Наверняка многие горожане, устав от постоянного шума, автомобильных выхлопов, городской суеты, хотели бы построить себе загородный дом где-нибудь в тихом месте, желательно на берегу реки, невдалеке от леса. Найти такое место, скорее всего, не составит особого труда. Но такое уютное местечко чаще всего оказывается вдали от благ цивилизации – водопровода, электричества, газа.
С водой вопрос можно решить, пробурив артезианскую скважину. Газ заменить электричеством. А вот электричество… Электричество нужно будет производить самим. Наиболее доступными источниками получения электричества являются солнце и ветер. Именно поэтому солнечные батареи и ветросиловые электроустановки находят самое широкое применение при сооружении домашних электростанций.
Несмотря на то, что источники энергии такие разные – солнце и ветер – принципиально домашние электростанции имеют практически одинаковую конфигурацию. В состав таких миниэлектростанций входят контроллеры, аккумуляторные батареи, инверторы, системы управления. Разница только во внешнем контуре преобразования энергии.
У солнечных электростанций производителем электроэнергии являются гелиевые батареи. Наибольшее распространение получили гелиевые панели на базе моно- или поликристаллического кремния. Реже используются панели на базе кристаллов арсенида галлия. Установленные в наиболее освещаемых местах солнечные батареи, насчитывающие иногда до нескольких десятков панелей, производят постоянный ток, который через контроллер заряжает аккумуляторные батареи.
В отличие от гелиевых фотопреобразователей, ветрогенераторы производят переменный ток. Использовать этот ток непосредственно для питания домашних электроприборов не представляется возможным, так как его параметры находятся в прямой зависимости от вращения ротора ветрогенератора. Сильный ветер – ротор вращается с одной скоростью. Ветер послабее – другая скорость. А в безветренную погоду и вовсе нет тока. Поэтому в конструкциях домашних ветроэлектростанций также предусмотрена аккумуляторная батарея, которая заряжается через ветроконтроллер. Этот контроллер преобразует переменный ток, вырабатываемый ветрогенератором в постоянный ток, которым производится заряд аккумуляторных батарей.
Если позволяют условия и возможности, для надежного круглогодичного обеспечения загородного дома электроэнергией, устанавливается комбинированная система генерации электрического тока – солнечные батареи и ветросиловая электростанция.
Это дает ощутимые плюсы, например, можно сократить количество аккумуляторов или при равном количестве аккумуляторов увеличить полезную нагрузку, так как заряд аккумуляторной батареи будет производиться от ветрогенератора даже в темное время суток, что невозможно в случае применения только солнечных батарей. Но плюсов без минусов не бывает. Для ветросиловой установки потребуется свой, отдельный контроллер, а кроме того, понадобится устройство согласования выходов солнечного и ветрового контроллеров, работающих на одну и ту же аккумуляторную батарею.
Для того, чтобы устранить этот недостаток, фирмами, которые специализируются на производстве индивидуальных электростанций, был разработан и выпущен гибридный контроллер для ветрогенератора и солнечных батарей. В этом контроллере объединены все функции контроля и управления зарядом аккумуляторов. Он имеет два входа: вход переменного тока от ветрогенератора и вход постоянного тока от солнечных батарей. Преобразуя переменный ток от ветрогенератора в постоянный и объединяя его с током от гелиевых батарей, контроллер производит зарядку аккумуляторных батарей, осуществляя полный комплекс слежения и управления уровнем заряда.
Гибридные контроллеры, как и обычные, могут быть выполнены либо по схеме ШИМ (широтно-импульсная модуляция), либо по схеме МРРТ (поиск точки максимального значения мощности). Отличаются эти две схемы друг от друга тем, что в работе они используют разные вольтамперные характеристики. Так как ветрогенераторы неравномерно вырабатывают электричество, то, как следствие, и на аккумуляторы энергия заряда будет поступать неравномерно. Гибридный контроллер этот неприятный момент устраняет, сбрасывая избыток энергии на специальные устройства. Таким образом был полностью решен вопрос совместимости двух разных источников энергии для индивидуальных электростанций.
