необхідності (широтно-імпульсна модуляція), щоб утримувати напругу акумулятора на рівні напруги поглинання
  • Вимикач вимкнений в кінці поглинання, поки напруга батареї падає до плаваючої напруги
  • Перемикач знову “клацає” увімкненим та вимкненим за необхідності (широтно-імпульсна модуляція), щоб утримувати напругу акумулятора на рівні плаваючої напруги

Зверніть увагу, що коли перемикач вимкнений, напруга на панелі буде дорівнювати напрузі холостого ходу (Voc), а коли перемикач увімкнений, напруга на панелі буде дорівнювати падінню напруги акумулятора між панеллю та контролером.

Найкраще панелі підходять для ШІМ-контролера:

Найкращою панеллю для ШІМ-контролера є панель з напругою, яка трохи перевищує напругу, необхідну для заряджання акумулятора з урахуванням температури, як правило, панель з Vmp (максимальною напругою живлення) близько 18 В заряджає акумулятор на 12 В. Їх часто називають панелями на 12 В, хоча вони мають напругу близько 18 В.

MPPT:

Контролер MPPT можна вважати “розумним DC-DC перетворювачем”, тобто.e. він знижує напругу панелі (отже, можна використовувати “домашні панелі”) до напруги, необхідної для зарядки акумулятора. Струм збільшується в тому ж співвідношенні, в якому падає напруга (ігноруючи втрати на нагрівання в електроніці), так само, як у звичайному понижувальному DC-DC перетворювачі.

“Розумним” елементом DC-DC перетворювача є моніторинг точки максимальної потужності панелі, яка змінюється протягом дня залежно від сили та кута нахилу сонця, температури панелі, затінення та стану панелі (панелей). Потім “розумні” пристрої регулюють вхідну напругу DC-DC перетворювача. на “інженерній мові” це забезпечує узгоджене навантаження на панель.

Найкраще панелі підходять для контролера MPPT:

  • Напруга холостого ходу панелі (Voc) повинна бути нижче допустимої напруги.
  • Напруга VOC повинна бути вищою за “пускову напругу”, щоб контролер “увімкнувся”
  • Максимальний струм короткого замикання панелі (Isc) повинен бути в межах зазначеного діапазону
  • Максимальна потужність масиву. деякі контролери дозволяють це “перевищувати”, e.g до Redarc Manager 30 дозволяється підключати до 520 Вт

Вибір правильного сонячного контролера/регулятора

ШІМ є хорошим недорогим варіантом:

f або сонячні панелі з максимальною напругою живлення (Vmp) до 18В для заряджання 12В батареї (36В для 24В батареї і т.д.).

Якщо напруга сонячної батареї значно вища за напругу акумулятора e.g. з використанням домашніх панелей, для зарядки 12В акумуляторів

MPPT-контролер дасть вищу віддачу порівняно з ШІМ-контролером, оскільки напруга на панелі зростає. I.e. панель потужністю 160 Вт, що використовує 36 звичайних монокристалічних елементів з максимальним підсилювачем потужності 8.4А забезпечить близько 8.6А при 12В; в той час як панель потужністю 180 Вт з 4 додатковими елементами забезпечить той самий струм, але 4 додаткові елементи збільшують напругу панелі на 2В. ШІМ-контролер не буде збирати ніякої додаткової енергії, але MPPT-контролер буде збирати додаткові 11.1% (4 / 36) від панелі потужністю 180 Вт.

За тим же принципом всі панелі, що використовують елементи SunPower з більш ніж 32 осередками, вимагають контролера заряду MPPT, інакше ШІМ-контролер буде збирати таку ж енергію від панелей з 36, 40, 44 осередками, як і від панелі з 32 осередками.

Функції та можливості контролера сонячного заряду

вибір, контролер, регулятор, сонячного, заряд

Boost MPPT контролери

“Boost” контролери заряду MPPT дозволяють заряджати батареї, які мають вищу напругу, ніж панель.

вибір, контролер, регулятор, сонячного, заряд
вибір, контролер, регулятор, сонячного, заряд

Комбіновані зарядні пристрої MPPT та DC-DC

Функція MPPT є природним доповненням до функції зарядного пристрою постійного струму, і є кілька якісних брендів, які забезпечують це ще більше в процесі розробки. Один пристрій можна використовувати самостійно, оскільки він автоматично перемикається між зарядкою від генератора та сонячною зарядкою. Для більших систем ми рекомендуємо використовувати окремий контролер MPPT для стаціонарних панелей, встановлених на даху, і комбінований MPPT / DC-DC з переносними панелями. У цьому випадку роз’єм Андерсона розміщується на зовнішній стороні фургона, який потім підключається до сонячного входу пристрою MPPT/DC-DC.

