Ahoj Geektimes! Tento článek je pokračováním předchozího dílu, o zkušenostech s instalací 100wattového solárního panelu na balkón. V původní verzi byl k baterii připojen DC-DC měnič, ze kterého můžete nabíjet různá domácí zařízení. Dalším krokem bylo přidání schopnosti ukládat energii pro použití večer a v noci.
Teorie
Jak již bylo zmíněno v předchozím díle, i přes neoptimální montážní úhly a malý počet panelů (2x50W) solární panel v podstatě funguje. Pak ale vyvstává otázka co dělat jak tuto energii využít.
1) Energii používejte pouze v případě potřeby, například k nabíjení tabletu. Z hlediska účinnosti je to nejhorší varianta – přes den, kdy je světlo, jsou všichni v práci a používat 100W panel k nabíjení telefonu je příliš zbytečné – 95% denního světla není solární panel připojen .
Volitelně můžete jednoduše připojit hotovou USB powerbanku, například 10000 mAh. Ono to půjde, ale řešení je za prvé kreativně nezajímavé a za druhé maximální výkon pro nabíjení přes USB je cca 10W, tzn. již u 50wattového panelu bude většina energie promarněna (i když při zatažené obloze to bude stačit). A do třetice výběr zařízení připojených přes USB není tak velký.
2) Dejte energii do elektrické sítě (technologie grid tie), aby ji mohly využívat jiné elektrické spotřebiče. V zásadě se jedná o moderní a nejpoužívanější možnost v soukromých domech. Je to velmi pohodlné, nic se neztratí, vše, co se vygeneruje, se posílá do sítě, počet požadovaných komponent je minimální. Na můj balkon to bohužel nefungovalo – doporučený výkon panelů pro normální provoz střídače je od 200W a navýšení počtu panelů o další 2x už nebylo v rozpočtu. A nemělo to moc ekonomický smysl – okna směřují na východ a přímé sluneční světlo na ně dopadá pouze ráno do 11-12 hodin.
3) Akumulujte energii v baterii. Protože první dvě metody nefungovaly, je to jediné, co zbývá udělat.
— Možnost využití uložené energie kdykoliv.
— Možnost připojení výkonnější zátěže k baterii (např. elektrická vrtačka nebude fungovat ze solárního panelu, ale z baterie to půjde bez problémů).
– Možnost použití různých zařízení určených pro 12V – LED svítilny, nabíječky notebooků atd.
— Volitelná možnost připojení 220V měniče a jako bonus vzhled záložního zdroje v domě pro případ výpadku proudu.
Nevýhoda je také zřejmá: baterie v takových systémech jsou komponentou s nejkratší životností, velmi drahou a nejškodlivější pro životní prostředí. Poslední mínus ale naopak proměníme v plus – baterie se dají znovu použít (asi to samé, co se o Muskovi šušká ve své Tesla Powerwall).
Zdůrazníme dva typy baterií, které jsou pro nás užitečné:
– Vést a jejich odrůdy: gelové, alkalické, automobilové, od UPS atd. Levné, ohnivzdorné, ale tím výhody končí. Počet cyklů je malý, hmotnost a rozměry nevyhovující. Zároveň je to nejlevnější a nejjednodušší možnost – je to levné i jednoduché a není možné se zde „zkazit“. Cena regulátoru nabíjení na eBay je méně než 1000 XNUMX rublů, baterii lze zakoupit v jakémkoli nejbližším obchodě.
– Lithium. Existuje mnoho různých typů a je mnohem snazší se splést.
„Tradiční“ lithium-iontové: napětí 3.7V, maximální nabíjecí napětí 4.2V, minimální napětí 3.0V. Nemají rádi přebíjení (počet cyklů se dramaticky snižuje) a hypoteticky (při absenci ochrany a porušení provozních podmínek) představují nebezpečí požáru.
Fosforečnan lithný (LiFePO4): napětí 3.2V, maximální nabíjecí napětí 3.65V, minimální napětí 2V. Ohnivzdorné, soudě podle testů, i při zkratu pouze páchnou, ale nehoří.
Lithiumtitanát (Li4Ti5O12): napětí 2.4V, maximální nabíjecí napětí 2.85V, minimální napětí 1.8V. Jsou ohnivzdorné a navíc mají velký počet cyklů (podle různých zdrojů od 7000 do 15000), díky čemuž jsou prakticky „věčné“. Nevýhodou je minimální napětí a nedají se snadno koupit.
Podrobnější popis různých typů s jejich klady a zápory si můžete přečíst zde. Je zřejmé, že každý typ baterie potřebuje svůj vlastní režim nabíjení a obecně nabíječky nekompatibilní s různými typy buněk, pokud v nastavení není na výběr. Pokus nabít LiFePO4 běžnou „lithiovou“ nabíječkou na napětí 4.2 V baterii jednoduše zničí.
V důsledku toho bylo ze všech druhů rozhodnuto usadit se na nejjednodušší a nejosvědčenější možnost: lithium-iontové baterie tvarového faktoru 18650.
— Toto je nejoblíbenější tvarový faktor; takové baterie se používají v laptopech, šroubovácích, powerbankách atd.
