Отправляясь в поход или выезжая на неэлектрифицированную дачу мы берем с собой электрические приборы, питающиеся от собственных батарей – телефоны, планшеты, ноутбуки, приемники, фонари и фонарики. Но если мы находимся далеко от розетки достаточно долго, то все эти приборы становятся бесполезным балластом.
Можно ли как-то выйти из положения, не таская за собой пятидесятикилограммовый бензиновый генератор? Конечно можно! Достаточно взять с собой портативную солнечную батарею, точнее солнечную электростанцию, самостоятельным изготовлением которой мы и займемся.
Что собой представляет и из чего состоит
Солнечная батарея – это устройство, преобразующее энергию солнца в электрическую энергию, и накапливающее последнюю для непрерывного обеспечения потребителей. Конечно, «электростанция» для малютки, которую мы будем делать, - название достаточно громкое. Но если оно кого-то смущает, пусть назовет эту конструкцию солнечной батареей. Состоит она из четырех основных узлов:
- Солнечная панель.
- Контроллер солнечной панели.
- Аккумуляторная батарея.
- Преобразователь (инвертор).
Солнечная панель. Ее задача – преобразовать солнечную энергию в электрическую. Ярче солнце – больше электроэнергии. Панели могут быть рассчитаны на различное выходное напряжение и ток.
Контроллер. Этот узел обеспечивает необходимые для зарядки аккумуляторной батареи (АКБ) напряжение и ток, если, конечно, он сможет это сделать при помощи энергии, полученной от панели. Дополнительно он отключает панель от аккумулятора, если тот полностью зарядился и нагрузку, если АКБ разряжена.
Аккумуляторная батарея. Накопитель энергии. Днем она заряжается от энергии солнца, в темное время суток питает потребители. Впрочем, питать потребители она может и днем, одновременно заряжаясь.
Инвертор (преобразователь). Выходное напряжение АКБ – 6, 12 или 24 В постоянного тока. Если нашим потребителям нужно другое напряжение, скажем, 220 В переменного тока, то его придется получить, преобразовав напряжение АКБ в нужное нам. Этим и занимается инвертор.
Определяемся с характеристиками
Прежде всего, необходимо определиться, сколько электроэнергии мы хотим получить. Для похода, где требуется только зарядить гаджеты да осветить место пикника, не нужна большая мощность батареи. На даче же или, скажем, на пасеке нужны и холодильник, и телевизор, и ноутбук, и, возможно, какой-нибудь насос. Плюс освещение. Тут желательна электростанция посолиднее.
Важно! Рассчитывая необходимую мощность, следует учитывать, что от нее напрямую зависят масса и габариты станции. В поход, например, будет затруднительно тащить автомобильный аккумулятор и солнечную панель размером метр на полтора. Поэтому подбирая станцию для походов, не стоит жадничать, а лучше ориентироваться на необходимый минимум.
Предположим, нам нужна солнечная станция на даче. Если использовать автомобильный холодильник (круглосуточно), миниатюрный ЖК-телевизор (6 часов в сутки), ноутбук (6 часов в сутки) и 2 светодиодные лампы мощностью 5 Вт (4 часа в сутки), то аккумулятора емкостью 60 А-ч вполне достаточно, если его подзаряжать 6 часов в сутки. Всякие мобильники и планшеты в расчет не берем – им нужен минимум энергии и зарядить их можно днем, не расходуя энергию АКБ. На этом показателе и остановимся.
Важно! Расчет приблизительны и взяты для примера. В каждом конкретном случае нужно учесть реальную потребляемую мощность того, оборудования, которое будет использоваться.
Солнечная панель
Начнем с основного узла – генератора электроэнергии. Для зарядки АКБ емкостью 60 А-ч необходим ток 6 А (10% от емкости). Значит нам нужна панель с выходным напряжением 15-18 В мощностью 90 Вт как минимум. Тут есть два варианта:
- купить готовую панель;
- собрать панель из отдельных модулей.
Заходим на алиэкспресс и находим готовую панель. Будем выбирать поликристаллическую. Монокристаллическая уже через 2-3 года эксплуатации катастрофически деградирует. Вот она - 16 В 100 Вт, стоит $67.
Если есть желание повозиться, то можно собрать нечто подобное своими руками. Для этого на том же Аалиэкспресс находим подходящие ячейки (тоже поликристаллические). Есть с характеристиками 0.5 В 4 А стоимостью $77 за 100 штук.
