Regulator ładowania akumulatora z paneli fotowoltaicznych – OSC TBS Electronics

 

Wstęp

Domek na działce bez dostępu do sieci energetycznej? A może kamper lub przyczepa? A może jednak chęć zabawy i eksperymentowania?

Nie mając nawet dużych wymagań co do zasilania jedno jest pewne.

Potrzebujemy prądu.

Nie wspominam tutaj o zasilaniu kuchenki, czajnika czy suszarki. Tylko podstawowe rzeczy chociażby do zasilania lodówki, oświetlenia czy do naładowania telefonu.

Źródłem energii mogą być panele fotowoltaiczne.

Panele przetwarzają energię słoneczną na energię elektryczną, która może być wykorzystana do zasilania urządzeń na wspomnianej działce czy kamperze.

Jednak sam panel niestety nie wystarczy, potrzebujemy też układ elektroniczny, który odpowiednio dostosuje prąd wytworzony z PV do ładowania akumulator.

Potrzebny jest Regulator ładowania solarny, najlepiej z funkcją MPPT.

 

Dwie różne technologie regulatorów solarnych.

Istnieją zasadniczo dwa rodzaje technologi ładowania ładowarek słonecznych. Są to technologie PWM i MPPT.

PWM jest najbardziej podstawowym i można go postrzegać jako automatyczny przełącznik, który łączy panel fotowoltaiczny bezpośrednio z akumulatorem, dopóki potrzebne jest ładowanie.

W rezultacie napięcie fotowoltaiczne zostaje obniżone do tego samego poziomu, co napięcie akumulatora.

A ponieważ ten poziom napięcia jest zwykle niższy niż maksymalne napięcie punktu mocy (Vmp) układu fotowoltaicznego, wynikająca z tego efektywna moc do ładowania zestawu akumulatorów nie jest optymalna

 

Regulator ładowania MPPT (skrót od Maximum Power Point Tracking) jest urządzeniem, które pozwala na efektywne ładowanie akumulatorów w instalacjach fotowoltaicznych.

MPPT jest w stanie wyciągnąć z paneli fotowoltaicznych tyle mocy, ile tylko się da, co wpływa na wydajność całej instalacji. W szczególności jeżeli nasze moduły mają wyższe napięcie.

Regulatory MPPT są projektowane do pracy w systemach fotowoltaicznych, gdzie mają za zadanie kontrolować proces ładowania akumulatorów chroniąc je przed przeładowaniem.

Dzięki zastosowaniu specjalnego algorytmu śledzącego MPPT regulatory OSC TBS Electronics prowadzą do uzyskania przez cały system od 20% do 30% więcej mocy.

Regulatory MPPT potrafią wyszukiwać najlepszy punkt mocy, a więc najlepsze napięcie i prąd w danej chwili, aby uzyskać jak największą moc modułu fotowoltaicznego.

W uproszczeniu, regulatory PWM marnują nadmiarową moc, a MPPT ją wykorzystuje.

Poniższy obraz przedstawia typowy wykres panelu fotowoltaicznego. Na czerwono dodano przeskalowany wykres przedstawiający wygenerowana moc (mnożenie I i V) tego samego panelu fotowoltaicznego, łącznie z maksymalnym punktem mocy Pmax:

 

 

Niebieski obszar na powyższym wykresie (P) reprezentuje typowy obszar roboczy tradycyjnego regulatora ładowania słonecznego typu PWM.

Jak widać, Pmax (MPPT) jest wyższe niż AP (PWM)
Szybka i wydajna technologia MPPT zastosowana w produktach Omnicharge Solar zapewnia ciągle śledzenie maksymalnego punktu mocy.

Ma to na celu zapewnienie, ze zawsze działa przy maksymalnej mocy układu fotowoltaicznego, która może zmieniać się w sposób
ciągły w zależności od poziomu napromieniowania słonecznego, częściowego zacienienia (powodującego więcej niż jeden punkt Pmax) wreszcie temperatury układu fotowoltaicznego.
Ogólnie rzecz biorąc, dlatego dobrze zaprojektowany regulator ładowania słonecznego MPPT zazwyczaj uzyska o 15-25% więcej mocy z układu fotowoltaicznego w porównaniu z tradycyjnymi ładowarkami słonecznymi typu PWM

 

Zobacz również porównanie dwóch tańszych regulatorów PWM i MPPT:

 

 

Na rynku jest sporo regulatorów, tańsze, droższe. Ba, nawet są takie co udają że są MPPT a są jednak regulatorami PWM.

Warto pamiętać, że wyższa cena z czegoś wynika.

Czasem warto dodać 50zł czy 100zł i zakupić dobry jakościowo regulator, który „wyciśnie” cała energię z paneli a także nie zepsuje się za szybko.

Chciałbym Wam przedstawić regulatory ładowania MPPT firmy TBS Electronics.

TBS Electronics nie jest znana w Polsce, to niewielka Holenderska firma, która w swoim portfolio ma kilka ciekawych urządzeń. Są to m.in. regulatory MPPT.

Regulatory MPPT TBS to seria OCS  (skrót do Solar Omnicharge Solar).

