Обо мне
    Резюме
    Портфолио
    Услуги
    Контакты
    Астро
    Схемотехника
    Мультикоптеры
    Автономный дом
Язык:

Сборка солнечной батареи мощностью ~120 Вт

07/01/2014 20:24:57
Самодельная солнечная батарея

Внимание! Устройство перегревается и почти не работает. Плюс требует шунтирования диодами. Сейчас делаю уже четвёртую версию. По результатам отпишу.

Подобных текстов в интернете немало, я не открою Америку своим описанием. И в то же время я не нашёл полного описания процесса сборки солнечной батареи (СБ) на одной странице, в одном тексте. Всё раскидано по углам и кой-что описано на уровне "ну это и так понятно" :). Чуток помогает ютуб, но и там нужно пересмотреть несколько роликов, самому связав их и домыслив недосказанное.

Начну с того, что сейчас есть два основных типа элементов СБ, популярных на рынке. Это синие с морозным рисунком поликристалические панели и чёрные - "монокристалы". Первые чаще применяются в мире и Россия не исключение. Заявленный ресурс СБ на поликристалах - 25 лет против 10 лет у монокристалов. При схожей цене у синих выше КПД, хоть они и сильнее реагируют на мрачнятину из облаков и туч. Я выбрал синие, которые поликристалы. Купил ящик из 100 элементов, каждая 6х6 дюймов или 156х156мм. Каждая даёт примерно 0.5В с заявленным током около 8А при тестовых 1000Вт/м2 перпендикулярно направленного светового потока.

Эти 400Вт СБ элементов стоили мне около 200$. По 2$ (~66р) за квадратик. К ним же я купил 20А контроллер-зарядник аккумуляторной батареи (АКБ) с функцией поиска максимальной мощности (MPPT). Зарядник хороший, "брендовый", хоть и куплен на китай-китайском aliexpress, отзывы о нём хорошие. Звать его Tracer 2015 (20 Ампер, максимальная напряжение на входе 150В). В линейке этих контроллеров есть модели на 10, 20, 30 и 40А с максимальным входным напряжением 100 и 150В. Могут заряжать 12 и 24В блоки АКБ. Я выбрал 20А "тестов ради", да с перспективой переноса комплекса в обсерваторию. Домой же мне понадобится куда более мощный и дорогой СК :(.

Но не буду грустить раньше времени. Тема новая и интересная. Попробую разобраться с имеющимся "железом".

Чтобы минимизировать потери в проводах, передавая одинаковую мощность, напряжение лучше увеличить, а ток уменьшить. Именно поэтому, и потому что СК способен эффективно обработать напряжение аж до 150В на входе, элементы соединяю последовательно. Напряжение элементов увеличивается, ток усредняется, оставаясь на уровне ~8A в пике.

У меня 100 элементов... эээ, уже 99. Один сломал, пока паял - дюже хрупкие оказались :). К слову сказать, уже сломано 3 и один то ли бракованный, то ли треснутый - даёт половину напруги, около 0.15В под люстрой.

Ограничиваясь размерами, удобными для монтажа одним человеком и количеством имеющихся элементов я решил собрать три блока по 8х4 элемента. 32 в каждом, 96 в трёх. 4 квадратика - скидка на кривые руки. Итого в каждом блоке по 32 * 4 = 128 теоретических ватт мощности. 16В на 8А (те же 128Вт). Все три батареи соединю последовательно, получив 48В на 8А или 382Вт в пике.

Во дворе валялся лист OSB9, который я и использовал для будущей СБ. "Фанерка" легко режется ножёвкой по дереву. Перенёс чертёж на материал. По уму, нужно было сначала заняться столяркой - сделать борта и усилить, хоть и прочный, но всё же играющий лист перемычкой сзади. Но бруска не было (купил позже), а элементы СБ были. Так что начал с них.

Элемент СБ, во-первых, очень хрупкий. Как тонкий лёд с лужи. Возьмёшь в руки квадратик, а тот может начать хрустеть и сломаться. От перегрева паяльником он тоже может начать хрустеть и тоже сломается. А ещё, сначала я пытался клеить элемент ровно, на пять площадок двустороннего вспененного скотча - от этого он почти гарантировано ломался. Теперь я клею его на 4 угловые точки, оставляя его вогнутым.

