Солнечные батареи на крыше автодома — Автономная энергетика
Во время длительных путешествий и стоянок лагерем вопрос с электрической энергией стоит достаточно остро. Кто-то ездит вообще без холодильника и пользуется только освещением салона. У нас же основным потребителем энергии является мой ноутбук, так как в поездках я занимаюсь обработкой и монтажом видео, а Макбук Про при высокой нагрузке кушает как не в себя. Именно поэтому в дополнение к штатному стартёрному аккумулятору я установил ещё три AGM-батареи в салоне общей ёмкостью 285А*ч.
За вечер и ночь во время стоянки мы обычно расходуем 30-40% ёмкости батарей, для них это как раз наиболее щадящий режим работы. Но такими темпами "в ноль" они разрядятся за полтора дня, так что их приходится подзаряжать. Заводить дизельный двигатель на полтора-два часа лишний раз совершенно не хочется, да и длительная работа на холостых оборотах не идёт на пользу любому мотору.
Так что на помощь приходят солнечные батареи. Пожалуй, одна из самых необходимых вещей для автономных путешествий на кемпере.
1. Общая длина фургона — 7 метров, а плоскость крыши имеет размеры 430х150 сантиметров. Было бы странно не использовать такое огромное пространство, так что с завода мы оснастили машину полозьями для установки рейлингов, которые будут использоваться для крепления маркизы (бокового навеса) и солнечных панелей. Кстати, обратите внимание на круглую пластиковую пробку позади камеры заднего вида — к счастью, инженеры Мерседес-Бенц предусмотрели, что кому-то может быть жалко сверлить крышу для того, чтобы протянуть электропроводку.
Как я выбирал солнечные панели?
Основным критерием был размер (а там всего лишь несколько возможных вариантов), они должны были занять максимально возможное пространство на крыше, и при этом сбоку должно было остаться место для размещения маркизы.
Пришёл к выводу, что для меня будет идеальным установка двух батарей размерами 200х100см друг за другом. А дальше по соотношению "цена/мощность" остановился на отечественном производителе Sunways. Из "плюсов" — всё есть в наличии в Москве, покупал весь комплект в одном месте (сделали скидку) и гарантия производителя на отсутствие заводского брака.
2. А вот и сами "батарейки". Вживую оказались больше и тяжелее, чем я представлял. К моменту покупки уже был готов каркас кровати и установлены задние сиденья, так что в салон они поместились только по диагонали.
3. Далее идёт "мозг" всей системы — контроллер заряда EPSolar Tracer, выполненный по технологии MPPT.
Солнечные панели (они бывают на 12 и 24 вольта) нельзя подсоединять напрямую к клеммам аккумуляторов. Причина довольно простая: панель "не знает" уровень его заряда, и в солнечную погоду будет пытаться закачивать энергию в уже полностью заряженный аккумулятор, что ведёт к его стремительному старению. Так что обязательно использование контроллера.
Контроллеры бывают двух типов. Первый — PWM, или ШИМ-контроллер (в нём используется технология широтно-импульсной модуляции). Они проще и дешевле в производстве. Вкратце — 12-вольтовая панель в солнечную погоду выдаёт рабочее напряжение 14-15 вольт, контроллер частично использует его для заряда АКБ, а частично рассеивает "лишнюю" энергию в тепло. Когда-то на Дефендере использовал ШИМ-контроллер Steca, он ощутимо нагревался, когда батарея была почти заряжена.
Помимо вышеперечисленного, у данной технологии есть существенный недостаток. В пасмурную погоду панель может не выдавать рабочее напряжение в 14-15 вольт, что ведёт к прекращению зарядки аккумуляторов, так как "простые" ШИМ-контроллеры не умеют повышать напряжение, полученное от панелей (только понижать, частично рассеивая в тепло).
4. MPPT-контроллер сложнее, дороже, но эффективнее (у него более высокий КПД). Но самое главное: он позволяет соединять панели последовательно, поднимая таким образом их рабочее напряжение с 12 до 24/36/48 вольт, что приводит к более эффективной зарядке аккумуляторов в пасмурную погоду, так как подаваемое на его вход напряжение от панелей днём всегда будет выше 12 вольт. И, если не ошибаюсь, повышать низкое напряжение при достаточной силе тока он тоже умеет.
Как выбрать нужную по производительности модель контроллера?
У меня установлено две панели номинальной мощностью по 400 ватт каждая, итого 800 ватт в сумме. Напряжение заряда для 12-вольтовых аккумуляторов — 14,8 вольт. Делим 800 ватт на 14,8 вольт, получаем максимальную силу тока в 54 ампер (ток, который должен "переварить" контроллер, когда в солнечный день панели работают на полную мощность). Так что в данном случае нужна модель контроллера на 60 ампер (с небольшим запасом, хотя в реальности таких цифр я, скорее всего, никогда не увижу, чуть позже расскажу, почему).
Итак, модель EPSolar Tracer 6420AN. Способен заряжать батареи током до 60 ампер, автоматически определяет напряжение бортовой сети машины (12/24в), имеет "тропическое" исполнение (плата залита лаком и не боится влажности). Максимальная мощность подключаемых солнечных батарей видна на этикетке.
5. У контроллера есть небольшой экранчик для отображения и настройки параметров. Слева внизу расположен плавкий предохранитель. Клеммы рассчитаны на провода сечением до 35кв.мм, как раз такие я проложил от аккумулятора под пассажирским сиденьем в заднюю часть салона. Справа внизу расположен датчик температуры воздуха, над ним — два порта RJ45 для подключения дополнительных аксессуаров, и ещё несколько выводов, один из которых управляется при помощи реле по заданным условиям. Например, на улице стемнело, панели перестали давать напряжение, можно автоматически включить свет в салоне. Или наоборот, взошло солнце — можно включить электроподогрев воды в баке.
6. Так как этот блок будет установлен без возможности доступа к нему, то дополнительно приобрёл к нему внешний экран (на фото внизу справа, чёрного цвета), который отображает больше статистики и позволяет настраивать все параметры.
Настройка довольно простая: выбираем тип установленных в машине аккумуляторов (для "обычных" кислотных — Flooded, для AGM — Sealed, для гелевых — Gel) и вводим общую ёмкость (у меня три батареи по 95А*ч, в сумме 285А*ч), чтобы контроллер правильно их заряжал. На этом всё.
7. Убедившись, что всё работает как надо, прикручиваю его на стенку технического отсека рядом с баком для воды. Поместился туда буквально по сантиметрам, оставив небольшие зазоры сверху и снизу для вентиляции.
8. И от него уже вывел два силовых провода в технический отсек. К данным колодкам подключены все потребители в задней части салона, подробнее про это рассказывал в записях про электрику автодома.
9. Теперь настала очередь солнечных панелей, которые почти четыре месяца ожидали своего часа в гараже.
Рассмотрим их варианты.
10. Поликристаллические и монокристаллические. У поликристаллических ниже КПД (обычно около 15%) и ниже генерируемая мощность с одного квадратного метра площади. И, разумеется, они дешевле. Отличить визуально очень просто — ячейки поликристаллических сделаны из множества кристаллов, на фото хорошо видны вкрапления разного цвета. У монокристаллических ячейки однотонные, цвет как правило тёмно-синий, ближе к чёрному, а КПД равен 19-20%.
С технологией разобрались, теперь давайте поговорим про мощность. Моя модель панелей — FSM 400М ТР. Буква "M" означает "монокристаллическая", а 400 — это номинальная мощность в ваттах. Почему это слово так важно? Просто все производители указывают мощность панелей в "идеальных условиях".