Зверніть увагу, що ємність акумулятора повинна бути достатньою, щоб сумарний зарядний струм від одночасної зарядки від генератора та дахових сонячних панелей не перевищував рекомендований виробником максимальний зарядний струм.

Дешевші варіанти

Дешеві контролери можуть бути позначені як MPPT, але тестування показало, що деякі з них насправді є ШІМ-контролерами. Дешеві контролери можуть не мати захисту від перенапруги акумулятора, що може призвести до перезарядки акумулятора з потенційним пошкодженням акумулятора; рекомендується бути обережним. Зазвичай, завдяки збільшеній схемі, контролери сонячного заряду MPPT будуть фізично більшими, ніж контролери сонячного заряду PWM.

Кілька сонячних зарядних пристроїв

При правильному підключенні можна додати кілька сонячних зарядних пристроїв (будь-якої комбінації типу і номіналу) для зарядки акумулятора. Правильне підключення означає, що кожен сонячний зарядний пристрій підключається окремо і безпосередньо до клем акумулятора. Цей ідеальний випадок означає, що кожен контролер буде “бачити” напругу батареї і на нього не впливатиме потік струму, що надходить від інших контролерів заряду. Ця ситуація нічим не відрізняється від зарядки акумулятора від мережі/генератора одночасно з зарядкою від сонця. З сучасними контролерами струм не буде текти в зворотному напрямку від акумулятора до контролера (за винятком дуже малого струму спокою).

Водонепроникний сонячний зарядний пристрій Costa

productid: costa-water-resistant-solar-charger itemtype: product ratingcount: 1 rating: 5.0 productCanonicalUrl: https://www.tackledirect.com/costa-water-resistant-solar-charger.html Натисніть тут для отримання додаткової інформації

Водонепроникний сонячний зарядний пристрій Costa призначений для зарядки iPhone, iPad, Android, GPS-пристроїв та фотоапаратів.

Індикатори запасів

В наявності на складі TackleDirect. товар можна відправити зі складу Egg Harbor Twp, NJ негайно. Остання відома кількість товару вказана зліва від повідомлення “На складі. Зазвичай товар відправляється в той самий робочий день, якщо замовлення зроблено до 14:00 за східним часом, за винятком економ-методів, які можуть затримуватися, за винятком вихідних.

Доступно у наших постачальників. товар зазвичай доступний на одному зі складів наших постачальників і може бути відправлений безпосередньо з них або спочатку доставлений на наш склад для виконання замовлення. Остання відома доступна кількість вказана зліва від повідомлення про наявність на складі. Будь ласка, зверніться до Зазвичай відправляється в X деталей на 2-му рядку вищевказаного статусу, які є унікальними для бренду та товару.

на шляху до TackleDirect. Товар наразі відсутній на складі, але він або в дорозі, або доступний для замовлення і відправки з нашого складу або безпосередньо від постачальника, що збільшить час доставки. Будь ласка, зверніться до Зазвичай відправляється в X деталей у 2-му рядку вищевказаного статусу, які є унікальними для бренду та товару.

На зворотному замовленні у наших постачальників. ця позиція наразі замовлена і чекає на інвентаризацію від наших постачальників, і буде відправлена за наявності в порядку черговості замовлення. У повідомленні про наявність товару буде вказана орієнтовна дата прибуття, яка може бути непередбачуваною, оскільки постачальники часто змінюють ці прогнозовані дати.

LOW QTY на складі TackleDirect. Товар має невелику кількість, доступну для негайної відправки зі складу в Egg Harbor Twp, NJ. Остання відома доступна кількість вказана зліва від LOW QTY. Зазвичай товар доставляється в той же робочий день, якщо замовлення зроблено до 14:00 за східним часом, за винятком економ-методу, який може затримуватися, за винятком вихідних.

МАЛА КІЛЬКІСТЬ У НАШИХ ПОСТАЧАЛЬНИКІВ. Товар доступний у невеликій кількості на складах наших постачальників і може бути відправлений безпосередньо з них або спочатку доставлений на наш склад. Остання відома доступна кількість вказана зліва від LOW QTY. Будь ласка, зверніть увагу на деталі Зазвичай відправляється в X у 2-му рядку вищевказаного статусу, які є унікальними для кожного бренду та товару.