Гибридный МРРТ контроллер 12 В/24 В
Этот контроллер изготовлен по технологии МРРТ, которая позволяет отслеживать точку максимальной мощности, тем самым используя наиболее эффективный режим работы всей установки и заряд аккумуляторов. Параметры напряжения пользователь может устанавливать сам при настройке. В контроллере, кроме ручной установки напряжения, имеется функция автоматического распознавания 12В/24В. Для напряжения 12В резервируется мощность от 100 ватт до 300 ватт и для 24В – от 200 ватт до 600 ватт. Это означает, что для ветрогенератора контроллер в состоянии задействовать канал на мощность от 100 ватт до 600 ватт.
Гибридный контроллер МРРТ 12В/24В
Контроллер работает под управлением микропроцессора, реализует функции защиты от перенапряжения, от короткого замыкания, от неправильного подключения клемм. Реализованы также функции защиты от перегрузки и перезаряда аккумуляторов, датчик освещения автоматически с наступлением темноты включает наружное освещение и отключает его при наступлении рассвета.
Для нормальной работы устройства предусмотрена температурная компенсация. Непрерывно контролируется ток заряда аккумуляторов от контура ветрогенератора и от солнечных батарей. В случае необходимости включается система защитного торможения ветрогенератора. Кроме этого, пользователь может самостоятельно изменять настройку параметров системы. Можно изменять значение точки срабатывания защиты по напряжению, увеличивать напряжение, регулировать датчик освещенности, настраивать таймер и так далее. Имеется выключатель питания.
Клеммная панель гибридного контроллера
Основные технические данные:
Номинальная мощность ветрогенератора (12В/24В) (100 – 300 ватт)/(200 – 600 ватт)
Напряжение тормоза ветрогенератора (12В/24В) 15В переменного тока/25В переменного тока
Тормозной ток ветрогенератора (12В/24В) 35 ампер
Индикация Светодиодная 8х2, зеленая подсветка
Статическое потребление энергии (мА) Рабочая температура -30°С – +55°С
Температура хранения -35°С – +80°С
Допустимая влажность 0% — 98%
Температурная компенсация — 35 мВ/градус
Высота над уровнем моря (м) До 2000 метров
Передача данных (под заказ) Конвертер RS232-USB / RS485 / GPRS
Класс защиты IP55
Габаритные размеры (ШхДхВ) 146х152х78 миллиметров
Вес нетто 1.2 килограмма
Настройки управления ветрогенератором:
Номинальная мощность ветрогенератора (12В/24В) 100Вт – 300Вт/200Вт – 600Вт
Напряжение тормоза ветрогенератора (12В/24В) 15В переменного тока/25В переменного тока (регулируется)
Тормозной ток ветрогенератора 23А
Настройки управления солнечными батареями:
Максимальная мощность солнечных панелей (12В/24В) 150Вт/300Вт
Максимальное напряжение холостого хода солнечных панелей (12В/24В) 24.0 В/48.0В
Максимальный тока заряда солнечных панелей 12.5 ампер
Настройки управления аккумуляторной батареей:
Напряжение перегрузки (12В/24В) 10.5В/20.0В (регулируется)
Напряжение восстановления при перегрузке (12В/24В) 12.0В/24.0В (регулируется)
Напряжение перезаряда (12В/24В) 15.0В/30.0В (регулируется)
Напряжение восстановления заряда (12В/24В) 13.5В/27.0В (регулируется)
Функция настройки выходов:
Номинальный ток каждого линейного выхода 5 ампер
Номинальная мощность каждого линейного выхода (12В/24В) 60 ватт/120 ватт
Пороговое значение напряжения датчика освещенности в сумерках и на рассвете 6.0 вольт (регулируется)
Стоимость контроллера ‒ 9500 рублей.
Модельный ряд гибридных контроллеров для ветрогенераторов и солнечных батарей достаточно большой. Они отличаются, естественно, мощностью, конструкцией, дизайном, ценой. Но функционально эти устройства мало чем отличаются друг тот друга. Поэтому, зная возможности одного, пусть и недостаточно мощного прибора, можно уже подбирать для своих нужд именно тот, который соответствует потребностям будущего владельца загородного дома.
Контроллер заряда для солнечных батарей (СБ ) Steca Tarom специально был разработан для работы в телекоммуникационных системах или в гибридных фотоэлектрических системах.
Многочисленные интеллектуальные функции позволяют настроить контроллер для конкретной фотоэлектрической системы. Tarom значительно лучше других контроллеров вычислять степень заряженности аккумуляторной батареи (SOC — state of charge), что позволяет обеспечить оптимальные режимы работы АБ и увеличить срок ее службы. Steca Tarom — это лучший выбор для систем мощностью до 2400 Вт. Возможна работа при 3 напряжениях 12/24 и 48В (см. спецификации на конкретную модель контроллера Tarom).