Идеальные условия простые: на панель должна попадать солнечная энергия в количестве 1000 ватт на квадратный метр и температура панели и окружающего воздуха должна быть не более 25 градусов.
Что это значит на практике?
Допустим, у вас есть солнечная панель размерами 100х100 сантиметров. Её площадь составляет 1 квадратный метр. Ясная погода, летнее солнце в зените, а на поверхность панели попадает 1000 ватт (один киловатт) солнечной энергии.
1000 ватт х 20% (КПД солнечной панели) = 200 ватт энергии максимально может выдавать солнечная панель в идеальных условиях. В моём случае с 4 квадратных метров панелей на крыше я могу получить максимально 800 ватт. На практике это значение будет ниже.
Дело в том, что солнечные панели подвержены деградации. Как правило, за первые три года они теряют по 3% номинальной мощности в год. А к концу срока их службы (обычно производитель заявляет 20 или 25 лет) мощность должна быть не менее 80% от изначальной. То есть:
1-й год службы — 100% мощности
3-й год службы — 90% мощности
25-й год службы — >80% мощности
Но это ещё не всё. Солнце, понятное дело, отнюдь не всегда светит под прямым углом к поверхности. Ну и не забываем про "идеальную" температуру не более 25 градусов. Ячейки солнечных панелей тёмного цвета, так что при работе они будут нагреваться. А при нагреве также падает их КПД. Поэтому панели нельзя монтировать прямо на плоскость крыши, обязательно оставлять зазор в несколько сантиметров для вентиляции и их охлаждения.
11. И последний момент. Почему не гибкие солнечные батареи, ведь они легче и проще монтаж?
Ответ достаточно простой: они очень хрупкие. По сути это кварцевые ячейки, наклеенные на пластиковую основу и покрытые сверху ламинированной плёнкой. Ячейку можно повредить сильным нажатием пальца по неосторожности (проверял, если что). То есть на крыше машины они проживут до первого летнего града.
Эти одиночные ячейки подключены последовательно и таким образом объединены в цепочки. Выходит из строя одна ячейка — и все остальные в её цепочке тоже перестают работать. А солнечная панель при этом теряет до 50% своей мощности, в зависимости от количества цепочек.
Вес одной моей панели — 23 килограмма. Из него львиную долю составляет вес закалённого стекла толщиной 5мм. Это стекло выдерживает падение стального шарика весом 800 грамм с метровой высоты (точно не помню, но показатели примерно такие). Стекло легко чистить и сложно поцарапать, в отличие от ламинированной плёнки, которая, к тому же, со временем желтеет под солнцем, что ухудшает светопропускаемость.
Ну, собственно, с теорией закончили, можно приступать к установке.
12. В предыдущей части я рассказывал про изготовление и монтаж креплений для бокового навеса. Вот как вся конструкция выглядела на крыше. Теперь на эти алюминиевые балки нужно положить и закрепить солнечные батареи. В одиночку поднимать не решился, пришлось звать друзей на помощь.
13. "Хорошая мысля приходит опосля". Благо что в тот вечер только лишь подняли батареи, а крепить их не стал. Их оставшегося куска алюминиевого профиля делаю вот такую деталь.
14. И присверливаю её толстыми кровельными саморезами к третьей по счёту поперечине на крыше. Солнечная панель внутри "пустая", так что задняя часть её рамы ляжет позади прикрученного профиля, и таким образом при резком торможении машины он будет дополнительно удерживать переднюю панель на месте. Ну а задняя панель упирается в переднюю, так что нагрузка от неё тоже будет передаваться на алюминиевый профиль.
15. От панелей до крыши примерно 7-8 сантиметров. Этого зазора вполне достаточно для вентиляции. К тому же, панель отбрасывает свою тень, а это значит, что крыша фургона тоже будет меньше нагреваться (на некоторых версиях Дефендера, если не ошибаюсь, так называемая двойная "африканская крыша" шла с завода. На фото я засверлился и вывел электропроводку через пластиковую пробку, о которой упоминал в начале рассказа.
16. Для соединения панелей с проводкой используются герметичные разъёмы MC4. Обжимаешь провод, вставляешь, закручиваешь крышку — всё просто. Главное, не перепутать "плюс" и "минус".
17. После подключения окончательно прикручиваю панели толстыми кровельными саморезами, по 12 штук на каждую батарею. Для крепления к профилю использовал уголки из 2-миллиметровой стали.
Если бы я всё же решился просверлить крышу в районе душевой кабины, то от разъёмов солнечных панелей до входа в MPPT-контроллер было бы чуть больше двух метров. Но так как лишний раз сверлить крышу вообще не хочется, то проводка сделала немалую петлю (вначале от пола к потолку, потом вдоль потолка к пробке над задними дверями, потом вышла через пробку на крышу и далее по крыше до стыка двух солнечных панелей). Итого общая длина составила около 8 метров.
Первые 5 метров (от контроллера до задних дверей) идёт кабель сечением 16 квадратных миллиметров. Почему так много? Да просто он был у меня в гараже на момент монтажа контроллера. 🙂 А дальше использовал три метра провода для солнечных батарей сечением 6 квадратных миллиметров.
У меня установлены 24-вольтовые солнечные панели. Чтобы компенсировать возможные потери на длинной проводке, а также повысить эффективность их работы в пасмурную погоду, я подключил их последовательно, подняв таким образом рабочее напряжение до 48 вольт.
18. Почему напряжение "рабочее"? Потому что у солнечных панелей есть такое понятие, как "напряжение холостого хода", когда к их выводам не подключена нагрузка. И оно обычно примерно в два раза выше "рабочего". Так что мультиметр показывает 87 вольт. Несмотря на то, что ток постоянный, если взяться пальцами за провода — будет чувствоваться. 🙂
19. Подходящими клеммами подключаю провода друг к другу. Решение временное, так как впоследствии здесь будет находиться детская кровать, над ней будут вентиляторы вытяжки, а вся проводка уберётся в кабель-канал.
20. Ещё один момент, о котором следует упомянуть. Если присмотреться, видно, что панели установлены с небольшим боковым уклоном. На полтора метра алюминиевого профиля перепад высоты составил 4 сантиметра. Это сделано для того, чтобы во время дождя стекло самостоятельно очищалось от пыли, которая тоже оказывает влияние на эффективность. Вместе с водой она стекает вбок, на крышу автомобиля. После хорошего летнего ливня панели блестят как новенькие!
21. Ночью разрядил бортовые аккумуляторы до 11,9 вольт, дождался солнечной погоды…
22. Волнительный момент первого включения системы. Контроллер "просыпается", некоторое время ищет режим оптимальной работы солнечных батарей, и вот результат. Идёт заряд током в 43 ампер.
23. Мощность, генерируемая солнечными панелями — 545 ватт. От номинальных 800 ватт это отличается почти в полтора раза, но тем не менее — результат отличный.
24. Вот что показывает кулометр (счётчик электроэнергии, установленный над передними сиденьями). Ёмкость бортовых аккумуляторов пополняется на глазах.
25. Такса, как известно, может украсить любую фотографию! В конце рассказа надо бы подвести итоги, тем более, панели уже почти год как в эксплуатации.
Если вкратце — вещь очень крутая.
Для лета их мощность даже избыточна. Когда жили в Крыму, уже к 9-10 часам утра аккумуляторы были заряжены на все 100 процентов. Включаешь днём ноутбук и мультиварку — а они работают не от батарей, а только от энергии солнца, счётчик показывает, что разряд аккумуляторов не происходит.