Только что подумал, что стоит во время пайки шины сзади выпрямлять его, это армирует элемент ровно. Вот он, опыт, приходящий в середине сборки СБ :). Паяя элемент, на него нельзя нажимать ни пальцем, ни паяльником. Нельзя долго греть его, нужно быть аккуратным. Аккуратность ко мне пришла к ~6-му квадратику. СБ-"мудрость" пока не пришла.

СК способен заряжать АКБ током 20А. То есть на один свинцовый автомобильный аккумулятор может выдать 14.7 * 20А = 294Вт. На два, включенных последовательно - вдвое больше, почти 600Вт. Стало быть, поставлю пока две панели на один аккум, а как "наиграюсь", добавлю ещё две панели и ещё один аккум, получив пол киловатта (512Вт) входящей мощности, накапливаемой в двух аккумах, суммарной ёмкостью 200А/ч на 24В.

Ёмкость 200А/ч выбрана не случайно, а из правила заряжать свинцовые АКБ током в 0.1С (то есть 0.1 множим на ёмкость в А/ч, или другими словами - написанное на АКБ делим на 10, получаем ток зарядки в амперах). Зарядник даёт максимум 20А, стало быть ёмкость АКБ должна быть не ниже 200А/ч. Если меньше - ток зарядки будет выше 0.1С. Если ёмкость будет больше, хуже не будет, но заряжаться будет дольше.... не так эффективно (ток зарядки ниже 0.1С).

Для тестов я купил в Ашане дешёвый "слабообслуживаемый" (пробки запаяны, но можно просверлить) АКБ на 55А/ч, планируя заряжать его от одной панели двойным током. 128Вт делим на 14.7В (максимальное напряжение зарядки аккума), вспоминаю о потерях в СК в размере, допустим, 10%, получаю 128 / 14.7 * 0.9 = 7.8А ток зарядки. Что для этого аккума составляет 7.8 / 55 = 0.14С. В принципе, не страшно. Не знаю что я купил, паспорта на него не нашёл, но многие аккумы заряжаются токами до 0.3С без потери ресурса. Так что полуторное превышение правила "ток зарядки 0.1С" вряд ли существенно ухудшит ситуацию.

Пока что я заряжаю АКБ зарядником для коптера :). Жутко универсальная штука, заряжает всё подряд. Черчу чертёж, пилю OSB, да пробую паять квадратики элементов СБ.

... прошёл день, а то и два.

Уф.. "дров наломал". Три элемента в помойку. Сейчас пишу и боюсь случайно раздавить клавиатуру. Не ожидал, что элементы СБ такие хрупкие! Сначала у меня уходило примерно 20 минут на пайку одного элемента, то есть ещё 6 часов сборки этой панели. Жесть... Начинаю понимать ценообразование готовых панелей :)

На самом деле скорость пайки повышается на глазах. Ровно как и качество. С 20 минут пайки первого элемента... который потом выкинул, так как раздавил, я пока пришёл к 9 минутам пайки последнего. И, чувствую, это не предел :).

Напаял одну линию из 8 элементов. При свете люстры из двух ламп накаливания по 40 Вт каждая, линейка даёт 3 В на .. мало ампер :)

Накрутил боковые рейки, OSB больше не играет, как тряпка... Конечно, стоило сначала заняться столяркой, а потом паянием. OSB засверливал двушкой, накрутил саморезы, наметил рейку, снял, насверлил той же двушкой. Закрутил саморезы 3мм, затянул их. КрЫсота...

Подсказки, кратко:

  • основа из электроизолирующего материала;
  • паять элементы с минимальным нажимом, почти что без него;
  • перед пайкой задней шины распрямить элемент СБ, прижать чем-нить.

Солнечную панель спаял. Жду стекла и герметизирую. Стекло заказал, через недельку будет - у них очередь, а мне не к спеху. Интересно, а как я буду крепить стекло? Сдаётся мне, что нужно купить алмазное сверло, или чем там сверлят стёкла..., да стянуть пирог болтами.

Припоя уходит уууу... пора заказывать у кЕтайца мешками.

По моей вине брака больше нет, только в начале ломал элементы. По вине китайца я отбраковал 4 элемента - дают примерно пол мощи. Буду использовать в крайнем случае.

Себестоимость около 1$ за 1Вт. Немало... я ожидал 0.7$.

Надо было, конечно, всё это не пластик положить, а не на OSB. "Первый блин комом".

Здесь описал вторую версию самодельной солнечной батареи: http://oleg.milantiev.com/news/?id=1202 . К слову сказать, провальную :(


Архив

Телефон: +7 (928) 425-32-10
e-mail: