Принцип работы солнечных контроллеров и их выбор

Солнечная батарея представляет систему полупроводниковых устройств в виде фотоэлектрических преобразователей, которые преобразуют энергию солнца в электричество. Действие контроллера для собирателя солнечной энергии (или контроллера зарядного устройства) аналогично работе автомобильного зарядного реле. Солнечные контроллеры регулирует напряжение и ток, протекающие от солнечной панели к батарее, и не позволяют первой перегреваться.

Принцип работы

Начнём с того, что есть два способа передачи электроэнергии от фотоэлементов к батареям:

• Напрямую, без использования переключателей и регуляторов. Здесь ток проходит от источника питания к аккумулятору, чтобы увеличить его напряжение. Сначала оно поднимется до предельного уровня, обозначенного для конкретной батареи, а затем выйдет за этот уровень. В первое время всё идёт нормально, но ток продолжает поступать, вызывая перенапряжение и перезаряд, что повышает температуру электролита. Этот процесс приводит к закипанию и выбросу водяного пара, что значительно уменьшает срок службы самого собирателя солнечной энергии.
• Через контроллер. Этот прибор необходим, чтобы не допускать описанную выше ситуацию. Он автоматически подключает или отключает зарядное устройство к аккумулятору в соответствии с величиной напряжения на клеммах.

Контролирующее устройство способствует оптимальной работе аккумуляторов и защищает их от преждевременного износа. Эти модули контролируют состояние батареи и подают на терминал определенное напряжение и ток в соответствии с этой величиной. В течение дня фотоэлектрический модуль вырабатывает определенное количество электроэнергии. Её значение указано в эксплуатационной инструкции к каждому прибору.

Разновидности

Современные контроллеры заряда солнечных батарей делятся на две категории - PWM (ШИМ) и MPPT (с отслеживанием TMM).

Чтобы зарядить аккумулятор от ШИМ-контроллера, напряжение солнечного элемента должно соответствовать напряжению аккумулятора. Следовательно, для зарядки 12-вольтового аккумулятора вам понадобится батарея состоящая из 36 элементов, соединенных последовательно (чтобы увеличить мощность этой цепи, вы можете иметь несколько штук параллельно).

Чтобы зарядить аккумулятор через контроллер MPPT, напряжение элемента должно быть выше, чем этот же показатель у аккумулятора. Вы также должны убедиться, что напряжение холостого хода у собирателя солнечной энергии не превышает максимально допустимое напряжение контроллера.

В зависимости от модели контроллер ШИМ может иметь разные индикаторы состояния:

• Самый простой. Использует светодиоды для отображения стадий рабочего процесса.
• Более сложный. Отображает показатели на монохромном экране.
• Продвинутые модели. Оснащены полнофункциональным ЖК-дисплеем. Их можно предварительно запрограммировать вручную на изменение параметров и обход предустановленных режимов.

Критерии выбора

Выбор контроллеров имеет свои особенности:

• Напряжение. Для обоих типов устройств максимально допустимый показатель должен быть больше напряжения холостого хода вашей солнечной батареи на 20%.
• Номинальный ток. Для ШИМ-контроллера важен показатель тока короткого замыкания - он должен иметь не менее 10% запаса. MPPT-контроллер здесь выбирается по показателю мощности - если максимальный ток контроллера 50А, а система работает при 48 вольтах, максимальная мощность устройства составляет 50А * 58В = 2900 Вт. Параметр обычно указывается производителем на упаковке, но это число часто не имеет ничего общего с точными расчетами.

Также имейте в виду, что количество солнечного света на земле может достигать 1300 Вт на квадратный метр, а модуль измеряет 1000 Вт на квадратный метр - это добавляет еще 20-25% мощности к фотоэлементам. Конечно, в реальности такая ситуация случается очень редко, но она возможна.

Обеспечение длительного срока службы солнечной батареи кроется в индивидуальном подходе к зарядке. Если постоянно не подбирать оптимальный режим работы, невозможно добиться надежной долговременной работы аккумулятора. Владельцу очень сложно отследить за этим самостоятельно, а часто и вовсе не представляется возможным. Но контроллер успешно выполнит эту работу и продлит срок службы солнечной батареи.

Матеріал підготували за підтримки маркетплейса Закупка.

*