Прикосновение к солнечной энергетике
Последние десятилетия у нас развивались по большей части информационные разработки при застое в энергетике, транспорте, индустрии. Но такое состояние дел на данный момент, наверное, изменяется. Уже на данный момент возможно видеть контуры нового технологического уклада: в индустрии активно применяются разработке 3D печати, биотехнологии дают прекрасные возможности медицине — мир, в котором, быть может, наконец-то будут созданы термоядерные реакторы, где по дорогам будут бегать электромобили, а новые высокоэффективные аккумуляторы и солнечные батареи дадут новую судьбу другой энергетике.
Уже на данный момент на рынке предлагаются солнечные энергосистемы для дач и усадебных домов, более предпочтительные из-за экономичности, чем оплата квитанций энергетиков за установку столбов, оплату и проводку электричества. Но и солнечные совокупности стоят недешево и требуют периодической замены недолговечных свинцовых аккумуляторная батарей.
Однако, использование таких совокупностей будет расширяться, а сами они становиться все идеальнее. Пригодятся и эксперты, имеющие практические навыки в солнечной энергетике.
Первый таковой опыт, причем имеющий фактически нужный выход, возможно купить на достаточно несложных и недорогих совокупностях. Я именую их «балконными солнечными электростанциями».
Несложнее всего воспользоваться солнечной энергией на практике тем читателям, что собрали и применяют зарядную совокупность «Стандарт», обрисованную в «М-К» № 9 за 1998 г. Для этого достаточно купить панель солнечных батарей Exmork ФСМ-5М либо ее более недорогой аналог из поликристаллического кремния — Exmork ФСМ-5П. Познакомимся с параметрами данной батареи подробнее.
Ее размеры малы — 280×230 мм, но она способна дать достаточно ощутимый ток — практически в 0,3 А. Батарея заключена в прочную алюминиевую рамку. При достаточной освещенности ее напряжение под нагрузкой образовывает 17,5 В. Так, батарея может трудиться с 12 В с устройствами, несмотря кроме того на утраты напряжения в регулирующих элементах.
направляться, но, не забывать, что на холостом ходу напряжение батареи может разогнаться до 22 В.
Как видите, параметры батареи идеально соответствуют выпрямителю упомянутой выше совокупности «Стандарт».
Подключите батарею параллельно конденсатору С1 и в солнечный сутки включать зарядное устройство в электрическая сеть уже не пригодится. Но, в пасмурный летний сутки батарея дает 15 — 20 мА, что может оказаться достаточным, к примеру, для зарядки мелких дисковых аккумуляторная батарей.
Рис. 1. Принципиальная схема солнечной электростанции «Кирара»
Но все-таки полноценная солнечная электростанция немыслима без накопителей энергии, благодаря которым солнечная энергия «не пропадет впустую» кроме того при отсутствии потребителей сейчас.
Но ею возможно будет воспользоваться и в пасмурную погоду, а также ночью. А днем совместная работа солнечных аккумуляторов и панелей сможет вытянуть достаточно солидную нагрузку.
Для постройки балконной солнечной электростанции «Кирара» (названной по имени сказочного существа) заберём более емкую батарею — Exmork ФСМ-15М либо поликристаллическую Exmork ФСМ-15П.
Они способны выдавать ток до 0,8 А.
Не считая солнечной батареи эта электростанция имеет соединяющую все ее узлы двухпроводную электролинию, которую я именую «солнечная параллель». И аккумуляторный блок, включающий в себя кроме аккумуляторная батарей все другое оборудование: контроллер заряда, выходные гнезда, контрольные устройства.
На «солнечную параллель» возможно навешено пара аккумуляторных блоков для различных потребителей, что увеличит суммарную мощность. К примеру, один блок для освещения, а второй — для всех остальных потребностей. Солнечных батарей кроме этого возможно пара.
К примеру, на южной и западной сторонах балкона, что разрешит брать максимум солнечной энергии до самого заката, а в пасмурный сутки, в то время, когда освещение равномерно со всех сторон, их суммарная выработка кроме этого может оказаться достаточно большой.
Фото 2. Солнечные батареи на балконе многоэтажного дома
В качестве накопителя энергии заберём батарею из трех последовательно соединенных цилиндрических герметичных Li-ion аккумуляторная батарей компании Robiton. Они выпускаются емкостью 2,8 и 3,4 А ч и имеют кое-какие встроенные элементы защиты, делающие их надежнее и надёжнее в эксплуатации (сейчас в продаже показались аккумуляторная батареи подобной конструкции, но в более большом корпусе и емкостью 4 А-ч).
Li-ion аккумуляторная батареи более долговечны и не столь капризны в отношении режимов заряда-разряда, как свинцово-кислотные. Так, эксплуатация данной совокупности много лет не потребует никаких затрат. К тому же совсем исключено выделение вредных кислотных испарений.
Будучи всецело заряженными три Li-ion аккумулятора дают напряжение 12,6 В, что разрешает питать от них достаточно широкий спектр электроприборов.
Устройство управления электростанцией (контроллер) должно защищать аккумуляторную батарею (АКБ) от перезаряда и не пропускать чрезмерных зарядных токов.
Существующие программируемые контроллеры через чур сложны, дороги и, увы, вычислены на работу лишь со свинцовыми аккумуляторная батареями. В электростанции «Кирара» применен несложный контроллер на микросхеме-стабилизаторе напряжения 7812.