— Takové baterie lze snadno získat například z použitých baterií notebooků, ve kterých většinou selže jen pár článků a zbytek je vcelku funkční.
— V důsledku předchozího bodu opětovným používáním baterií nejen neškodíme životnímu prostředí, ale naopak dáváme prvkům druhý život.
Zde se můžete podrobně podívat na testování takových baterií:
Články 18650 lze snadno koupit nové a při nákupu velkého množství může být cena baterie nižší než dolar za kus. To umožňuje nadšencům vytvářet systémy, jako jsou tyto:
Nebo i tyto (foto z YouTube):
Mimochodem, pokud má někdo zájem podívat se na více či méně profesionální přístup k montáži baterií, dělá se to takto:
Na balkon toho samozřejmě moc nepotřebujete. 12V baterie s kapacitou 8-10Ah je pro první iteraci zcela dostačující. V případě potřeby lze počet prvků později zvýšit.
Jako zátěž je plánováno za prvé nabíjení různých zařízení a za druhé použití 12voltové LED lampy jako večerního osvětlení. To se uvidí dále, podle toho, kolik energie se podaří nasbírat.
Praxe
K sestavení systému potřebujeme řadu komponentů. Vše je celkem levné, nejsou zde žádné astronomické ceny.
1. Ovladač nabíjení
Ovladač je logickým středem celého systému, odebírá energii ze solárních panelů a nabíjí jimi baterie a také zapíná a vypíná zátěž, pokud jsou baterie příliš vybité. Emisní cena začíná od 15 $ za levný ovladač jako na fotografii, to je docela dost. Hlavní věc je, že ovladač má možnost upravit napětí baterie, protože. Napětí lithiové baterie se liší od napětí olověné baterie.
2. 18650 baterií
Neměl jsem dotaz, jak co nejvíce ušetřit, tak jsem si objednal 6 kusů na eBay.
Teoreticky, pokud se zeptáte v servisních střediscích, můžete najít staré baterie notebooků prakticky za nic, jediná věc, kterou budete potřebovat k otestování, je měřič kapacity, cena je asi 4 $:
Když už jsem si baterie objednal, uvědomil jsem si, že by bylo jednodušší koupit baterii z notebooku: články již měly připájené vývody, bylo by jednodušší je připojit a cena by byla o něco nižší. Na video, jak baterii opatrně rozebrat, se můžete podívat zde:
A tak jsem musel koupit další držáky na baterie, ale jsou levné. Případně si můžete koupit baterie s již připájenými destičkami, stojí o něco více.
Mimochodem, pokud se někdo rozhodne koupit baterie 18650 na eBay, stojí za to mít na paměti, že jejich skutečná kapacita je 2000-3500 mAh. Neexistují žádné baterie s kapacitou 9900 mAh nebo vyšší, to, co se na eBay prodává s takovým nápisem, je čínský padělek.
Skutečná kapacita takových baterií je vidět na snímku obrazovky z videa od jednoho z kupujících:
Takovou baterii by stálo za to vzít pouze v případě, že očekáváte otevření sporu a vrácení peněz od prodejce (podvodníci je třeba potrestat). Jen čekat měsíc se nevyplatí a 500mAh baterie je dobrá jen do odpadkového koše.
Aby se články v baterii správně nabíjely, potřebujete desku BMS – systém správy baterie. Deska zajišťuje rovnoměrné nabíjení článků a také vypíná nabíjení/vybíjení, když napětí překročí povolené limity.
Je snazší hledat na eBay podle slov 18650 Ochranná balanční rada.
Poznámka: jak testování ukázalo, tato deska není kompatibilní s regulátorem nabíjení, protože Regulátor nabíjení již má přednastavené prahové hodnoty vypnutí. Potřebujete jednoduchou desku s LiPo Balance Board, o zbytek se postará regulátor nabíjení. Další podrobnosti jsou popsány v článku o testování ovladače.
Diagram běžně zobrazuje 3 baterie, ve skutečnosti je lze paralelně zapojit a vzhled baterie může být něco takového (foto z webu prodejce):
Mimochodem, o počtu baterií v baterii. V zásadě jich nikdy není příliš mnoho. Za prvé, i mírné podbití výrazně zvyšuje životnost baterie – pokud snížíte maximální nabíjecí napětí ze 4.2 na 4.1 V, počet cyklů se zdvojnásobí, ale kapacita se sníží pouze o 10 %. Za druhé, pokud články spojíte paralelně, sníží se také nabíjecí proudy, což sníží zahřívání a prodlouží životnost baterie. Takže pokud je to možné, 12 baterií je lepších než 9 a 9 lepších než 6 atd., horní hranice je omezena pouze cenou a zdravým rozumem.
Zařízení pro sledování napětí článku není povinné, ale docela pohodlné, cena je také asi 5 dolarů. Může také fungovat jako buněčný balancér.
Teď to dáme dohromady, a jak se říká, s tím vším se pokusíme vzlétnout. Už teď se článek ukázal jako dlouhý, takže pokračování v příštím díle.
Podobný experiment od jiných uživatelů je k vidění například zde:
