Солнечные батареи для зарядки автомобильного аккумулятора: принцип работы, особенности, производители и рекомендации специалистов

Солнечные батареи для зарядки автомобильного аккумулятора: принцип работы, особенности, производители и рекомендации специалистов

С проблемой разрядки аккумулятора в самый неподходящий момент сталкиваются, к сожалению, практически все автолюбители. Причины у такой неприятности могут быть разные. Автолюбитель может забыть выключить фары, использовать длительное время мультимедийные и энергоемкие электрические приборы в салоне и проч. Способов быстрой подзарядки аккумуляторов существует несколько. И одним из них является использование специальных солнечных батарей. Для зарядки автомобильного аккумулятора такие устройства сегодня применяют многие владельцы машин.

Простые способы подзарядки

Аккумулятор в машине, как известно, во время движения подзаряжается от генератора. Конечно, происходит это не так быстро и эффективно, как при использовании внешнего стационарного источника. Но все же зарядиться аккумулятор в данном случае может до 90 %.

Зарядка аккумулятора от батареи

Некоторые автолюбители, столкнувшись с проблемой запуска двигателя, также просто просят «прикурить» у своих коллег на дороге. Помимо этого, подзарядить аккумулятор можно и от самодельных устройств, собранных с использованием, к примеру, блоков питания ноутбуков или смартфонов.

Преимущества использования

От генератора АКБ подзаряжается достаточно эффективно. Но с проблемой его разрядки водители чаще всего встречаются все же в то время, когда машина не движется. Других автолюбителей на дороге в этот момент может просто не оказаться. Сборка же самодельных зарядных устройств с использованием гаджетов под силу далеко не каждому водителю. Поэтому подстраховываться от такой неприятной ситуации, как невозможность завести машину, стоит именно с использованием солнечной батареи.

Такие устройства отличаются компактностью и стоят относительно недорого. Допускается делать зарядку от солнечных батарей тяговых аккумуляторов или обычных. В больших городах такое устройство можно приобрести в автомагазине. Жители маленьких населенных пунктов обычно заказывают батареи этой разновидности через интернет.

Что представляет собой солнечная батарея для зарядки аккумуляторов

В домах панели этого типа для обеспечения жилых помещений электроэнергией начали использоваться довольно-таки давно. Зарядные же устройства для автомобилей этой разновидности появились на рынке всего несколько лет назад. Однако конструкцию солнечные зарядки уже сегодня имеют достаточно удобную.

Использовать солнечные батареи для зарядки автомобильного аккумулятора предельно просто. АКБ к такому устройству можно подсоединять посредством клемм. Также в продаже сегодня существуют модели, зарядку от которых легко производить через прикуриватель.

Солнечный модуль

Зарядка аккумулятора от солнечной батареи своими руками — процедура, таким образом, абсолютно несложная. Способ использования для каждой конкретной батареи указывается в инструкции от производителя.

Собственно, само же такое устройство представляет плоскую панель, найти место для которой в автомобиле будет очень легко. Некоторые такие батареи могут изготавливаться в том числе и из гибких материалов.

Где можно разместить

Чаще всего солнечные батареи для зарядки автомобильного аккумулятора размещают на крыше машины. Общая площадь таких панелей обычно составляет около 1 м 2 . В жарких странах с большим количеством солнечных дней владельцы автомобилей устанавливают на крыше даже целые солнечные мини-электростанции. В таких машинах аккумулятор во время движения подзаряжается не от генератора, а именно от панели. Это позволяет сделать несколько более эффективной работу двигателя автомобиля.

В России такой принцип подзарядки, поскольку климат у нас в стране не слишком жаркий, конечно же, не используется. На крышу автолюбители нашей страны устанавливают обычно простые панели. Заряжать аккумуляторы от них можно по мере необходимости.

Использование солнечных батарей

Иногда случается так, что разместить панель на крыше автомобиля не получается. К примеру, так происходит тогда, когда здесь перевозятся какие-либо вещи. В этом случае панель можно просто возить с собой в багажнике. Солнечные батареи для аккумуляторов имеют компактные размеры, могут складываться и слишком много пространства не занимают.

В некоторых случаях солнечные батареи для зарядки аккумуляторов (на 12 вольт, например) могут устанавливаться и в салоне автомобиля. Однако таким образом обычно размещают только панели не слишком высокой мощности, предназначенные не для аккумуляторов, а для подзарядки разного рода электронных устройств.

Конструкция

На рынке сегодня существует два основных вида подобных панелей: предназначенные для полной зарядки аккумулятора или же просто его реанимации с возможностью завести двигатель. Первый тип батарей отличается высокой выходной мощностью и стоит достаточно дорого. Такие солнечные панели автолюбители используют редко. Чаще отечественные владельцы машин приобретают простенькие модели, предназначенные только для реанимации автомобиля.