Когда кемпер стоит возле дома, контроллер батарей тоже всегда держит аккумуляторы полностью заряженными, не надо подключаться к внешней сети 220в.
Я установил выключатель, который позволяет вручную подключить стартёрный аккумулятор к трём кемпинговым. То есть ты можешь долго слушать музыку на полной громкости или оставлять фары включёнными во время съёмки машины, не переживая, что не сможешь потом завести двигатель.
Теперь что касается зимы с её коротким световым днём.
В пасмурную погоду, когда солнца на небе вообще не видно, чистые (это ключевое слово) панели заряжают аккумуляторы током в 7-10 ампер. В данном случае их большая площадь всё-таки решает.
Если погода ясная, то они уже вполне могут выдавать ток 15-20 ампер, в зависимости от высоты солнца. Недавно вернулся из Мурманской области, по которой пару недель катался на кемпере, периодически стоя лагерем на одном месте 2-3 дня. Так вот, мне ни разу не пришлось заводить мотор, чтобы компенсировать ночной разряд аккумуляторов. Либо к обеду, либо к вечеру они уже были полностью заряжены, в зависимости от погоды.
Но как только выпадает снег — всё, халява заканчивается. Ток заряда падает до 0,5-1 ампера, и на этом всё. Приходится либо их чистить, либо ждать, пока снег растает на солнце (панели чёрные, так что тонкий слой снега тает достаточно быстро, а толстый снежный покров замечательно улетает на капот при резком торможении). Но вот чистить вручную их проблематично, так как находятся они на высоте почти три метра. По-хорошему надо бы купить телескопическую лестницу и возить её с собой в зимнее время.
И ещё один постоянный вопрос.
— А почему не бензиновый генератор?
Его надо где-то хранить в машине, вытаскивать на стоянках, подключать, заправлять отдельным топливом (бензином), обслуживать, слушать его тарахтение, убирать в салон на ночь в людных местах… Ну, такое, в общем. Сильно на любителя. Наверное, я для этого слишком ленив.
26. То ли дело панели. Поставил и забыл, дальше контроллер всё делает автоматически, оставляя тебе больше свободного времени на свои дела.
Бюджет данного этапа и ссылки на оборудование (цены на март 2020г):
Внешний дисплей для контроллера заряда MT-50 с кабелем 2м — 2200р
s-ways.ru/products/komple…-mt-50-s-kabelem-2-m.html
Удлинитель кабеля для дисплея (длины штатного не хватило) — 470р
aliexpress.ru/item/32658462894.html
Коннекторы MC4 для подключения кабеля к панелям — 100р за пару
s-ways.ru/products/kabel-…ktory/mc4-konnektory.html
Кабель для солнечных панелей сечением 6кв.мм. 3 метра х 110р = 330р
s-ways.ru/products/kabel-…nways-2kh6mm-krasnyy.html
Провода сечением 16мм.кв. длиной 6 метров — 1200р
Уголок стальной для крепления панелей к профилю на крыше — 300р
Солнечный модуль FSM 400М ТР 2шт х 23кг = 46кг
Контроллер заряда EPSolar Tracer MPPT 6420АN — 5кг
Провода, крепёж — 4кг
Итого: +55кг к весу машины.
Традиционное видео с подробным рассказом про установку.
На текстовый блог, к сожалению, остаётся всё меньше времени и желания. Так что новости и рассказы о путешествиях в первую очередь появляются на Ютубе. Подписывайтесь, чтобы не пропустить! 🙂
Солнечная система в автодоме. Выбор солнечной панели, PWM или MPPT контроллера, крепление, стоимость. Электросистема автодома ч.2
Всем привет, в этой статье мы продолжаем разбираться с постройкой электросистемы в самодельном автодоме и темой сегодняшней статьи будут солнечные панели и контроллеры.
В прошлой статье мы коснулись выбора дополнительного аккумулятора для автодома. Напомню что итогом видео стало понимание, что лучшими вариантами будут современные литиевые батареи типа LiFePo4 либо устаревшие и неэффективные, но простые в использовании батареи AGM/GEL. И так же я показал вам простейшие варианты их подключения к автомобилю и зарядки их от генератора, что в итоге дало нам вполне работоспособную базовую версию автономной энергосистемы для автодома.
Но что если нам хочется заряжать батареи не только во время езды, но и во время стоянки? Тут на помощь приходят солнечные панели.
Виды солнечных панелей
Существует довольно много технологий, на основе которых производят солнечные модули, но наиболее популярны на сегодняшний день варианты на основе кремния. На нашем рынке чаще всего можно встретить монокристаллические и поликристаллические солнечные модули.
Моно и поликристаллические панели не сильно отличаются друг от друга. Обычно монокристаллическая панель будет немного дороже и немного эффективнее своего конкурента, но это сильно зависит от условий использования, погоды на улице и других факторов. Так что в целом можно использовать и тот и другой вариант.
По конструкции солнечные панели могут быть жесткие, где солнечные элементы закрыты сверху стеклом и окружены металической рамкой, и гибкие, которые представляют из себя толстый слой пластика, принимающего форму поверхности на которой он расположен.
Гибкие панели могут вам пригодится, если необходимо закрепить панель максимально близко к крыше или установить ее там, где поставить обычную жесткую панель не получится.
Но в остальных случаях их лучше не применять, так как гибкая панель стоит в полтора-два раза дороже, имеет меньший срок службы и может потрескаться при неаккуратном использовании и монтаже.
К тому же между крышей автомобиля и панелью лучше оставлять небольшой зазор для вентиляции, что в случае гибких панелей проблематично. А это нужно для охлаждения панели, так как при сильном нагреве их эффективность падает.
Количество энергии с панели
В среднем можно ожидать примерно 150Вт энергии с одного квадратного метра приличной панели. Это некие максимальные показатели при идеальных условиях, в реальной жизни же эта цифра будет обычно гораздо меньше.
Если на панели указано, что она может выдать мощность 100Вт — это вовсе не значит, что вы получите от нее такую энергию как только солнце появилось на горизонте. Много факторов влияют на итоговый результат.
В первую очередь конечно прямой доступ солнечных лучей на вашу панель. Если солнце закрыто облаками или вы стоите в тени под деревом то эффективность падает сразу очень сильно, до половины мощности и ниже.
Сюда же можно отнести и загрязненность самих панелей. Смывать с них пылинки каждый день смысла нет, но иногда протирать стоит.
Так же результат зависит от угла падения солнечных лучей на панель. Если солнце находится в зените прямо над вами — угол падения лучей около 90 градусов и эффективность максимальна. Но если солнце где-то у горизонта и угол градусов 30 то и количество получаемой энергии сильно уменьшится.
По этой причине некоторые путешественники делают на крыше специальный механизм, позволяющий выставить панели более оптимально к солнцу. Либо просто снимают и выставляют их около автомобиля. Это не очень удобно, но энергии вы получите действительно больше.
И по этой же причине эффективность панелей сильно падает в зимний период. Кроме того, что светлый день зимой довольно короткий, солнце еще и совершает свой путь где-то сбоку у горизонта, почти не поднимаясь на высоту.
Так что для зимний путешествий панелей нужно раза в два больше чем для таких же летних.