Контактна інформація. це особливий випадок. Будь ласка, спочатку зв’яжіться з нами по телефону, електронній пошті або в чаті, щоб отримати оцінку наявності.

Попереднє замовлення. це нове або спеціальне замовлення з часто непередбачуваною датою доставки. Щоб зарезервувати найближчу доступну позицію, будь ласка, оформіть замовлення, і ми відправимо його вам в той же день, коли він надійде на наш склад, в порядку черговості.

Якщо час доставки є критично важливим і вам потрібно бути на 100% впевненим, що ми зможемо відправити товар негайно, будь ласка, спочатку зв’яжіться з нами. Ми не завжди знаємо стан запасів на нашому складі або у наших постачальників, поки товар не буде замовлений. У нас іноді НЕМАЄ в наявності певних позицій, які вказують на наявність IN-STOCK. Наші індикатори стану інвентарю оновлюються майже в режимі реального часу, але базуються на останніх відомих даних про наявність конкретних позицій. Якщо товару, який ви замовили, немає в наявності, ми повідомимо вас про це електронною поштою або телефоном.

Закони про право на зарядку приносять електромобілі в квартири, кондомініуми та оренду

вибір, контролер, регулятор, сонячного, заряд

вибір, контролер, регулятор, сонячного, заряд

ніж 3.6 мільйонів електромобілів їздять по США.S., але якщо ви живете в квартирі, знайти доступний зарядний пристрій не завжди легко. Продуктові магазини та торгові центри можуть мати кілька зарядних пристроїв, але зарядка займає багато часу, а місця можуть бути зайняті або незручні.

Кілька штатів і міст, прагнучи розширити використання електромобілів, зараз намагаються зняти цей бар’єр для володіння за допомогою законів про “право на зарядку”.

Губернатор штату Іллінойс підписав останній закон про право на зарядку в червні 2023 року, який вимагає, щоб всі паркувальні місця в нових будинках і багатоквартирних будинках були підключені до мережі, щоб вони були готові до встановлення зарядних пристроїв для електромобілів. Колорадо, Флорида, Нью-Йорк та інші штати прийняли подібні закони в останні роки. [Закон Флориди, HB 841, прийнятий у 2018 році, застосовується до асоціацій кондомініумів, кооперативів та асоціацій власників будинків. Детальніше тут.]

Але наявність електропроводки для зарядки. це лише перший крок до розширення використання електромобілів. Управителі багатоквартирних будинків, асоціації кондомініумів та мешканці зараз намагаються з’ясувати, як зробити зарядку ефективною, доступною та доступною для всіх, хто її потребує, коли вона їм потрібна.

Електромобілі можуть принести користь міським жителям

Як інженер-будівельник, який спеціалізується на транспорті, я вивчаю способи зробити перехід на електромобілі справедливим, і я вважаю, що планування зарядки та доступності багатоквартирних будинків є розумною політикою для міст.

Перехід від автомобілів на викопному паливі до електромобілів має переваги для довкілля та здоров’я мешканців міст. Електромобілі зменшують викиди вихлопних газів, які можуть викликати респіраторні захворювання та потепління клімату, знижують рівень шуму, покращують якість повітря в містах та якість життя.

Опитування показують, що більшість водіїв електромобілів заряджаються вдома, де тарифи на електроенергію нижчі, ніж на громадських зарядних станціях, а конкуренція за місця для зарядки менша. У Каліфорнії, провідному штаті з електромобілів, 88% перших користувачів електромобілів заявили, що мають можливість заряджатися вдома, а зарядки на робочому місці та громадські зарядки становлять лише 24% та 17% їхніх сеансів заряджання відповідно. По всій країні від 50% до 80% всіх сеансів зарядки електромобілів відбувається вдома.

Проте майже чверть усіх американських.S. житлові структури мають більше однієї житлової одиниці, згідно з американським опитуванням житла 2019 року. У Каліфорнії, 32.5% міських осель мають кілька електромобілів, і лише третина з них мають доступ до особистого гаража, де можна встановити зарядний пристрій.

Навіть якщо встановлення особистого зарядного пристрою є варіантом, це може бути дорого в багатоквартирному будинку, якщо проводка ще не прокладена. І це часто супроводжується іншими перешкодами, включаючи потенційну потребу в електричній модернізації або проблеми, пов’язані з правилами та обмеженнями асоціації власників житла. До встановлення зарядних пристроїв можуть бути залучені численні зацікавлені сторони, які можуть перешкоджати процесу. власники ділянок, орендарі, асоціації домовласників, менеджери з управління нерухомістю, електрокомпанії та місцеві органи влади.

