شارژ باتری با خورشیدی: اجزا، مراحل و راهنمای اندازه

باتری 12 ولت مرده که در یک کابین از راه دور با ولتاژ 11.8 ولت قرار دارد مشکلی نیست - این یک معادله ریاضی است. یک پنل خورشیدی 100 واتی در آفتاب کامل، تقریباً 5.5 آمپر را ارائه می دهد. یک باتری AGM 50Ah به حدود 6 ساعت آفتاب خوب نیاز دارد تا از 50 درصد به حالت پر برسد. این معادله زمانی عملی می شود که اجزاء، ترتیب سیم کشی و منطق کنترل کننده را درک کنید. این راهنما دقیقاً این را به شما ارائه می دهد - روش های محاسبه، آستانه ولتاژ و ترتیب گام به گام برای شارژ ایمن هر باتری با خورشیدی، خواه باتری استارت خودرو، بانک خانه RV یا بسته LiFePO4 برای ذخیره سازی خارج از شبکه.

گام به گام: نحوه اتصال پنل خورشیدی به باتری

سفارش اتصال مهم است. وصل کردن پنل قبل از اینکه باتری به کنترلر آسیب برساند. همیشه ابتدا باتری را به کنترلر وصل کنید تا دستگاه روشن شود و ولتاژ سیستم را تشخیص دهد. سپس پنل خورشیدی را وصل کنید.

1. پانل خورشیدی را در مقابل نور مستقیم خورشید قرار دهید، با زاویه ای تقریباً برابر با عرض جغرافیایی خود به سمت خورشید کج شده تا حداکثر خروجی در طول سال داشته باشید.
2. باتری را به پایانه های باتری کنترل کننده شارژ وصل کنید - مثبت ( ) به مثبت، منفی (-) به منفی. کنترل کننده باید روشن شود یا یک قرائت ولتاژ نمایش دهد.
3. نوع باتری (AGM، flooded، ژل، لیتیوم) را بر روی کنترلر اگر نمایه قابل انتخاب توسط کاربر دارد، تنظیم کنید. بسیاری از واحدهای ساده PWM برای سرب-اسید از پیش تنظیم شده اند.
4. پنل خورشیدی را به پایانه های ورودی خورشیدی کنترلر وصل کنید. اگر می‌خواهید از جرقه‌زدن جلوگیری کنید، پانل را با حوله بپوشانید یا شب کار کنید، اما به طور کلی کنترلر اتصال را با خیال راحت انجام می‌دهد.
5. فوراً بررسی کنید که کنترلر شروع به شارژ می کند - به دنبال چراغ نشانگر شارژ یا افزایش جریان خالص روی نمایشگر باشید.
6. یک فیوز (یا قطع کننده DC) را در خط مثبت بین کنترلر و باتری، تا حد امکان نزدیک به باتری نصب کنید. این از اتصال کوتاه در پایین دست محافظت می کند.

برای یک سیستم 12 ولت با پانل 100 وات، جریان شارژ اولیه حدود 5 تا 6 آمپر انتظار می رود. هنگامی که باتری به ولتاژ جذب نزدیک می شود، کنترل کننده جریان را کاهش می دهد (14.4-14.8V برای اسید سرب، 14.2-14.6V برای LiFePO4). هرگز کنترلر را با پنل بزرگتر از 5 وات دور نزنید - همانطور که برخی از انجمن ها پیشنهاد می کنند، یک پنل 50 وات مستقیم به باتری 6 ولتی خودرو، آخرین راه حلی است که خطر ولتاژ بیش از حد و آسیب دائمی را به همراه دارد.

کنترل کننده شارژ PWM در مقابل MPPT: به کدام یک نیاز دارید؟

انتخاب کنترلر مستقیماً بر تعداد وات های پنل که واقعاً به باتری می رسد تأثیر می گذارد. یک کنترلر PWM پانل را مستقیماً به باتری متصل می کند و ولتاژ پانل را به ولتاژ باتری پایین می آورد. یک کنترلر MPPT پانل را در نقطه حداکثر توان خود اجرا می کند و ولتاژ اضافی را به جریان اضافی تبدیل می کند.