У солнечных панелей всего два основных параметра — мощность, в ваттах и напряжение в вольтах. Мощность это понятно некое значение, которое панель может отдать в идеальных условиях, а вот напряжение бывает как 12В так и 24 и даже 48В, и не обязательно должно совпадать с напряжением вашей электросистемы в доме. Какое выбрать я расскажу чуть дальше. Панели очевидно не боятся дождя и снега, ведь именно для жизни на улице их делали. Кроме того классические, не гибкие панели покрыты толстым каленым стеклом с довольно высокой прочностью и оно без проблем выдержит небольшой град, камень или удар ветки. Без экстрима конечно, но и волноваться слишком сильно не стоит.
Бывает еще «гибридный» тип панелей — когда рамка у панели жесткая из алюминия, но покрыты они сверху не стеклом, а пластиком. Это дает преемущество по весу, но пластиковое покрытие быстрее изнашивается и менее прочное, чем стеклянное.
Выбор солнечного контроллера PWM или MPPT
Панель нельзя подключать непосредственно к аккумуляторам, ее напряжение постоянно плавает и может повредить батарею и вашу электросеть. Вместо этого надо использовать специальный контроллер заряда от солнечных панелей. Они бывают двух основных видов PWM и MPPT.
1 616 ₽
5 735 ₽
3 032 ₽
21 227 ₽
Первый контроллер самый примитивный — он просто берет энергию поступающую с панелей и обрезает избыточный вольтаж отправляя то что осталось дальше в аккумуляторы. По ходу этого процесса мы теряем не только вольтаж но и часть энергии от панелей. Иногда до 20-40%. К тому же такой контроллер требует чтобы вольтаж ваших аккумуляторов и солнечных панелей совпадал. То есть если вы используете аккумулятор 12В то и панель тоже должна быть 12В. Если ваша система в автодоме 24В, то и солнечные панели тоже 24В. В целом такой тип контроллеров не очень эффективен, и я не советую его применять.
Вместо него существуют более продвинутые контроллеры типа MPPT. Получая энергию с солнечных панелей они не отрезают избыточный вольтаж, а переводят его в полезную энергию и потери этом минимальны — всего 5-10%.
К тому же он снимает ограничения на вольтаж солнечных панелей и вне зависимости от того, какую систему вы выбрали для автодома — панели могут быть и 12В и 24 и больше. Это может дать преимущество в период слабой освещенности, например рано утром или в пасмурную погоду. В этом случае панели еле работают и силы 12В-ой панели может не хватить, чтобы начать заряд аккумуляторов. А вот если поставить панель в 24В то это в комбинации с MPPT контроллером позволит начать заряд аккумуляторов раньше.
Еще MPPT контроллер позволяет подключать панели последовательно друг к другу, если их несколько, чтобы увеличить итоговый вольтаж.
К тому же это еще и снизит силу тока идущего по проводам, а значит будет меньше потерь и потребуются провода меньшего сечения. Про провода в третей части еще поговорим.
Выбирать контроллер нужно исходя из типа АКБ (а точнее, если у вас литиевая батарея убедиться, что контроллер такие поддерживает) и орентируясь на мощность солнечных панелей. Контроллеры маркируются по силе тока, которую они могут пропустить к аккумулятору с панелей. Например 20А, 40А, 80А и т.д. Посчитать не сложно — надо просто разделить вольтаж вашей электросистемы (обычно 12В) на суммарную мощность панелей.
Например если у вас панель 200Вт то вам нужен конртроллер 200/12 = 16.6А (ближайший существующий — 20А). А если у вас набор панелей на 600Вт то уже надо 600/12 = 50А контроллер.
Схема подключения
Так-так, я понимаю пошло немного сложновато, но давайте не расходимся. В целом, если вы не очень понимаете что происходит, я вам простой рецепт дам — берете панель на 200Вт и 24В и недорогой контроллер MPPT (на 20А и более), подключается там все очень просто. Плюс и минус от панелей в контроллер и плюс и минус из контроллера к вашим аккумулятором, вот и все.
И для начала этого вполне хватит, а дальше вы сможете и панелей больше поставить и контроллер при необходимости заменить на более мощный. Главное запомните одно — подключать все ваши потребители надо к аккумуляторам а не к контроллеру или солнечным панелям. В принципе это все что вам надо знать по этому поводу для старта.
Стоимость
Приличная панель на 200Вт будет стоить около 9-10 тысяч рублей, а контроллер около шести.
Солнечные панели на автодом Комментировать
Как сделать автодом из обычного цельнометаллического грузового фургона? Очень просто, если есть умелые руки и желание… В нашей небольшой статье, расскажем, как мы установили солнечную электростанцию на один из таких «грузовиков», который в скором времени станет уютным автодомом.
Техзадание
С нашим покупателем, как и обычно бывает, мы познакомились по телефону, он позвонил нам, и сказал, что ему нужна солнечная электростанция на его Mercedes Sprinter. Тех-задание он нам дал – питание мини-холодильника, свет, телевизор и мелкие бытовые приборы, которые пригодятся в путешествии на автомобиле. Мы договорились о встрече, и приехали к месту, где стоял наш объект перевоплощения из грузовика в кемпер.
Mercedes Sprinter на котором будет устанавливаться солнечная электростанция
Подбор оборудования
Работа по переобрудованию Спринтера шла полным ходом, была уже снята обшивка с салона авто и происходил процесс разметки, где будут вырезаться вентиляционные люки и проходить бортовая проводка внутри салона.
Солнечная панель
Наша работа началась, мы поднялись на крышу авто, сделали замеры, учли размещения будущих люков на крыше, и сделали вывод, что оптимальным будет размещение панели мощностью 300Вт. Её размер составляет, округлённо, 1700*990мм. Вот её описание.
Такой площадью размещения мы получаем на крыше максимальное занимаемое пространство, и, соответственно, максимальную мощность с этой площади крыши (выработка будет приблизительно 1000Вт*ч/сутки). Ширина авто составляет 1400мм, следовательно, при размещении нашей солнечной панели, её вообще не будет видно со стороны, что никак не портит вид немецкого автомобиля.
Инвертор, контроллер заряда
Далее мы обговорили какой тип оборудования будет устанавливаться. Выбор был перед двумя вариантами оборудования:
- отдельный контроллер заряда плюс автономный инвертор, либо
- гибридный инвертор-моноблок с возможностью подключения централизованной электросети для зарядки аккумулятора
Выбор был сделан – однозначно гибридный моноблок SmartWatt мощностью 1кВт и номинальным напряжением 12В. У такого гибридного инвертора есть вход для 220В, поэтому на кемпинговых стоянках можно будет подзаряжать аккумуляторы при затяжной непогоде (когда солнечная панель будет не справляться со своим предназначением). Да и клиент проживает в частном секторе в Казани, и не против подзаряжать аккумулятор в автодоме через удлинитель из дома.
Аккумулятор
Аккумулятор выбрали с большим запасом мощности – емкостью 200Ач. Марка аккумулятора Delta GEL – это аккумуляторы специальной “солнечной серии”, выполненные по комбинированной технологии AGM+GEL, отличительной особенностью этой серии АКБ является наличие в комплекте к аккумулятору 6 банок, которые через 500-600 дней эксплуатации аккумулятора можно долить в непосредственно в отсеки АКБ, тем самым продлив срок службы до 30%.
Запасенная мощность в таком АКБ – приблизительно 1700Вт*ч. Такого запаса достаточно, как минимум, на 3 дня автономной жизни в таком автомобиле, при полном отсутствии солнца. Это точно хватит в таком ритме отдыха, и клиент не останется без электричества в процессе своего путешествия.
Начинаем монтаж
В общем, покупатель цели рассказал, оборудование подобрано, пора действовать. Согласовали день монтажа, время и поехали… Сделали проект, продумали каким образом лучше закрепить солнечную панель на крыше авто, как завести провода внутрь, где разместить инвертор и АКБ. Всё готово, загрузили оборудование, инструменты – можно ехать.