Между выходом стабилизатора и АКБ включен защитный диод \/D1. Это предотвращает выход из строя микросхемы ночью, в то время, когда ток может идти «некорректно» (не из ее выхода, а, напротив, в него).
Помимо этого, это предотвращает разрядку аккумуляторная батарей на микросхему ночью либо при ее выхода из строя. Исключению неудачно высоких токов в цепях электростанции кроме этого содействует резистор R1. АКБ, к тому же, защищена плавким предохранителем FU1.
Никаких вторых мер защиты более не нужно, поскольку в придачу ко всему перечисленному примененная микросхема имеет встроенные цепи защиты от перегрузки и от перегрева. диод и Микросхему VD1 нужно установить на радиаторы.
Да и примененная солнечная батарея не может дать страшный для аккумулятора и микросхемы ток более чем 1 — 1,5 А.
Фото 3. Зарядка аккумулятора сотового телефона от солнечной электростанции
Мало о настройке контроллера.
Номинальное выходное напряжение микросхемы образовывает ровно 12 В (это не учитывая разброса параметров различных экземпляров), в то время как АКБ для полного применения ее емкости направляться заряжать до 12,6 В. А ещеследует учесть утраты напряжения на VD1 не меньше 0,5 В. Выходное напряжение стабилизатора нужно поднять. Метод хороший — включение одного либо нескольких диодов в прямом направлении между неспециализированным общим проводом и выводом микросхемы всей совокупности.
Не забывайте, что кремниевый диод поднимает напряжение где-то на 0,6 В, а германиевый — на 0,2 В. Подключите между катодом и общим проводом устройства VD1 вместо аккумулятора резистор нагрузки сопротивлением 5-10 точный вольтметр и ком. Вам нужно при освещенной солнечной батарее подобрать количество и тип диодов VD2, VD3 так, дабы напряжение на выходе было как возможно ближе к 12,6 В, но ни за что не превосходило это значение.
Диоды должны быть вычислены на прямой ток не меньше 30 мА. Германиевые диоды смогут быть серий Д310, Д311, ну а ассортимент кремниевых диодов так велик, что их не следует и перечислять.
В качестве VD1 направляться применять замечательный выпрямительный диод на ток не меньше 3 А. Конденсаторы С3, С4 — керамические, помогают для более надежного предотвращения происхождения высокочастотных помех. Читателям может показаться непонятной такая щедрость на емкость конденсаторов С1, С6.
Но они также накапливают энергию. Это разрешает не дергать АКБ между режимами заряда-разряда при стремительных трансформациях освещенности, к примеру, в случае если перед солнечной батареей пролетит птица либо на нее упадет отблеск от чужого окна.
Так, будет повышена долговечность аккумуляторная батарей.
Погода — вещь непостоянная. Дабы грамотно эксплуатировать электросистему и обеспечить ее долговечность, будут нужны сведения о ее фактическом состоянии: достаточен ли фототок, каков запас энергии в аккумуляторная батареях. Разряжать их ниже напряжения 10,5 В запрещено.
Исходя из этого нужно в обязательном порядке поставить вольтметр с пределом измерения 20 В. Желателен кроме этого амперметр с нулем посредине шкалы и пределом измерения в 1,5 А. Лишь предостерегу от применения новых интегральных цифровых вольтметров со светодиодными индикаторами. Потребляемый ими ток доходит до 80 мА, что для таковой совокупности совсем неприемлемо.
Лучше применять стрелочные устройства. К примеру, возможно изготовить на базе индикаторов уровня от ветхих магнитофонов достаточно правильный и только экономичный вольтметр. У меня вольтметр включен через трехпозиционный тумблер, как продемонстрировано на схеме.
Именно поэтому вероятно измерять напряжение как на АКБ, так и на солнечной параллели либо вовсе отключить вольтметр. шунт амперметра и Добавочное сопротивление вольтметра рассчитываются по стандартным методикам.
Фото 4. Зарядка «пальчиковых» аккумуляторная батарей oт солнечной электростанции
Мало об применении взятой так энергии.
Напряжение 12 В возможно брать с разъема XS1 либо с дополнительно подключенного параллельно ему гнезда автомобильного прикуривателя. От него возможно питать маломощные светодиодные лампочки, светодиодные ленты, автомагнитолы и другие 12-вольтовые устройства.
Возможно кроме этого оборудовать электростанцию USB-портом, воспользовавшись начинкой переходника: прикуриватель — USB. Вместо дорогих устройств для зарядки аккумуляторная батарей типоразмеров АА либо ААА достаточно будет отыскать лишь батарейный отсек. Что еще может пригодиться?
Разъем для подключения к электростанции да вычисленный по стандартной методике токоограничивающий резистор — вот и все.
Я эксплуатирую данное устройство уже в течение года.
От него заряжаются: фонарик, фотоаппарат, аудиоплеер, DVD-плеер с экраном (самый «тяжелый» по нагрузке потребитель). Питается светильник в коридоре, электробритва, эпизодически другие устройства, впредь до миниатюрной железной дороги.
Не обращая внимания на тяжелые условия эксплуатации — достаточно северный город, отсутствие выходящих на юг балконов и окон, во время с марта по октябрь включительно, энергии хватает на все потребители.
А. ЛИСОВ, (UA3UOW), г. Иваново