Если собрать два модуля по 30 ячеек и соединить их параллельно, то получим панель с напряжением 15 В и выходным током 8 А. Вполне подойдет. Для зарядки АКБ нам нужно 6 А остальное можно использовать для своих нужд во время зарядки аккумулятора. Это остальное совсем не помешает холодильнику, работающему круглосуточно.
Полезно. Собранная таким образом панель окажется дешевле готовой, но беда в том, что ячейки продаются комплектом по 100 шт. Таким образом, 40 ячеек будет валяться, а самодельная панель окажется дороже готовой плюс наш труд.
Собираем сами
Но охота, как говорится, пуще неволи. Решили собирать сами – будем собирать. Для этого воспользуемся информацией, любезно предоставленной товарищем KREOSAN. Расположим ячейки следующим образом:
Прежде всего, необходимо к каждому модулю подпаять выводы, поскольку собственных они не имеют. Для этого удобно использовать жилы сетевого кабеля «витая пара». Облуживаем при помощи жидкого флюса контактные площадки модулей. Нарезаем, зачищаем и облуживаем жилы кабеля.
Припаиваем жилы к площадкам по всей длине (у нас большой ток!), оставляя с одной стороны кончик такой же длины, как модуль для соединения с отрицательными площадками следующего – они расположены на другой стороне и выглядят как пятачки. Припаиваем осторожно и без нажима – модули очень хрупкие!
Вырезаем стекло по указанным на фото выше размерам и окантовываем его рамкой из алюминиевого уголка, используя герметик. Кладем стекло наружной стороной вниз и внутри рамки аккуратно выкладываем модули, оставляя между ними зазор в 5-7 мм. Укладываем так, чтобы жилы положительных выводов следующего модуля накладывались на отрицательные контакты предыдущего.
По уголкам прихватываем модули герметиком. Одна капля сразу на 4 модуля. На этом фото хорошо видно, как расположены жилы, припаянные к положительным площадкам.
Припаиваем положительные выводы предыдыдущего модуля к отрицательным площадкам следующего так, чтобы получились две отдельные ячейки по 30 модулей, соединенных последовательно.
Спаиваем ячейки в два блока, в каждом из блоков они соединены последовательно
Теперь нужно собрать вот такую схему:
Диоды, указанные на схеме, обязательно должны быть с переходом Шоттки. Очень удобно использовать готовые сборки от блока питания ПК, в состав которых входят два диода, соединенных катодами. В результате получаем следующее:
Монтаж окончен, можно проверять результат. Выносим панель на улицу, нагружаем проволочным реостатом, измеряя ток и напряжение. Наша панель отдает ток в 6 А при напряжении 14.88 В. Все в порядке.
Закрываем наши панели тонким листом поролона, сверху укладываем лист водостойкой фанеры, и все это дело герметизируем тем же монтажным герметиком. Панель готова.
Собираем электростанцию
Для сборки полноценной солнечной электростанции, как мы раньше выяснили, нам понадобится аккумулятор, контроллер и инвертор (если нас, конечно, не устраивает 12 В постоянного тока). С аккумулятором все понятно, берем необслуживаемый автомобильный, лучше AGM емкостью 60 а-ч.
Контроллер подойдет любой, рассчитанный на 12 В и ток не менее 10 А. Впрочем на меньший ток контроллер найти достаточно сложно. Выберем навороченный, с функцией отображения состояния батареи, таймером, портами USB и прочими вкусняшками. Стоит он, правда полторы тысячи рублей и мощность нам такая не нужна. Но это для примера, можно найти модель попроще и подешевле.
Инвертор – на любую желаемую мощность в разумных пределах. Скажем, от 500 до 1 000 Вт. Мощнее брать смысла нет - все равно количество энергии в АКБ ораничено. Стоит он порядка 2 000 рублей.
Ну и собираем несложную схему. Она совсем простая:
Полезно! Если мощность контроллера выше мощности инвертора, то последний лучше подключить не напрямую к АКБ, а к выходу контроллера. Если батарея разрядится или инвертор выйдет из строя и создаст перегрузку, контроллер просто отключит АКБ.
Вот и все, выносим на улицу, подключаем и наслаждаемся результатом проделанной работы. На фото ниже используется готовая солнечная панель – так и проще, и дешевле. Ну и инвертор помощнее выбранного нами.
Вот теперь можно ехать на нашу теперь уже электрифицированную дачу на все лето. Никаких лучин, свечек и печек. Комфортно и уютно.