На крыше уже сделан вырез под люк
Прибыв к автомобилю, работы уже шли по наклейке шумоизоляции кузова. Ждали нас, чтобы устанавливать люки на крыше, ведь свободное пространство напрямую зависело от расположения солнечной панели на крыше.
Приступаем к монтажу. Для установки солнечной панели на крыше было решено использовать Z-образные нержавеющие крепежи, которые мы зачастую используем для крепления на кровле домов.
Делаем отверстия в крыше
Сделали много замеров, чтобы не ошибиться в местах сверления дыр в крыше, ведь права на ошибку в таком деле нет, дырку сделал не в том месте-её просто так не замажешь)) Установка панели должна происходить в местах усиления кузова, что мы и сделали. Во-общем семь раз отмерь – один раз отрежь – это про нас, разметку мы делали около часа…
Крепить будем через центральное отверстие в Z-уголке
Время прошло не зря, отверстия просверлены, попадание в рамы кузова точные, всё идёт по плану.
Ввод для солнечного кабеля
Следующее, делаем отверстия для проводов, идущих от солнечной панели внутрь кузова.
Отверстия для гермовводов
Для этого используем специальные гермовводы. Размечаем и сверлим под них два отверстия. Сверление производим специальным коническим сверлом – очень удобное, советуем всем.
Пластиковый гермоввод. Посадочное отверстие 16мм.
Устанавливаем гермовводы, дополнительно промазывая их герметиком (идущая в комплекте резиновая прокладка не внушает доверия, есть вероятность подтекания влаги через некоторое время). Сделано, теперь протаскиваем провода изнутри, и устанавливаем на них коннекторы МС4, чтобы подключаться к солнечной панели.
Изнутри продели солнечный кабель, затем установили MC4-коннектор
Герметизация
Подключаем солнечную панель и устанавливаем её с помощью оцинкованных болтов М6 на ранее высверленные отверстия на крыше.
Используем в качестве изоляции специальные битумные прокладки в несколько слоёв. Затягиваем гайки – готово, панель встала как «вкопанная», жесткая конструкция, не боящаяся бездорожья и больших скоростей на трассе.
Подключение инвертора
Следующий этап – прокладываем провода от солнечных панелей к инвертору. Напомним, устанавливаем гибридный солнечный инвертор номинальной мощностью 1кВт (пиковая 2кВт в течении 2 сек). Гибридный инвертор означает, что в его корпусе встроены и контроллер заряда, в нашем случае МРРТ, и преобразователь напряжения 12в-220в. Такой инвертор имеет множество настроек, небольшой дисплей даёт всю важную информацию о состоянии солнечной электростанции, например, сколько ватт вырабатывают панели, какая мощность потребляемой нагрузки, состояние заряда аккумуляторов и т.д. Во-общем, такой моноблок очень удобный и простой в подключении.
ЖК-дисплей гибридного инвертора SmartWatt
Инвертор временно установили на его будущее место, окончательно он примет своё положение после финишной обшивки салона авто, но этим уже займется позже сам хозяин.
Подробнее про аккумулятор
Там же, около инвертора был установлен аккумулятор. Немного расскажем об аккумуляторе. Почему именно он? АКБ на служит для накопления энергии выработанной солнечной панелью, ну и для функционирования самой солнечной электростанции конечно. Чем больше ёмкость АКБ, тем больше у нас запас на пасмурное и вечернее время. К примеру, планируется использование мини холодильника, который приблизительно потребляет 300Вт*ч в сутки, телевизор небольшой – 50Вт*ч, лампы освещения на вечернее время – 3-4 шт. по 10Вт. Опираясь на эти параметры и подбираем ёмкость АКБ с запасом на пасмурную погоду. Аккумулятор был выбран емкостью 200Ач, простым языком, это 1700Вт*ч полезной мощности при 100% заряде и новом состоянии. Для наших задач этого вполне достаточно.
Аккумулятор используем обязательно гелевый, а в нашей системе – специальная серия для солнечной энергетики. Такие гелевые аккумуляторы, в отличие от обычных свинцово-кислотных автомобильных, более стойкие к глубоким разрядам и имеют большой ресурс по зарядам-разрядам, а, следовательно, дольше срок службы. Ну и конечно не мало важно, у таких АКБ нет вредных испарений в атмосферу во время заряда, а в нашем случае эта атмосфера находится внутри авто, в котором будут спать и жить люди… Подключили аккумулятор к инвертору кабелем с сечением 25мм.кв – потери будут минимальны.
Итоги
Всё, осталось только пользоваться, клиент доволен работой, солнечная электростанция готова к эксплуатации. На работу ушло около 4-х часов. Сумма всего проекта под ключ вышла чуть более 70 тыс. руб. За такой комфорт, это очень небольшая сумма, тем более деньги вкладываются в любимое дело и хобби – путешествие, в этом лучше не экономить и делать сразу на качество, чтобы воспоминания об этом развлечении были только положительными. Вот такая вот история, спасибо за внимание, а нашему покупателю мы пожелаем счастливого пути, и увлекательных путешествий на его новом, теперь уже, автокемпере…
Добавить комментарий Отменить ответ
Добро пожаловать в блог
Вы попали в блог компании REENERGO. Здесь мы стараемся регулярно публиковать полезные и интересные новости и статьи из области альтернативной энергетики.
Солнечная панель под стеклом автомобиля
Компенсация саморазряда при длительной стоянке, зарядка гаджетов на природе и даже десульфатация аккумулятора. Всё это благодаря такой крохе на заднем стекле автомобиля.
Заинтересовало? Читайте далее 🙂
Мне всегда было интересно прикоснуться к возобновляемой энергии. Но чтобы не наломать дров сходу собрав электростанцию для дома, предпочел пощупать в живую совсем маленький комплект, любезно проданный братьями китайцами. Запитывать какую-нибудь лампочку уличного освещения не представляет особого интереса, да и требует дополнительных расходов в виде покупки аккумулятора.
И в этот момент, на почве периодических поездок кемпингом в Крым, а именно возникающего страха проглядеть и посадить АКБ во время стоянки, на ум приходит идея. Её по какой-то причине мало освещают в рунете. Заключается она в компенсации разряда свинцово-кислотного аккумулятора в автомобиле Ravon R4 путём установки солнечной панели где-либо под стеклами, а для особо отважных — на крыше кузова. А в идеале даже была надежда на небольшой подзаряд, но обо всём этом далее.
Комплект солнечной панели и PWM-контроллера для заряда АКБ
С AliExpress был заказан набор солнечная панель + контроллер.
Заказ солнечной панели. $27 на момент оплаты.
Бреду в описании лота значения не придаем. Предварительный гуглёж и отзывы говорят о том, что стоит рассчитывать на 10Вт 15Вт с панели таких физических размеров. Меня это устраивало, больше выбирал по наличию в наборе присосок и доставки с Российских складов.
Получаем заказ, распаковываем:
В моем случае продавец догадался контроллер присобачить отдельно от непосредственно панели. Частенько их пакуют вместе и получаем деформацию.
Упаковка не сказать, что самая надежная, но доставку пережить смогла. В отзывах можно найти примеры с повреждением уголков панельки, но на работоспособность особо это не сказывалось.
Распаковываем комплект и наблюдаем:
Злополучный комплект солнечной панели и контроллера с АлиЭкспресс.