Однак, якщо розетка на 240 вольт вже доступна, базова установка зарядного пристрою знижується до декількох сотень доларів.

Закони про право на зарядку спрямовані на повсюдну домашню зарядку

Закони про право на зарядку спрямовані на впорядкування доступу до домашніх зарядних пристроїв у міру зведення нових будівель.

Новий закон штату Іллінойс про зарядку електромобілів вимагає, щоб 100% паркувальних місць у нових будинках і багатоквартирних будинках були готові для зарядки електромобілів, з кабелем і зарезервованою потужністю для легкого встановлення зарядної інфраструктури. Новий закон також надає орендарям та власникам ОСББ у новобудовах право встановлювати зарядні пристрої без необґрунтованих обмежень з боку орендодавців та об’єднань співвласників багатоквартирних будинків.

вибір, контролер, регулятор, сонячного, заряд

Каліфорнія, Колорадо, Флорида, Гаваї, Меріленд, Нью-Джерсі, Нью-Йорк, Орегон і Вірджинія також мають закони про право на зарядку, покликані полегшити розгортання зарядних станцій у житлових комплексах, як і кілька.S. міст, включаючи Сіетл та Вашингтон, округ Колумбія.C. Більшість законів застосовуються лише до будинків, які займають власники, але деякі з них, зокрема в Каліфорнії та Колорадо, також застосовуються до орендованих будинків.

Чиказька влада розглядає можливість прийняття постанови, яка б поширювалася і на існуючі будівлі.

Спільне використання зарядних пристроїв може знизити вартість

Існує кілька кроків, які можуть зробити громади, щоб розширити доступ до зарядних пристроїв і знизити вартість для мешканців.

У новому дослідженні ми з колегами розглянули, як спроектувати спільну зарядку для багатоквартирного будинку з розкладом, який працює для всіх. Спільно використовуючи зарядні пристрої, житлові громади можуть зменшити витрати, пов’язані з установкою та використанням зарядних пристроїв.

Найбільшою проблемою для спільної зарядки часто є планування. Ми виявили, що централізована система управління зарядками, яка пропонує час зарядки для кожного власника електромобіля, що узгоджується з графіком поїздок власника та необхідною кількістю заряду, може працювати. за умови достатньої кількості зарядних пристроїв.

вибір, контролер, регулятор, сонячного, заряд

У типовому багатоквартирному будинку в Чикаго, де на парковці в середньому 14 автомобілів, невеликий громадський зарядний вузол з двома зарядними пристроями другого рівня, типовими для будинків і офісних будівель, може покрити щоденний попит на підзарядку електромобілів за ціною близько 15 центів за кіловат-годину. Але наявність лише двох зарядних пристроїв означає, що мешканці чекають в середньому 2.2 години для зарядки.

Більший зарядний хаб з вісьмома зарядними пристроями рівня 2 в тому ж місті дозволяє уникнути затримки, але збільшує вартість зарядки до 21 цента за кВт-год через авансові витрати на придбання та встановлення зарядних пристроїв. Для порівняння, середня вартість електроенергії для мешканців Чикаго становить 16 центів за кВт-год.

Майбутнє управління зарядками в багатоквартирних будинках буде автоматизовано для підвищення ефективності, а комп’ютер або штучний інтелект визначатиме найбільш ефективний графік зарядки. Оптимізоване планування може реагувати на час, коли відновлювані джерела електроенергії виробляють найбільшу потужність. наприклад, опівдні для сонячної енергії. і на динамічні ціни на електроенергію. Автоматизація також може усунути затримки для водіїв, заощаджуючи при цьому гроші та зменшуючи навантаження на електромережу.

Нинішній обмежений доступ до домашніх зарядок у багатьох містах стримує впровадження електромобілів, уповільнює декарбонізацію U.S. транспорт і посилює нерівність у володінні електромобілями. Я вважаю, що зусилля з розширення зарядки в багатоквартирних будинках можуть допомогти усунути деякі з найбільших бар’єрів і одночасно сприяти зменшенню шуму та забруднення в центральних частинах міст.

Елефтерія Конту. доцент кафедри будівництва та інженерії навколишнього середовища в Університеті Іллінойсу в Урбана-Шампейн. Kontou отримує фінансування від Управління технологій енергетичних транспортних засобів Міністерства енергетики, Національного наукового фонду, Морського гранту Іллінойсу та Індіани та Управління військово-морських досліджень.

Залишити відповідь