در یک سیستم 12 ولت با پانل 36 سلولی (Vmp ~ 18 ولت)، PWM تقریباً 25٪ از برق را هدر می دهد زیرا پانل به جای 18 ولت در 12-14 ولت کار می کند. MPPT این تفاوت را بازیابی می کند. با افزایش وات پانل، شکاف راندمان افزایش می یابد. هنگامی که ولتاژ باتری بالاتر است (24 ولت یا 48 ولت)، MPPT تقریباً اجباری می شود زیرا PWM نمی تواند ولتاژ را بالا یا پایین کند - ولتاژ پانل باید با ولتاژ باتری مطابقت داشته باشد.

برای یک شارژر کوچک قطره ای که باتری ماشین را حفظ می کند، یک PWM 10A خوب است. اگر در حال ساخت یک سیستم 400 واتی برای یک RV یا کابین هستید، 100 دلار اضافی برای MPPT به سرعت در هنگام برداشت، به خصوص در روزهای ابری، بازپرداخت می کند.

شارژ انواع باتری: سرب اسید در مقابل لیتیوم (LiFePO4)

یک باتری سرب اسیدی از مشخصات شارژ سه مرحله ای استفاده می کند: حجم (جریان ثابت)، جذب (ولتاژ ثابت، معمولاً 14.4-14.8V) و شناور (13.6-13.8V). باتری‌های لیتیومی از مشخصات ساده‌تر دو مرحله‌ای جریان ثابت/ولتاژ ثابت (CC/CV) بدون مرحله شناور استفاده می‌کنند - پس از پر شدن، شارژ متوقف می‌شود. تنظیم نامناسب پروفایل می تواند به طور دائم به باتری آسیب برساند.

آستانه های ولتاژ کلیدی برای اندازه گیری با یک مولتی متر مناسب: باتری 12 ولت سرب اسیدی در حالت استراحت با ولتاژ 12.6-12.8 ولت پر است، نیاز به شارژ در 12.2 ولت دارد و به طور خطرناکی در عمق زیر 11.8 ولت تخلیه می شود. شارژ کامل اسمی LiFePO4 13.3-13.4V است، با ولتاژ جذب 14.2-14.6V و قطع ولتاژ پایین در حدود 10.0-10.5V (بر اساس BMS متفاوت است).

• جبران دما: شارژرهای سرب اسیدی نیاز به سنجش دما دارند. بدون آن، ولتاژ شارژ می تواند در هوای سرد 0.3 ولت باشد. لیتیوم معمولاً نیازی به جبران ندارد - BMS آن را مدیریت می کند.
• بازده شارژ: راندمان کولمبیک اسید سرب ~ 85٪ است. لیتیوم به ~ 99٪ می رسد. این بدان معناست که 100 وات خورشیدی 85 وات ساعت را به اسید سرب و 99 وات ساعت را به لیتیوم وارد می کند.
• چرخه عمر: یک AGM با کیفیت 500-800 سیکل را در عمق 50٪ تخلیه می دهد، در حالی که LiFePO4 به راحتی 3000-5000 چرخه را در عمق 80٪ ارائه می دهد - یک عامل اصلی در هزینه سیستم طولانی مدت.

همیشه تأیید کنید که کنترلر شما یک تنظیم اختصاصی لیتیوم یا یک نمایه تعریف شده توسط کاربر دارد که شناور را غیرفعال می کند و محدودیت های ولتاژ مناسب را تعیین می کند. تنظیمات سرب-اسید "مهر شده" عمومی می تواند یک بسته لیتیومی را بیش از حد شارژ کند.

مشکلات رایج شارژ باتری خورشیدی و نحوه رفع آنها

حتی یک سیستم به خوبی برنامه ریزی شده دارای سکسکه است. بیشتر خرابی ها به عدم تطابق ولتاژ، اتصالات شل یا برق ناکافی پانل بازمی گردد. در اینجا پنج مشکل رایج و مسیر تشخیصی وجود دارد.

1. کنترلر روشن نمی شود / ولتاژ باتری خیلی کم است. اگر باتری زیر ولتاژ راه‌اندازی کنترل‌کننده قرار بگیرد (اغلب برای سیستم‌های 12 ولت 9 تا 10.5 ولت)، کنترل‌کننده چیزی نمی‌بیند. راه حل: از یک شارژر DC جداگانه استفاده کنید تا باتری را بالاتر از این آستانه قرار دهید، یا یک باتری کوچک 12 ولتی را به طور موازی به طور موقت وصل کنید تا کنترلر را "بیدار کند".
2. ولتاژ باتری در زیر آفتاب کامل بالا نمی رود. ولتاژ مدار باز پانل (Voc) را در ورودی کنترلر اندازه گیری کنید. اگر به Voc رتبه بندی شده پانل نزدیک باشد، پنل خوب است. سپس پایانه های باتری را از نظر خوردگی یا شل شدن گیره ها بررسی کنید. در سیستم‌های MPPT، یک کنترل‌کننده خراب می‌تواند ولتاژ پانل را نشان دهد اما جریان صفر را ارائه می‌کند - جریان شارژ را با یک گیره‌سنج تأیید کنید.
3. پنل جریان صفر تولید می کند. سایه اولین مظنون است - حتی یک برگ روی یک پانل می تواند خروجی را از بین ببرد. سپس، هر پانل را به صورت جداگانه با یک مولتی متر آزمایش کنید: Voc باید در 10٪ مشخصات باشد. اگر نه، سلول ترک خورده یا دیود بای پس معیوب محتمل است.
4. سیم کشی یا کانکتورها داغ می شوند. این نشان دهنده مقاومت بیش از حد است. تمام پیچ ها، پیچ های ترمینال و گیج سیم را بررسی کنید. برای یک مدار شارژ 30 آمپر، حداقل از 10 سیم AWG استفاده کنید. برای دویدن طولانی تر (بیش از 10 فوت)، به 8 AWG ارتقا دهید.
5. فیوز بین کنترلر و باتری منفجر شده است. معمولاً در اثر اتصال کوتاه یا قطبیت معکوس ایجاد می شود. با درجه بندی صحیح (125 درصد حداکثر جریان شارژ) جایگزین کنید و قبل از روشن کردن مجدد، ترتیب سیم کشی را از مثبت باتری به مثبت کنترلر بررسی کنید.

سوالات متداول در مورد شارژ باتری خورشیدی

آیا می توانم باتری ماشین را با پنل 100 واتی بدون کنترلر شارژ کنم؟

از نظر فنی برای مدت زمان بسیار کوتاهی بله، اما این کار خطرناک است. یک پانل 100 وات می تواند Voc را بیش از 21 ولت فشار دهد و بدون تنظیم باتری می تواند از 15 ولت فراتر رود و باعث از بین رفتن الکترولیت و خوردگی صفحه شود. یک کنترلر PWM 10A کمتر از 30 دلار هزینه دارد - بیمه ارزان.

آیا برای پنل قطره ای 5 واتی به کنترلر شارژ نیاز دارم؟

برای پانل های کمتر از 5 وات و باتری های بیش از 50 آمپر ساعت، جریان آنقدر کم است که یک دیود مسدود کننده اغلب برای جلوگیری از تخلیه معکوس در شب کافی است. با این حال، هر پنلی که به طور دائم و بدون کنترلر متصل باشد، همچنان می تواند به آرامی بیش از حد شارژ شود. یک کنترلر کوچک 5A PWM یک لایه ایمنی اضافه می کند.

چند پنل خورشیدی برای شارژ باتری لیتیومی 200 آمپر ساعتی وجود دارد؟

در ولتاژ 12 ولت و 80 درصد عمق تخلیه، شما تقریباً به 460 تا 540 وات خورشیدی یا سه پنل 200 واتی که به طور موازی از طریق یک کنترلر MPPT سیم کشی شده اند، نیاز دارید. در یک سیستم 24 ولت، دو پانل 300 واتی به صورت سری که یک MPPT را تغذیه می کنند، نتایج مشابهی را با سیم کوچکتر ارائه می دهند.

آیا می توانم باتری های قدیمی و جدید را در یک بانک خورشیدی مخلوط کنم؟

از آن اجتناب کنید. مخلوط کردن باتری ها با مقاومت های داخلی مختلف منجر به شارژ نابرابر و خرابی زودرس می شود. اگر باید گسترش دهید، مارک، مدل، سن و ظرفیت دقیق را مطابقت دهید.