Монокристаллическая панель из четырех ячеек, предположительно в сумме на 10Вт 15Вт, PWM-контроллер W88-C на 30 ампер, набор проводов для подключения, четыре присоски для стекла и два карабина.
Панель, очевидно, не больше 10 ватт 15 ватт по всем косвенным признакам. Под прямым солнцем с встроенного в неё USB-порта удалось снять 1.2 ампера при 5 вольтах. Возможно, она бы могла дать и больше, но у меня не было под рукой резистора для большой нагрузки, воспользовался подручным девайсом.
Ток короткого замыкания проверить было так же нечем. Замерил ток КЗ при относительной солнечности. Получил 0.92А при 18.8В, что дает нам
Ток короткого замыкания 
Напряжение
Так что я слегка промахнулся в ожидаемой мощности, она оказалась даже больше. Но это при нормальном использовании, а никак не при моём кейсе под автомобильным стеклом.
Панель в естественной среде обитания
Стикер на контроллере:
PWM W88-C Solar Charge Controller
Гласит нам о возможности работы с панелями с номинальным напряжением 12 и 24 вольт и максимальной нагрузкой в 30 ампер. Особо зацикливаться на возможных амперах не стоит, разница между 10-20-30А версиями лишь в количестве параллельно распаянных мосфетов:
Отличия 10А и 30А версий контроллера.
Потому можно взять 10А версию и компенсировать нехватку собственными силами. А в рамках данного проекта так вообще десятки достаточно с огромнейшим запасом. Всей площади кузова автомобиля не хватит чтобы снять с панелей ток превышающий данную величину. Просто разница в цене между этими вариантами была меньше доллара, взял с запасом на будущее 30А.
Установка на заднее стекло автомобиля Ravon R4
На момент рождения идеи толком не нашел никакой информации об эффективности солнечных элементов под стеклами автомобилей. Тот факт, что на стекле кобальта указаны 70% светопропускания оптимизма не прибавляли. Я специально выбирал панель чтобы и не совсем маленькая как в карманных калькуляторах была, но и выдавала необходимый минимум с учетом всех недостатков монтажа внутри автомобиля и в целом кейса использования. Не всегда получится парковать автомобиль задней частью к югу без тени, да и стекло имеет свойство пачкаться.
В итоге спустя два дня эксплуатации тестовой установки могу сделать вывод, что с выбором размеров не ошибся. Скорее даже стоило подыскать более широкую модель, ибо замеры замерами, а в живую на стекле оказалось сильно много свободного места. Ну или взять такую же, запараллелить их и разместить по краям стекла, оставив обзор в середине.
Без мультиметра замерять было неудобно, потому подключил зарядное устройство Вымпел-37 и воспользовался им как вольтметром. Благо он имеет диапазон измерений входного напряжения от 8 до 23 вольт. Правда таскаться с такой бандурой оказалось неудобно, потому из фотографий есть только такая:
С частичной тенью напряжение на панели 15.6 вольт.
Максимум удалось получить 16.9 вольт, но в отзывах к лоту были фотографии и с 21в напряжения холостого хода, потому нет смысла в этой проверке и идем уже цеплять панель к стеклу.
Пока еще грязное стекло 
Проверка через встроенный DC-DC преобразователь
Момент волнительный, ибо могло оказаться так, что через стекло панель выдаст напряжение меньше, чем необходимое для заряда АКБ. Но подобного не произошло, и даже через засранное с обеих сторон заднее стекло автомобиля заветный светодиод на панели загорелся красным, а на USB портах встроенного в панель DC-DC преобразователя даже появился небольшой ток.
Накидываем клеммы вольтметра на приклеенную к стеклу панель и получаем очень хорошие для нас значения — 16.9 вольт под ясным небом и относительно правильным углом панели к солнцу:
16.9 вольт с панели под стеклом
С предварительной работоспособностью разобрались, а не имея в момент установки мультиметра единственным способом проверить наличие хоть какого-нибудь тока остается только подключение контроллера к аккумулятору автомобиля.
Да, многие скажут, что маломощную панель можно кинуть напрямую к АКБ через диоды и по-своему окажутся правы. Вероятнее всего, что даже при 18-21В напряжения холостого хода на панелях при подключении к АКБ даст нормальные для него
13В на клеммах. Но мой кейс использования комплекта подразумевает демонтаж из автомобиля в кемпинг на отдыхе, а там уже окажется весьма к стати функционал ограничения разряда АКБ по нижнему порогу. Ну и у PWM-контроллера есть такая особенность как заряд импульсами, некоторые «иксперты» высказывают мнение, что в таком применении достигается эффект десульфатации кислотно-свинцового аккумулятора. В итоге не вижу проблем на всякий случай подключить всё это добро через контроллер.
Потребление контроллера ночью, без солнечной энергии составляет 7.5мА:
Собственное потребление PWM-контроллера
Потребление всего автомобиля в дежурном режиме вместе с подключенным контроллером плавает в районе 50-60мА:
Потребление всего автомобиля в дежурном режиме.
Как видим, на фоне всего потребления расходуемый ток контроллером невелик, и дневной заряд полученный с энергии солнца с лихвой перекрывает расход не только самого контроллера, но и всех дежурных потребителей, таких как GSM-сигнализация, дистанционный центральный замок или OBD-сканнер. Но не будем забегать вперед и вернемся к монтажу контроллера.
На данный момент, не до конца изучив эффективность всей этой установки, капитального монтажа производить я не буду.
Начинаем с отмывания изнутри заднего стекла. Обезжириваем место крепления присосок, нагреваем и цепляем нашу солнечную панельку:
Сначала проверял работоспособность контроллера подключив его к прикуривателю. Как тестовый вариант пойдет, но на Chevrolet Cobalt и Ravon R4 напряжение на прикуривателе присутствует только при соответствующем положении ключа в замке зажигания и после на протяжении 10 минут. Это исправимо, в одной из статей я рассказывал об установке перемычки в салонном реле. Но мы не располагаем такой уж прям огромной мощностью солнечной энергии, чтобы растрачиваться ею на всякие постоянно запитанные видеорегистраторы, магнитолы и зарядные устройства для мобильных устройств. А значит надо искать, где же взять в нашем автомобиле постоянные 12в напрямую с АКБ.
Учитывая возможную временность установки, особо закапываться с точкой подключения не стал и подцепился на клемму в коробке предохранителей. Там же подключена у меня самостоятельно установленная сигнализация СтарЛайн и на протяжении уже почти двух лет никаких проблем с ней не возникало.
Берем плюс с клеммы на коробке предохранителей, а минус — с болта на кузове.
За клеммник а-ля Wago не бейте и скорейшего пожара моему автомобилю желать не надо 🙂 Просто напоминаю, что всё это ВРЕ-МЕН-НО, вот.
Минус взял там же с какого-то болта на кузове. На фотке выше видно обе точки подключения.
Далее прокидываем провод к задней полке. По-хорошему стоит сделать это через левый порог, но опыт прошлого вскрытия его для установки камеры заднего вида показал, что защелки имеют свойство ломаться. А значит идем по наитупейшему варианту и просто кидаем провод по салону. Если спустя время вся установка оправдает себя, то переделаю уже как положено.
Немного ПВС кабеля квадрата 1.5мм с характерным белым цветом, чтобы привлечь максимально внимания и усё — готово.
Напрашивается установить контроллер с обратной стороны полки на металлические усилители кузова, но сейчас контроллер требует к себе периодического внимания на время тестирования, потому оставим на видном месте.