Te świetne regulatory są wyposażone w moduł Bluetooth i dzięki temu możemy je w pełni konfigurować oraz odczytywać bieżące parametry ładowania i przeglądać statystyczne dane.

Moduły występują w kilku wariantach prądowych.

• 20A
• 30A
• 50A
• 60A
• 70A

 

 

Mogą być zasilane napięciem z PV do 100V (napięcie modułów bez obciążenia tzw. jałowe).

Zakres działania MPPT wynosi od Napięcie baterii+2V (np 12V+2V=14V) do 75V.

Regulatory 20A, 30A i 50A obsługują akumulatory o napięciu 12V lub 24V.

W modelach 60A i 70A do wyboru akumulatory o napięciu 12V, 24V, 36V, 48V.

OCS automatycznie wykryje napięcie akumulatora i dostosuje parametry ładowania.

 

Jaki regulator wybrać do panela o mocy do 300W?

Na wstępie pamiętaj że panel „300W” mało kiedy da taką moc. Muszą być idealne warunki nasłonecznienia, kąt położenia względem słońca oraz temperatura. Realnie z „300” wyciśnie się do 250W.

Mając jeden moduł 300W można wybrać regulator 20A.

Przy zastosowaniu jednego akumulatora 12V to wystarczy.

W specyfikacji co prawda mamy informację że moc PV do 260W, ale podczas testów udało się wycisnąć nawet 280W.

Tak jak już wspomniałem wcześniej z 300W będziemy mieć realnie do ~250W.

Jednak, jakbyśmy mieli dwa akumulatory połączone szeregowo w celu uzyskania napięcia 24V to moc z PV może być już na poziomie 520W.

 

Jaki regulator wybrać do panela o mocy do 400W-450W?

Podobna zasada jak wyżej, wybrać musisz już wersję 30A.

Oczywiście, można wybrać i 50A. Jednak jak nie planuje się rozbudowy instalacji to nie ma sensu wydawać większej kwoty na regulator z którego potencjału się nie skorzysta.

W wersji 30A przy 12V mamy wg specyfikacji 400W (realnie więcej).

 

Dlaczego warto wybrać dobry regulator solarny MPPT, a dokładnie OCS TBS?

Najważniejsze cechy regulatora to:

• Bardzo szybkie śledzenie maksymalnego punktu mocy (MPPT), które zapewnia najbardziej efektywne wykorzystanie energii słonecznej do ładowania podłączonych akumulatorów.
• Zdefiniowane, inteligentne programy ładowania akumulatorów. Do wyboru są AGM, żelowy (GEL), mokrego (z płynnym elektrolitem), litowego (LFP – LiFePO4) oraz możliwość ustawienia własnego programu,
• Monitorowanie i konfiguracja poprzez Aplikacja mobilna Dashboard (dostępna na iOS i Android),
• Wysoce wydajna konstrukcja z pasywnym chłodzeniem (bez wentylatora),
• Automatyczne wykrywanie napięcia akumulatora,
• Wejście czujnika temperatury akumulatora (opcja dla 20, 30, 50A, standard dla 60A i 70A),
• Przechowywanie danych historycznych do 300 dni,
• Pełna ochrona przed: akumulatorem odwrotna polaryzacja, odwrotna polaryzacja PV, zwarcia, przerwa w obwodzie akumulatora i przegrzanie kontrolera ładowania,
• Odłączany wyświetlacz informacyjny (tylko OCS150-60 i 250-70).

 

Połączenie z regulatorem przez Bluetooth i aplikacja

Dzięki aplikacji możemy podejrzeć jakie są parametry ładowania, ile mocy mamy z PV.

W aplikacji widzimy coś takiego:

Na początek podstawowe informacje, moc z PV, napięcie, prąd. Następnie napięcie akumulatora, jakim prądem jest ładowany.

 

Dane statystyczne:

 

Wybór typu akumulatora (można wybrać też przez przycisk w regulatorze, aplikacja niepotrzebna)

 

 

 

Ustawienia ładowania:

 

 

 

 

Oraz ogólne informacje:

 

 

Wszystko, chociaż w języku angielskim jest przejrzyste i łatwo się „połapać”.

 

Ponadto, jeżeli posiadamy akumulatory ołowiowo-kwasowe (czyli wszystkie AGM, GEL, z płynnym elektrolitem) to po wybraniu ustawień własnych „Custom Lead” mamy więcej możliwości ustawień w porównaniu do „Custom Lithium”.

W regulatorze możemy ustawić nie tylko podstawowe parametry ładowania jakim jest napięcie forsujące i podtrzymujące ale również pojawia się opcja cyklicznego odświeżania akumulatora.

Możemy tutaj ustawić wyższe niż standardowo napięcie wysycania i co ile dni ma się to odbywać oraz przez jaki czas.

Dodatkowo, jeżeli podłączymy czujnik temperatury nasz regulator może obniżyć lub podwyższyć napięcie ładowania względem temperatury (jak za ciepło to obniża, jak za zimno to podwyższa).

Naprawdę jest to świetna opcja w regulatorze, gdzie dopasujemy niemalże wszystkie parametry ładowania do konkretnego akumulatora i sposobie wykorzystania.

 

 

Zobacz prezentację regulatora 50A

 

Prezentacja, test wersji OCS TBS 20A