Использование солнечных панелей

В любом случае все поставляемые на рынок панели этого типа состоят из особых фотоэлеметов, при освещении солнцем создающих разность потенциалов. В последовательном соединении эти части конструкции батареи обеспечивают постоянное напряжение, а в параллельном — увеличивают силу тока. Достигаются необходимые для зарядки аккумулятора параметры, таким образом, путем сборки фотоэлементов в модуль.

Дополнительные элементы

Помимо, собственно, самой панели, в конструкцию солнечных батарей для зарядки автомобильного аккумулятора обычно входит и контроллер. Этот элемент нужен для регулировки заряда АКБ. Также элементом конструкции солнечной батареи является инвертор, преобразующий постоянное напряжение в переменное. За накопление энергии в таких модулях отвечают аккумуляторы.

Принцип работы

Как же функционируют солнечные батареи для зарядки аккумуляторов на 12В? Фотоэлементы, являющиеся основой любой такой панели, представляют собой два слоя полупроводников, имеющих разную проводимость. Посредством припаянных к ним с обеих сторон контактов они включаются в общую цепь. Один из слоев полупроводников (n) является катодом с электронной проводимостью, а второй — соответственно, анодом (p) с «дырчатой».

Что же происходит, когда панель помещается под солнечные лучи? В этом случае начинают движение «дырки» (атомы, потерявшие электрон). За счет этого и создается ток. В действительности «дырки», конечно же, не передвигаются. Такую иллюзию создают перемещающиеся от одного такого атома к другому электроны.

Место соприкосновения полупроводников в фотоэлементе называется p-n-переходом. При освещении n-зоны электроны получают дополнительную энергию и начинают проникать сквозь эту границу. В результате число «дырок» и электронов меняется, что приводит к возникновению разницы потенциалов.

Батарея в автомобиле

Расчет батареи: сила тока

Расчет солнечных батарей для зарядки аккумуляторов — процедура достаточно простая. Слишком сложных вычислений при покупке такого устройства делать обычно не приходится. Но выбирать такую панель, конечно же, нужно правильно. Подзаряжаются аккумуляторы от таких батарей, к сожалению, очень долго. Даже при использовании самой мощной современной модели стопроцентного результата можно достичь только через 9-11 часов.

Заряжаются аккумуляторы машин силой тока, равной минимум 0,1 от емкости. Большие значения тока для этого использовать нельзя. Иначе аккумулятор быстро выйдет из строя. Опасности испортить АКБ при применении солнечной батареи практически не существуют. Сила тока в таких панелях обычно не превышает 1 А. Это на самом деле очень мало. Из-за небольшой силы тока использовать такие батареи лучше всего именно для экстренной реанимации аккумулятора или же просто для поддержки его заряда.

Напряжение

Обычно владельцы автомобилей, решившие использовать панель подобным образом, покупают модель мощностью 5-6 Вт. Если же батарею предполагается применять для полной зарядки аккумулятора, лучше будет, конечно же, рассмотреть вариант, к примеру, на 30-60 Вт. От такого устройства заряжаться аккумулятор будет долго, но все же на все сто процентов.

В большинстве случаев специалисты рекомендуют приобретать солнечные батареи 12В для зарядки автомобильных аккумуляторов длиной не менее одного метра. Для современного автомобиля среднего класса такой батареи, скорее всего, будет вполне достаточно. Именно такие модели для России сегодня считаются оптимальным вариантом.

На крышах больших автомобилей, к примеру, микроавтобусов, могут одновременно располагаться и несколько панелей, объединенных в модуль. Это позволяет добиться большей мощности батареи и, соответственно, более эффективной и быстрой зарядки. Объединять панели в модуль, благодаря их особой конструкции, совершенно несложно. Для этого даже не нужно использовать никаких дополнительных инструментов.

Солнечная панель на крыше

Производители

Самыми популярными компаниями, занимающимися выпуском солнечных батарей для зарядки аккумуляторов на 12В, заслужившими хорошие отзывы от потребителей, на настоящий момент в России являются:

  1. SunForce (Канада). Хорошее мнение о панелях от этого производителя у автолюбителей сложилось прежде всего благодаря их высокой мощности. При размерах 97 х 35 х 4 см панели этой марки способны выдавать напряжение 17 Вт.
  2. Гибкие ТСМ-15F. Эти модели заслужили хорошие отзывы в том числе и за компактность. Габариты их равны 60 х 27 х 0,5 см. Мощность их при этом составляет 15 Вт.