Остается только соблюсти правильную последовательность подключение контроллера. Обратимся к одному из многочисленных переводов на русский язык:
Руководство пользователя солнечного контроллера. Можно увеличить нажав по изображению.
Нас интересует пункт Подключение контроллера. Буквально на каждом шагу твердят о необходимости в первую очередь подключать АКБ, затем солнечную панель и только потом нагрузку (при необходимости). Не являясь знатоком схемотехники, утверждать что-либо об этом требовании не могу. Возможно, что это связано с возможностью контроллера работать с двумя напряжениями — 12 и 24, и потому ему необходимо сначала определить какой тип аккумулятора к нему подключен.
В свою очередь могу сказать, что имел неосторожность допустить пропажу соединения контроллера с АКБ и на протяжении часа подключение было только солнечной панели к контроллеру. На первый взгляд каких-то повреждений или отклонений в работе не обнаружил.
Подключаем АКБ, убеждаемся, что на контроллере загорелась его иконка и напряжение. Далее подключаем солнечную панель (на самом деле можно любой источник питания, но там есть нюансы). Если её напряжение преобладает над АКБ, то загорится иконка солнечной панели и если напряжение АКБ не превышает указанную в настройках верхнюю границу, то процесс зарядки будет отображаться мигающей стрелкой.
Касательно обзора в зеркало заднего вида:
Не всё так плохо.
Не сказать, что обзор как-то пострадал. При особом желании можно сдвинуть панель в любую из сторон, но я предпочитаю симметричность удобству 🙂 После фотографии я сместил её просто максимально близко к дублирующему стоп-сигналу и развернул коннектором к низу, чтобы позже произвести скрытый монтаж проводки.
Оставшиеся два пина для подключения нагрузки я не использую, пригодятся лишь при установке в кемпинге — от него буду подключать необходимые потребители для контроля напряжения при разрядке. Но серьезную нагрузку по типу инверторов 12v-220v подключать только напрямую к клеммам АКБ.
USB-порты на контроллере коммутируются так же режимом нагрузки. Потому сразу проверил, не увеличивается ли потребление самого контроллера при оном (на дисплее загорается иконка лампочки в правой части). Нет, ток оказался тот же — в пределах 8мА независимо от режима нагрузки. Значит особо не заморачиваемся и игнорируем его состояние.
Эффективность установки солнечной панели 15Вт под стеклом автомобиля
Панель приклеенная к стеклу на присосках
Цель этого мероприятия — компенсировать потребление автомобиля с учетом сигнализаций и прочих мелочей. На фотографиях выше есть замер на клемме АКБ — приблизительно 50мА ток постоянно снимается с аккумулятора в дежурном режиме автомобиля Ravon R4.
Путем нехитрой математики получаем, что расход у нас 12в * 0.05A = 0.6Вт.
На выходе из контроллера максимум, который мне удалось зафиксировать — это 580мА при напряжении 12.6В. 12.6 * 0.58 =
7Вт снимается через автомобильное стекло:
0.58A при 12.6В уходит в бортовую сеть автомобиля, и возможно, что даже на аккумулятор.
Не имея нормального амперметра, на скорую руку записал таймлапс с подключенным мультиметром в разрыв подключения АКБ к контроллеру солнечной панели:
Как видим, в осеннюю пасмурную погоду хотя бы несчастные 0.1-0.2 ампера уходят в бортовую сеть автомобиля. Путем грубой математики получаем, что это уже в четыре раза перекрывает постоянный расход автомобиля. Перекрывается и дневное потребление и ночное. В нашем южном регионе преобладает солнечная погода, потому в теории АКБ больше не будет разряжаться со стороны потребителей. Разве что ему свойственен какой-либо саморазряд? Тут я не знаток.
Замерил в более солнечную погоду напряжение холостого хода и ток короткого замыкания ПОД СТЕКЛОМ:
16.72В — напряжение ХХ 
0.48А — ток КЗ
16.72В * 0.48А =
Умножаем напряжение холостого хода панели на ток короткого замыкания и получаем ровно 8Вт мощности с панели установленной таким образом. Это в два раза меньше, чем под открытым небом с направленной панелью на солнце. Я не берусь утверждать, что именно стекло даёт такую разницу, всё таки немало важно чтобы панель была направлена под прямым углом к источнику света. Но в конечном итоге нас интересует именно эксплуатация на автомобиле, потому да, эффективность панели в машине в ДВА РАЗА НИЖЕ.
У меня на сайте интегрирован мониторинг напряжения АКБ в онлайн режиме уже на протяжении двух лет. Продублирую сюда график напряжения за последние сутки:
Косвенно, благодаря ему я уже вижу эффект от работы солнечной панели в первые дни её установки. Днем напряжение АКБ вместо привычного постепенного падения при длительной стоянке напротив — слегка растет. Но на данный момент я не готов утверждать, что таким образом происходит ИМЕННО ЗАРЯД АКБ. Возможно, что ему требуется куда большие значения, нежели те которыми располагаю я с этой солнечной станцией. Тут покажет только время.
На практике заряд продолжает идти почти вплоть до заката. Индикация заряда пропадает буквально за десять минут до исчезновения солнца. Хотя светодиод на панели и продолжает гореть, но напряжение на клеммах говорит нам «хватит вам на сегодня».
3.27 вольт с панели, но светодиод продолжает гореть 
Разумеется, контроллер прекратил отображать процесс заряда. Показывает текущее напряжение в бортовой сети автомобиля.
Еще из недавних наблюдений: попробовал отклеить панель от стекла и просто кинуть на полку — напряжение и ток снизились незначительно, в рамках погрешности. Скорее даже солнечный свет поменял свою интенсивность в этот момент. Потому можно рассматривать и такой вариант установки, сохранив при этом обзор в зеркало заднего вида. Разве что при этом будут упущен момент, когда автомобиль стоит к солнцу боком, и приклеенная к стеклу панель хоть незначительный, но давала бы ток, а лежащая на панели упустит такой момент.
Панель лежачая на задней полке
Возникает вопрос, а большой ли выигрыш мы получаем при расположении солнечной панели непосредственно на стекле? Учитывая, что у нас кузов седан, солнечный свет большую часть дня успешно освещает своими лучами в том числе и заднюю полку.
Выискивать момент максимальной мощности я не стал, замерил по факту текущей (пасмурной) погоды:
Зависимость вырабатываемой мощности от угла наклона панели по отношению к солнцу.
0.27А — ток, идущий в бортовую сеть автомобиля при лежачей солнечной панели на полке;
0.36А — ток при закрепленной панели на стекле.
В таком случае теряем 25% выработки энергии, но получаем свободный обзор через стекло в зеркало заднего вида.
Как видим, угол наклона действительно влияет. В момент записи видео (20 сентября 2021 года) солнце располагается в 45.88 градусах над горизонтом. Далее к декабрю угол уменьшится аж до 21.37 градусов. Не нужно объяснять, какая эффективность при таком угле будет у валяющейся на полке панели.
Потому и наклон панели должен быть аналогичным в обратную сторону, чтобы получить необходимое падение лучей под прямым углом. Для осенне-зимнего периода эффективнее располагать панель на стекле, а вот летом можно и оставить лежачей на панели — скорее всего так даже удастся снять бОльший ток.
Но так же стоит понимать, что у нас не электростанция на несколько киловатт. В первую очередь панель для автомобиля, а не автомобиль для панели. Потому стоит предпочитать удобство и безопасность эксплуатации транспорта по назначению. Даже в самые худшие сценарии, когда панель будет валяться абы как на полке еще и с грязным задним стеклом мы всё равно получаем ток превышающий в несколько раз ток потребителей автомобиля в дежурном режиме. Для поставленной задачи этого достаточно более чем.
