Baterai surya di balkon, pengalaman menggunakan

Hai Geektimes. Artikel ini merupakan kelanjutan dari bagian sebelumnya, tentang travel charger " Anker Solar 21W ". Gagasan menggunakan baterai surya untuk mengisi daya berbagai gadget tampak sangat menjanjikan bagi saya, tetapi tentu saja, 21W sebagai muatan universal tidak cukup - Saya ingin dapat mengisi daya tidak hanya dalam cuaca cerah, tetapi untuk ini Anda memerlukan daya yang terbatas. Oleh karena itu, panel surya lengkap dibeli dan percobaan dengan mereka dimulai.


Apa yang terjadi, detail di bawah luka.

Besi

1. Panel surya

Ada pilihan yang berbeda, tetapi di balkon, batasan utama adalah ketersediaan ruang kosong. Untuk memahami urutan harga, baterai 50W berharga sekitar 5.000 rubel dan terlihat seperti ini:


Dimensi panel dalam mm - 540x620x30, berat 4kg.

Balkon berbeda dalam ukuran, berdasarkan dimensi panel, sangat mungkin untuk menempatkan 2 atau 4 buah, tidak lagi pas. Untuk pengujian, 2 panel 50W masing-masing dibeli. Baterai semacam itu memberikan sekitar 18V di bawah beban atau 24V tanpa itu, jadi ketika menggunakan baterai 2x, Anda perlu mengandalkan tegangan total hingga 50V (misalnya, banyak konverter dc-dc bekerja hingga 30V secara nominal). Anda dapat menghubungkan baterai secara paralel, tetapi kemudian kerugian karena panjang kabel akan sedikit lebih tinggi.

2. Pengendali

Ada 2 opsi di sini:

- Panel surya + pengontrol + baterai

Ini adalah desain klasik: controller mengisi baterai saat ada matahari, pengguna menggunakannya saat dibutuhkan.


Sistem ini memiliki beberapa keunggulan:

- energi dapat digunakan kapan saja Anda inginkan, dan tidak hanya ketika itu terang,
- kemampuan untuk menghubungkan inverter dan menerima output 220V,
- sebagai bonus, sumber cadangan di rumah jika listrik padam.

Ada satu kekurangannya: penggunaan baterai berkapasitas tinggi secara fundamental membunuh keramahan lingkungan dari ide acara ini. Jumlah siklus pengisian / pengosongan baterai terbatas, tidak seperti pengisian berlebih, apalagi, baterai dan pengontrol cukup mahal. Harga controller adalah dari 1000r untuk versi PWM termurah, hingga 10.000-20000r untuk versi yang lebih mahal (dan efisien) dengan dukungan MPPT (MPPT apa yang bisa dibaca di sini ). Harga baterai dari 5000r untuk baterai gel reguler 40-50A * h, beberapa menggunakan baterai LiFePo4, mereka tentu lebih mahal.

- Grid-tie inverter

Teknologi ini adalah yang paling menjanjikan saat ini.


Intinya adalah bahwa konverter mengubah dan mentransfer energi langsung ke jaringan listrik rumah. Pada saat yang sama, energi yang dikonsumsi dari jaringan umum berkurang, meteran listrik rumah menangkap pembacaan yang lebih rendah.

Idealnya, jika panel surya menyediakan energi yang cukup untuk semua konsumen, nilai pada meter tidak akan tumbuh sama sekali. Dan jika konsumsi apartemen / rumah kurang dari produksi panel surya, maka meteran akan mencatat "ekspor" energi, yang harus diperhitungkan oleh perusahaan pemasok listrik. Namun, di Rusia, skema seperti itu belum berfungsi - apalagi, sebagian besar meter listrik lama menganggap energi "modulo", yaitu Anda juga harus membayar energi yang Anda berikan. Tampaknya pada tahun 2017 mereka berjanji untuk mulai menyelesaikan masalah generasi mikro di tingkat hukum. Tapi omong-omong, untuk panel di balkon semua ini hanya memiliki kepentingan teoritis - produksi mereka terlalu kecil.

Harga inverter grid-tie adalah dari $ 100, tergantung pada daya. Kita juga harus menyebutkan microinvators - mereka dipasang langsung pada baterai, dan segera mengeluarkan tegangan listrik, namun, daya yang disarankan dari panel setidaknya 200W. Inverter dipasang langsung di bagian belakang panel surya, ini memungkinkan Anda untuk menghubungkan mereka seperti ini:


Tetapi untuk balkon ini tentu saja tidak relevan.

Pengujian

Pertama-tama, itu menarik untuk mengetahui kekuatan nyata apa yang bisa diperoleh dari panel surya. Untuk ini, papan ADS1115 ADC untuk Raspberry Pi dibeli seharga $ 15:


Mudah digunakan, tegangan input dibagi dengan pembagi dan diumpankan ke input analog, kami memiliki nilai digital pada output. Sumber untuk bekerja dengan ADC dapat diambil di sini . Sensor arus ACS712 juga dibeli, sensor tegangan dibuat dari banyak resistor (hanya ada satu nominal di rumah). Sebagai beban, bola 100W konvensional dipasang. Tentu saja, dari 48 volt tidak terbakar (bohlam dinilai untuk 220V), tetapi hanya nyaris tidak menyala. Resistansi spiral adalah 42 Ohm, yang memungkinkan Anda untuk memperkirakan perkiraan daya dengan voltase (meskipun lampu pijar memiliki resistansi non-linier, tetapi untuk perkiraan kasarnya bisa dilakukan).

Versi tes pertama terlihat seperti ini:


Sumber dijuluki sehingga data dan waktu saat ini disimpan dalam CSV, dan server web diluncurkan pada Raspberry Pi untuk mengunduh file di jaringan lokal.

Hasil untuk hari yang cukup jernih dengan tampilan tutupan awan variabel seperti ini:


Dapat dilihat bahwa puncak tegangan turun di pagi hari, bahwa ada konsekuensi dari pemasangan panel yang tidak benar - idealnya mereka tidak boleh tegak.

Dan inilah "kegagalan" pada hari awan datang dan mulai turun hujan:


Mengingat tegangan 44V dan resistansi filamen lampu ke 42Ohm, kita dapat memperkirakan secara kasar (non-linearitas resistansi lampu diabaikan), yang dalam kasus terbaik adalah daya yang diterima P = U * U / R = 46W. Sayangnya, efisiensi panel 100 watt saat dipasang secara vertikal tidak terlalu baik - sinar matahari tidak jatuh di panel dengan sudut yang benar. Dalam kasus terburuk (berawan, hujan) daya turun hingga 10W. Di musim dingin dan musim panas, total energi yang diterima juga akan berbeda.

Pengalaman mentransfer energi langsung ke jaringan tidak berhasil: inverter 500 watt dari 45 watt sama sekali tidak berfungsi. Pada prinsipnya, ini yang diharapkan, sehingga inverter dibiarkan untuk masa depan sampai pindah ke tempat dengan balkon yang lebih besar .

Akibatnya, mengingat keputusan untuk meninggalkan baterai penyangga, satu-satunya pilihan yang bisa digunakan adalah menggunakan konverter dc-dc secara langsung: misalnya, konverter tersebut dapat mengisi daya perangkat USB apa pun, sudah ada konektor USB pada outputnya:



Ada model yang sedikit lebih mahal, mereka memiliki arus maksimum lebih besar dan lebih banyak konektor USB:


Ada ide juga untuk menemukan konverter dc-dc untuk mengisi daya laptop, pilihan mereka di eBay sangat besar.

Kesimpulan

Sistem ini sifatnya eksperimental, tetapi secara umum dapat dikatakan berhasil. Seperti dapat dilihat dari jadwal, dari sekitar 7 pagi sampai 5 malam daya yang diberikan oleh panel lebih dari 30 W, yang, pada prinsipnya, tidak begitu buruk. Dalam cuaca yang sepenuhnya berawan, hasilnya tentu saja lebih buruk.

Tentu saja, tidak ada pertanyaan tentang kelayakan ekonomi - ketika menghasilkan 40W * jam selama 7 jam, 2 kW * jam akan dihasilkan per minggu. Setiap orang dapat memperkirakan pengembalian dalam harga wilayah mereka secara mandiri. Pertanyaannya, tentu saja, bukan pada harga, tetapi dalam mendapatkan pengalaman, yang selalu menarik.

Tapi di mana harus menyimpan energi, pertanyaannya masih terbuka. Menggunakan 40W untuk mengisi daya perangkat USB terlalu berlebihan. Di eBay ada grid tie inverter untuk 300W dengan tegangan operasi 10,5-28V, tetapi ada beberapa ulasan tentang mereka, dan saya tidak ingin menghabiskan $ 100 untuk ujian. Jika tidak ada solusi yang cocok dapat ditemukan, kita dapat mengasumsikan bahwa satu panel 50-watt adalah yang optimal untuk balkon - dapat mengisi daya berbagai gadget dengan itu, redundansi dalam hal ini minimal.

Setidaknya, sekarang semua perangkat digital rumah (telepon, tablet) telah beralih ke "energi hijau" tanpa banyak kesulitan. Ada ide untuk tetap mempertimbangkan menggunakan baterai penyangga LiFePo4 - tetapi pertanyaan tentang memilih baterai dan pengontrol masih terbuka.

Selain itu: seperti yang disarankan dalam komentar, Anda dapat menggunakan baterai timbal, seperti mobil. Ya, ini benar-benar pilihan yang murah dan berfungsi, dengan panel 100 watt, kira-kira pengontrol seperti itu akan cukup, dengan harga hanya $ 10-20 di eBay:


Tetapi solusi ini tidak sepenuhnya ramah lingkungan dan tidak sepenuhnya menarik, oleh karena itu, dalam hal mempelajari teknologi, saya tidak mempertimbangkannya. Dan jika seseorang membutuhkan, misalnya, untuk menyalakan kamera video di negara itu, maka mungkin cukup pilihan.

Bersambung di bagian selanjutnya . Versi video pendek juga dapat dilihat di video di youtube .

PS: Dalam komentar mereka diminta untuk memposting foto, saat ini baterainya terlihat seperti ini:

Ukuran panel ini tidak mengganggu penggunaan balkon dan, pada prinsipnya, tidak merusak penampilan. Juga, seperti yang disarankan dalam komentar, lebih menguntungkan untuk membeli panel dengan daya lebih tinggi, harga optimal adalah panel 150-200W, tetapi penempatannya sedikit lebih rumit, dan Anda perlu mencari tahu dimensi apakah panel akan cocok atau tidak. Juga, muncul pertanyaan pengencang yang andal.