Зарядка литиевых аккумуляторов от солнечных батарей этих производителей, как и любых других, происходит достаточно быстро. Сами же панели этих марок собираются из качественных материалов, отличаются надежностью и служат долго.

Несколько рекомендаций от специалистов

При покупке такого устройства специалисты и опытные автолюбители на марку его производителя обращать внимание советуют обязательно. Приобретать батареи от неизвестных компаний в любом случае не стоит. Дело в том, что некоторые китайские «мастера» изготавливают солнечные панели для машин с использованием дешевого некачественного пластика. Такие батареи в будущем, конечно же, долго не прослужат. Находясь постоянно на солнце, корпуса таких панелей просто-напросто в скором времени начнут плавиться и трескаться.

Батереи на приборной панели

При покупке панели, помимо всего прочего, стоит обратить внимание и на то, входит ли в комплект контроллер. Этот элемент, конечно же, удорожает панель. В принципе, если батарея нужна только в качестве подстраховки, приобретать можно и модель без контроллера. Но все же опытные автолюбители советуют немного переплатить и приобрести панель, дополненную этим элементом (или же купить его отдельно).

Контроллер может пригодиться, к примеру, при длительном отдыхе на природе. Батарею в этом случае можно будет подсоединить к этому элементу и поставить на крышу машины. Благодаря этому не придется ежедневно заводить машину для подзарядки аккумулятора. При этом можно будет и свободно слушать на отдыхе музыку из машины. И, конечно же, обязательно с контроллером солнечную батарею нужно приобретать тем автолюбителям, которые хотят использоваться такое устройство для полной периодической зарядки аккумулятора.

Как мы построили первую в России заправку электромобилей от солнечной энергии

Где-то в конце июля довелось мне пообщаться с инициативной группой Санкт-Петербургского Политехнического Университета Петра Великого. Команда студентов намерена построить электромобиль, работающий только от солнечной энергии. Это дело недалекого будущего, а сделать что-то интересное хотелось уже сейчас. Так было решено открыть первую в России заправку для электромобилей, работающую от солнца.

Все начиналось с такого рисунка, а о том, что получилось — под катом.

Открытие заправки было приурочено к Международному экологическому фестивалю GREENDAY, проходившему в Санкт-Петербурге 1 октября 2016 года.

Расчеты и проектирование

Первым делом решили определиться, чего хотим и что должны получить? После того, как отмели идеи, вроде «чтобы работало всегда и заряжало всё», начали формировать техническое задание. Основные требования к заправке:

  • Работа круглый год
  • Работа круглосуточно
  • Работа заправки независимо от погодных условий
  • Одновременная зарядка до 2 автомобилей
  • Надежность оборудования
  • Заправка должна быть бесплатна для владельцев электромобилей

В качестве отправной точки, мы взяли автомобиль Nissan Leaf. Его блок питания, который можно подключить к обычной сети 220В, рассчитан на 10А, то есть потребляемая мощность 2,2 кВт. Справедливо рассудив, что такое ограничение накладывается из-за возможностей домашней проводки, где может подключаться такое ЗУ, мы замерили потребление электромобиля при зарядке от «заправочной станции» — оно составило 3,3 кВт. Дальше пошла простая математика: чтобы зарядить два автомобиля, нужно не менее 6,6 кВт мощности, ну а с учетом роста потребления закладываем 30%. Таким образом, наша станция должна выдавать не менее 9 кВт мощности.

Также заправка должна быть «зеленой», а это значит, что мы используем возобновляемые источники энергии — солнце и ветер. С учетом географии размещения (Санкт-Петербург) вполне можно было поставить и ветряк, но ветер непостоянен, да и дома кругом, а ветряк довольно заметно шумит на оборотах, когда вырабатывается энергия. Поэтому решено было задействовать только солнечные панели.

Когда встал вопрос об оборудовании, то вполне ожидаемо начали выбирать из европейскихамериканских производителей и российских. Китай не рассматривался ввиду низкой надежности, а условия эксплуатации предусматривались самые суровые. Поэтому было решено обратиться к российскому производителю инверторов и солнечных контроллеров — компании МикроАРТ. Они являются производителями и они же имеют самый большой в стране опыт монтажа и эксплуатации автономных солнечных электростанций. Этим мы убили двух зайцев: выбрали надежное оборудование и обеспечили себе простоту гарантийного и сервисного обслуживания.

Подбор оборудования

Как уже было сказано, расчет велся исходя из потребления двух автомобилей и резерва мощности в 30%. Так был выбран инвертор МАП Dominator 9 кВт. Так как токи на такой мощности довольно высоки, выбор остановился на модели 48 Вольт. Этот же инвертор оснащен встроенным компьютером, который позволяет удаленно мониторить и управлять некоторыми настройками устройства.