Эффективность данной солнечной панели снаружи автомобиля
Ну и неплохо бы понять, сколько всё таки мы теряем солнечных лучиков на автомобильном стекле.
Снимаем панель, предварительно закидываем на крышу и подключаем напрямую без контроллера.
Вываливаем всё добро наружу
Берем другой провод из комплекта с вилкой для прикуривателя, ибо не хотелось трогать уже подключенный контроллер. Убеждаемся, что всё правильно и напряжение присутствует:
Всего лишь 16.7В по причине неоптимального угла панели к солнцу
Напряжение холостого хода слегка ниже должного, но это по причине просто кинутой на крышу панели без наведения на солнце. Далее при замере тока буду целиться, потому не придаем значения.
Подключаем вилку в прикуриватель, видим, что напряжение в бортовой сети немного вырастает. Далее разрываем любой провод от панели и подключаемся амперметром (мультиметром в соответствующем режиме):
Получаем те же самые 0.9А как и при коротком замыкании. Напряжение в бортовой сети в момент подключения выросло с 12.2В до 12.6В, т.е. теория о подключении панели напрямую подтверждается — это работает. А если панель маломощная, то и никакой перезаряд с кипячением аккумулятору не грозит. Но я предпочту оставить в этой цепи контроллер, ибо двигатель нет-нет, но заводится, и напряжение в бортовой сети вырастает.
Условимся, что потребление стартера 100А в час. В минуту получаем 1.66А/ч. Даже не пересчитывая в секунды, представив самый худший сценарий где нам нужно крутить его пускай половину из этого времени, потребуется всего 0.8А/ч. Еще какая-то часть уйдет на зажигание и бензонасос. Из этого следует, что допустив разряд аккумулятора ниже возможности завести двигатель, нам будет достаточно такую солнечную панель в ясный день подключить к АКБ для подзарядки буквально на один час. И в теории двигатель уже должен будет завестись.
Малоприменимая в реальности математика, но тем не менее — интересная 🙂
Зачем это всё? Не проще ли просто произвести обслуживание АКБ или купить новый?
Проще. И так сделать будет правильнее. Вся выше описанная затея просто эксперимента ради. Попытка применить куда-либо маломощную солнечную панель с практической пользой.
Повторюсь лишь в том, что русский интернет не особо располагает опытом «подстекольного» использования панелей, в основном люди делают как положено — монтажом на крыше. Вот и было решено попробовать самому, да поделиться с вами.
Спустя три месяца эксплуатации
Была дозаказана вторая аналогичная панель для симметрии. Эффект от первой меня более чем устроил — АКБ все эти три месяца удерживал свой заряд условно посередине. На две недели расстался с автомобилем по уже привычной для текущих времен причине — COVID-19. Пока лежал в красной зоне, машина исправна подзаряжалась на солнце и GSM сигнализация на пару с USB-ELM327 не смогли навредить аккумулятору.
Свеженькая 🙂 Лот для заказа тот же, но комплектацию выбрал без контроллера. Цена вопроса — 1300₽.
Цена, конечно, слегка завышена за 15Вт панельку. У меня дома стоит две (уже четыре) солнечных панели ВОСТОК Восток Pro ФСМ 150М, купленные по 6500₽ каждая. Путем нехитрой математики получаем 6500/150 = 43.3₽ стоимость одного солнечного ватта. А у свежекупленной мини-панели для автомобиля имеем 1300/15 = 86.6₽ за один ватт. Ровно в два раза дороже классических стационарных вариантов.
Но в комплекте так же идет вилка для прикуривателя, крокодилы, присоски, карабины и какой-никакой DC-DC с USB портами. В конце концов стояла задача просто повесить еще одну панель для более-менее симметричного вида сзади автомобиля.
На момент получения и дополнения статьи погода печальная, потому проверяем буквально на руле:
Светодиод светится, уже неплохо. На дисплее мультиметра выше пяти вольт не увидел, но оно и понятно. Будем считать, что модуль рабочий.
Далее просто подключаем его параллельно уже установленному. Ведь наша задача нарастить ток, а не напряжение. Вот дома стационарные панели у меня подключены последовательно для получения 24В, ибо контроллер требует такого напряжения.
По прежнему осуществляем колхозный навесной монтаж:
Игрушки IKEA как борьба с вечно отваливающимися присосками.
И если в ближайшую солнечную погоду всё заработает как положено, то наконец переделаю на скрытый монтаж. Пока же такой уверенности нет. Может оказаться, что вторая панель банально не выдает ожидаемые от неё показатели.
Как это выглядит снаружи:
Внешний вид автомобиля
И какой в итоге обзор в зеркало заднего вида:
Что-то да виднеется по-прежнему
Не сказал бы, что обзор сильно ухудшился. При движении какого-либо дискомфорта не ощущаю, как и в целом существования панелей. Про них банально забываешь. Но в теории можно найти им и другое расположение — стекла задних дверей. Всё равно в моем случае пассажиры там редкие гости. А в ответ получаем полноценный обзор в заднее стекло и двунаправленность панелей. Будет больше шансов при случайной парковке на то, что хотя бы одна из них попадет под воздействие солнечного излучения.
Спустя год эксплуатации
Панели работают исправно, аккумулятор 90% времени полностью заряжен.
Солнечный контроллер в багажнике автомобиля
Какое-то время экспериментировал без контроллера с подключением напрямую, но всё таки опасаюсь бросать так без присмотра, да и привык уже через контроллер управлять розеткой в багажнике. При прямом подключении солнечных панелей на аккумулятор напряжение на клеммах доходило до 15.7в и росло бы дальше по мере заряда, не будь процесс прерван мною.
Пример зарядки через контроллер и напрямую. Первые три дня на графике подключение через контроллер и видно, как он отключает панели при достижении напряжения
14.5 вольт (это по данным сигнализации). Далее три дня уже с подключением напрямую — напряжение на клеммах вырастало почти до 15.5 вольт. И с каждым днём будет только расти, если оставить в таком виде.
Нагрузку в виде насоса или компрессорного холодильника подключаю через обычную розетку купленную в первом попавшемся супермаркете:
Контроллером удобно управлять розеткой. Она запитана всегда независимо от ключа зажигания, но при этом не сможет разрядить АКБ в ноль, ибо сработает защита по нижнему порогу напряжения.
Естественно куда лучше вариант с капитальным креплением, благо розетками для встраивания завален весь АлиЭкспресс. Но не хочется портить элементы кузова, мало ли когда это всё добро придётся снять и положить на дальнюю полку.
Плюс прокинул от коробки предохранителей в салоне через разветвитель:
Минус с болта слева от спинки заднего дивана:
Минус взят с ближайшей точки подключения на кузов
Провода от солнечных панелей продел через крышку крепления детских кресел ISOFIX:
Провода от солнечных панелей продеты через крышки крепления ISOFIX
В целом, всё работает как и задумано. В богатые на солнце летние дни контроллер так вообще ближе к обеду отключает зарядку, ибо напряжение достигает пороговых 14.8 вольт. Но у меня и припаркован автомобиль всегда «задом» к югу, в иных случаях и двух таких панелек окажется мало для поддержания АКБ хотя бы на одном уровне заряда.
Первоначально в статье я писал о том, что сомневаюсь, будет ли происходить именно заряд АКБ. Так вот теперь уже однозначно могу утверждать, что заряд идёт и идея имеет право на жизнь.