Контроллер имеет опции по подключению дополнительных устройств — температурного датчика, даталоггера, устройства удаленного доступа для контроля и мониторинга системы. Встроенный счетчик ампер-часов дает информацию по энергетическому балансу в фотоэлектрической системе.
На базе контроллеров Tarom и инверторов Steca PI можно строить масштабируемые гибридные системы автономного электроснабжения.
Индикация
Жидкокристаллический дисплей для отображения рабочих параметров, индикации ошибок и самотестирования.
Программирование кнопками на контроллере, простое меню, ручное включение-выключение нагрузки.
Опции:
- выносной датчик температуры
- контакты для подключения сигнала тревоги/предупреждения
- мониторинг системы через Steca CAB1 Tarcom
Контроллеры имеют все необходимые европейские сертификаты. Может использоваться в тропических условиях. Разработан и произведен в Германии, сертификаты производства ISO 9001 и ISO 14001
Характеристики контроллеров Steca Tarom
| 12/24 | 48 | ||
| Собственное потребление, мА | 14 | ||
| Макс. ток на входе, А | 35 | 45 | 40 |
| Макс. ток нагрузки, А | 35 | 45 | 40 |
| Максимальное напряжение холостого хода модуля | 47 | 82 | |
| Напряжение форсированного заряда (2 часа), В | 14,4/28,8 | 57,6 | |
| Напряжение подзаряда (float), В | 13,7/27,4 | 54,8 | |
| Напряжение уравнительного заряда (деактивировано для герметичных АБ ) | 14,7/29,4 | 58,8 | |
| Точка повторного подключения нагрузки (SOC /В) | >50% / 12.6 (25.2) | >50% / 50.4 | |
| Точка защитного отключения при разряде (SOC /В) | 2 | ||
| Класс защиты | IP32 | ||
| Размеры, мм | 187*128*49 | ||
| Вес, г | 550 | ||
Технические характеристики даны для 25°С
Аксессуары для Tarom и Power Tarom
Для реализации всех функций и возможностей, заложенных в контроллерах Tarom необходимы дополнительные устройства, перечисленные ниже.
Шунт Steca PA HS200
Шунт Steca PA HS200 является интеллектуальным измерителем тока и экстремально низким собственным потреблением. Шунт необходим тогда, когда инвертор присоединен напрямую к аккумуляторам, и контроллеры Steca Tarom и Power Tarom не получают данные о разрядном токе аккумулятора. Он также необходим, если используется другой, кроме солнечных батарей, подключенных через Tarom, источник заряда аккумуляторов.
Особенностью данного шунта является измерение тока без разрыва цепи за счет использования датчика Холла. Измеренные данные передаются контроллеру Tarom по коммуникационному кабелю. К контроллеру можно подключать до 2 шунтовых измерителей тока, и можно выбрать, к какому току контроллера его нужно прибавлять — к току солнечного модуля, аккумуляторов или нагрузки. Разработан и произведен в Германии.
Особенности устройства
- Автоматическое определение напряжения
- Широкий диапазон измерений
- Измерение тока без дополнительного сопротивления в цепи
- Соединяется и хранит данные в даталоггере Steca PA Tarcom
- Встроенный датчик Холла
Светодиодные индикаторы показывают состояние шунта. Значение измеренного тока отображается на дисплее контроллера Tarom.
Три режима работы: измерение тока аккумулятора, тока нагрузки и тока зарядного устройства (например, генератора)
| Модель | PA HS200 |
| Рабочие характеристики | |
| Напряжение в системе, В | 10-65 |
| Собственное потребление | менее 9 мА |
| Точность измерений | -20…+20А — ±1% -200…+200А — ±3% |
| Условия эксплуатации | |
| Температура | -15…+50 ºC |
| Относительная влажность | 75% |
| Размеры и конструкция | |
| Диапазон тока в режиме «аккумулятор», А | -200…+200 |
| Диапазон тока в режиме «заряд», А | 0…+200 |
| Диапазон тока в режиме «нагрузка», А | -200…0 |
| Степень защиты | IP22 |
| Размеры, мм | 100*60*25 |
| Вес, г | 120 |
| Максимальный диаметр кабеля, мм | 19 |
Устройство удаленного контроля Steca PA 15
Контроллеры Steca Tarom и Power Tarom посылают сигналы по кабелям питания, смодулированные на высокой частота (125 кГц, широта 300), которые могут быть получены устройством удаленного контроля PA15.
Эти сигналы содержат информацию о степени заряженности аккумуляторной батареи. Путем установки переключателей возможно выбрать 5 режимов работы устройства. Максимальный ток переключения может быть увеличен при помощи реле.
Особенности устройства
- Выключает нагрузку если нет сигнала
- Защита от неправильной полярности внутренним предохранителем
- Защита от перегрева и перегрузки
В этой статье я расскажу о том можно-ли контроллеры созданные для солнечных батарей использовать в качестве контроллеров для ветрогенератоов. Расскажу некоторые нюансы и практические способы подключения контроллеров к ветрогенераторам. Многие уже меня спрашивали на счёт того можно-ли использовать солнечные контроллеры для ветрогенераторов и я говорю что нет. — просто так любой контроллер нельзя. А нельзя потому-что когда аккумулятор уже почти заряжен, то контроллер периодически или постоянно (ШИМ) импульсами отключает солнечную панель транзисторами, которые внутри этого контроллера. Отключает он солнечную панель чтобы аккумулятор не перезарядился. У некоторых контроллеров есть многостадийные режимы зарядки, но в общем все они так или иначе отключают солнечную панель.
По-этому если вы возьмёте и подключите ветрогенератор вместо солнечной панели, предварительно выпрямив переменное напряжение фаз в постоянное с помощью трёх-фазного диодного моста, то контроллер тоже его будет отключать ограничивая напряжение чтобы АКБ не перезарядился. Но напряжение отключенной солнечной панели в холостую всего 19-21 вольт, а вот если отключить ветрогенератор, особенно на сильном ветру, то его напряжение может оказаться значительно больше, при этом без нагрузки винт раскрутится ещё больше и напряжение на холостом ходу станет ещё выше. Ну и что? — скажете вы, ну и пускай — ветряк то контроллер отключил всё равно.
Ну во-первых ветрогенератор без нагрузки оставлять нельзя в сильный ветер, без нагрузки винт будет крутится на очень больших оборотах, сильно шуметь, и испытывать сильные ветровые перегрузки, от этого ветрогенератор может просто не выдержать и «скинуть» лопасти. Часто в таких случаях отрывает (ломает) лопасти, и не выдерживают слабые мачты и ветряки падают. По-этому винт ветрогенератора должен быть всегда под нагрузкой, и если АКБ заряжены то ветряк переключается на балластную нагрузку, на нагревательные тенны или резистор.
А во-вторых как я писал выше напряжение ветрогенератора без нагрузки может доходить применительно для ветряков на 12 вольт до 60-80 вольт, и даже более. А транзисторы солнечных контроллеров рассчитаны на напряжение около 40 вольт, но не все и далее мы рассмотрим это всё. И когда контроллер
Принцип работы с ветрогенератором такой: Сам ветрогенератор подключается как солнечная панель на вход контроллера, естественно на ветрогенератор нужно поставить диодный мост чтобы на контроллер подать уже выпрямленное напряжение плюс и минус. Аккумулятор подключается штатно так-же как и обычно на своё место на контактах. А на выход Load контроллера мы подключаем балласт, это может быть нагревательный тенн, лампочки или резистор. Мощность балласта должна быть такой-же как и максимальная мощность ветрогенератора. Например если ветряк выдаёт до 300 ватт, то и балласт нужен мощностью 300 ватт, например набрать лампочек на 300 ватт мощности.
Ветрогенератор нужно подключать остановленный и в самую последнюю очередь после настройки контроллера. Сам контроллер настраивается так, кнопочками сначала поднимаем порог отключения (change off) как можно выше, например до 17-20 вольт, это для того чтобы контроллер не отключил ветряк даже если ветряк окажется мощнее балласта и напряжение кратковременно поднимется до 16-17 вольт. Некоторые модели позволяют поднять напряжение только до 15 вольт, но выставляем максимум, и тогда балласт обязательно мощнее ветряка. Далее настраиваем включение балласта, вставляем параметр (Load on) на 14,5-15 вольт, чтобы балласт включился при этом напряжении, и выставляем (Load off) на 13,5 вольт. Как настройки установлены то можно подключать и запускать ветрогенератор.
Теперь когда напряжение на аккумуляторе поднимется до установленных 14,5-15 вольт, то включится балласт и пока напряжение не просядет до 13,5 вольт от не выключится. Ветрогенератор при этом не отключится и будет всегда под нагрузкой. Ниже небольшое видео с тестированием подобного солнечного контроллера для работы с ветряком.
При этом как вы понимаете сам контроллер должны быть на тот ток что может выдать ветрогенератор. Например на видео контроллер на 30А, на него можно подключить ветрогенератор с максимальным током зарядки до 30А, и балласт до 30А максимум. При этом контроллер на дисплее так-же будет показывать все параметры, ток зарядки и напряжение что очень удобно.
Но можно использовать и слабые контроллеры для мощных ветряков, только ветрогенератор подключается не к контроллеру, а напрямую на аккумулятор. Контроллер подключается к аккумулятору отдельно, и балласт тоже подключается отдельно через реле. К контактам контроллера Load подключается реле, которое будет включать-выключать балласт, параметры включения настраиваются и контроллер уже по выставленному напряжению будет управлять балластом. В этом случае контроллер просто управляет реле, отслеживая напряжение на аккумуляторе. Но зато можно использовать дешёвый контроллер, и установив мощное реле можно подключать мощный балласт.
Так-же можно использовать контроллеры без всяких изменений, но тогда нужно быть уверенным что напряжение подключенного ветррогенератора не превысит напряжение пробоя транзисторов контроллера. Есть контроллеры 12/24 вольта с транзисторами на 80-100 вольт и даже до 150 вольт, и если ваш ветряк максимально без нагрузки выдаёт меньше напряжение то можно его подключать как солнечную панель. Но трёх-лопастные скоростные ветряки лучше не подключать так-как на сильном ветре винты без нагрузки могут не выдержать перегрузок и обороты сильно вырастают и напряжение всё-таки может превысить максимально допустимое и контроллер сгорит.
Но вот для тихоходных много-лопастных ветряков солнечные контроллеры более подходят, особенно если есть механическая защита от сильного ветра, когда винт уходит — отворачивается при сильном ветре. Если есть защита от сильного ветра складыванием хвоста то её можно настроить на более раннее срабатывание чтобы винт уходил раньше и напряжение даже отключенного контроллером ветряка не превысило максимально допустимое. Тогда и ветрогенератор будет отлично работать с солнечным контроллером.
Так-же некоторые люди хотят использовать ветрогенератор для отопления и при этом ветрогенератор должен работать на тенны 220 вольт. Но если соединять тенны напрямую с ветрогенератором, то винт не может раскрутится до своей быстроходности и не выдаёт свою мощность. В итоге ветрогенератор очень плохо работает на тенны и не разгоняется, а на слабом ветру вообще останавливается. Как выход из ситуации надо подключать тенны только после того как ветряк разгонится.
Ниже схема работы для ветрогенераторов на 220 вольт. Принцип работы такой: для питания контроллера используется понижающий трансформатор на 12/220 вольт. А контроллер управляет твердотельными реле, которые подключаются к переменному напряжению генератора. Пороги срабатывания настраиваются на контроллере. Контроллер питается от 12 вольт через понижающий трансформатор, а напряжение трансформатора прямо зависит от напряжения генератора.Если ветррогенератор будет давать 100 вольт, то трансформатор выдаст 5 вольт примерно. Если ветряк выдаст 200 вольт, то на выходе трансформатора будет 10 вольт, в общем прямая зависимость. И таким образом можно настроить срабатывание реле, которые включают тенны.
Например вы хотите чтобы тенны включались при 200 вольт ветрогенератора, при этом значит контроллер питающийся от трансформатора видит 10 вольт, вот выставляем включение (Load on) на 10 вольт, и реле будут включаться при этом напряжении. А выключение при 9.5 вольт, это где то 190 вольт.
Суть всего этого я думаю вам понятна, я сам уже проверил работоспособность контроллера с балластом и балласт прекрасно работает и включается и выключается при заданных параметрах. Без балласта не пробовал, но мне попадался положительный опыт других людей подтверждающий описанное выше. Так-же сейчас для двух мощных (1 и 2кВт) ветрогенераторов установлены солнечные контроллеры на 48 вольт, на выходы Load которых подключён балласт и скоро будут практические данные и видео. На этом пока всё — спасибо что читаете.
«>