По количеству панелей решали долго, но пришли к выводу, что нет необходимости в полной мере резервировать потребляемую мощность электромобиля от солнца и поставили оптимальную — 12 штук по 200 Ватт монокристаллического кремния. Особенность панелей заключается в том, что сама рама и герметизирующая пленка имеют черный цвет, а потому зимой они немного нагреваются и с них быстрее сходит снег, а значит, их надо реже чистить. Не в последнюю очередь сыграла гарантия продавца в 12 лет.

Так как панелей собралось на 2400 Вт, а аккумуляторная сборка была на 48 В, то токи легко могут достигнуть 50А. С учетом того, что в яркий зимний день мощность солнечных панелей может вырасти до 110-120% от заявленного, то надо брать с запасом. Берем из линейки производителя ближайший контроллер на 60А и добавляем технологический запас — получаем КЭС DOMINATOR MPPT 200/100. Этот контроллер способен принимать напряжение до 200 Вольт и выдавать зарядный ток до 100 Ампер!

Поскольку станция будет работать круглый год и круглосуточно, то надо либо городить огромный банк аккумуляторов, либо обеспечить внешнюю подпитку. С учетом того, что стоимость аккумуляторов в солнечной электростанции может достигать 50-70%, то логичнее было завести внешний провод к станции. Но аккумуляторы необходимы для буфера. Кроме того, они обеспечат функционирование заправки и примыкающих объектов случае БП отключения электроэнергии. В принципе, такая электростанция способна обеспечить автономным питанием коттедж на 200-300 квадратных метров, стоит только увеличить емкость АКБ.

Аккумуляторы мы выбрали AGM, фронт-терминальные FST 150-12, емкостью 150 Ач. То есть в них хранится до 7,2 кВч*ч энергии, а этого достаточно, чтобы зарядить один автомобиль, если не будет ни солнца, ни внешнего питания. При низком заряде аккумуляторов, инвертор не позволит их убить и просто отключит внешние потребители.

Собираем и запускаем

Как всегда, подготовка и организация процесса отнимает максимум времени. Сама сборка электростанции заняла около 10 часов с момента приезда и до окончания наведения красоты. Очень выручил подъемник, благодаря которому не пришлось бегать с лестницами и поднимать по ним тяжелые панели.

Для хранения всего оборудования был выбран металлический вандалостойкий шкаф с креплением оборудования в 19″ стойке.

И пока народ мастерски держался за воздух и крепил солнечные панели к этой монструозной конструкции, которую, между прочим, рассчитывали на питерские ветровые нагрузки.

Я занялся сборкой шкафа и проверкой оборудования.

Когда смонтировали оборудование и подключили провода, все завелось без лишних плясок с бубном. Теперь только навести красоту.

Ближе к концу работ, начало вырисовываться что-то, похожее на проект. Оставалось только закрепить и убрать все провода.

На борт повесили «заправочный пистолет» с контроллером, на котором, кстати, можно выставлять ток заряда. Он же ведет учет Ватт*часов, которые были «залиты» в аккумулятор.

Ну а дальше пошло открытие, показательное разрезание ленточки и первая зарядка электромобиля.

Итог

За два месяца был пройден путь от идеи до работающей на солнечной энергии электрозаправки. MPPT-контроллер, совместно с гибридным инвертором, позволяет максимально задействовать энергию солнца. Встроенный компьютер дает возможность мониторить состояние всех элементов (даже температуру аккумуляторов) удаленно и оперативно принимать необходимые меры.

Есть также и задел на будущее: инвертор уже обладает функцией продажи энергии в сеть. К примеру, днем от солнца продается энергия в сеть, а ночью эта энергия потребляется, пока электромобиль стоит и заряжается. В результате можно остаться в плюсе. Остается только дождаться принятия соответствующего закона, поскольку на данный момент продажа электричества частными лицами не предусмотрена. В любом случае, заправкой можно пользоваться бесплатно на охраняемой парковке по адресу: Санкт-Петербург, ул.Гидротехников, д 5.

  • Микроарт
  • Политех
  • солнечная энергия
  • солнечные батареи
  • электрозаправка
  • электромобиль
  • Энергия и элементы питания
  • DIY или Сделай сам
  • Автомобильные гаджеты
  • Транспорт
  • Экология

Источник https://fb.ru/article/424543/solnechnyie-batarei-dlya-zaryadki-avtomobilnogo-akkumulyatora-printsip-rabotyi-osobennosti-proizvoditeli-i-rekomendatsii-spetsialistov

Источник https://habr.com/ru/articles/398059/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *