Последние записи
В контакте

Питание от "постоянки" DC 220v

Пользуясь автономной ветро-солнечной электростанцией, собранной по классической схеме (СБ + ВГ + контроллеры + аккумуляторы + инвертор) часто задумываюсь сколько вообще приходящей энергии от ветра и солнца тратится впустую, - выделяется теплом на различных преобразователях.



Типичная цепочка потерь обычно такая; КПД контроллера обычно высокий, но тоже греется при большом проходящем токе, пускай будет 99%, КПД аккумуляторов около 90%, КПД инвертора 85%. Получается если смотреть телевизор с потреблением 100 ватт*ч, нам нужно чтобы наша автономная электростанция вырабатывала 100 ватт + 1% + 10% + 15% + = 66%, 100+26%=126 ватт*ч. Но это ещё не все потери, есть потери в проводах и они очень заметны когда по ним пропускают большой ток. Но будем считать что сечения проводов подобраны правильно и потери не более 2-3%. Тогда получается что в среднем 30% энергии сгорает впустую, но это средний уровень потерь, он может быть гораздо больше если нагрузки возрастут до 1-2кВт.

При большой потребляемой мощности падает КПД аккумулятора, инвертора, в проводах возрастают потери и в общем весь КПД системы подающей ток до конечного потребителя (устройства) может быть всего 60% и даже 50%. Но грубо говоря потери в среднем 30%, это значит что систему нужно строить на 30% больше и дороже, а это очень чувствительно. А так-же цепочка из преобразователей понижает надёжность всей системы, так-как сломаться может контроллер или инвертор.Особенно много энергии теряется на инверторе, в среднем 15-20%, и невольно напрашивается мысль о исключении из системы этого дорогова устройства.

Как вариант можно перейти на питание от постоянного напряжения 12 вольт, 24 вольта, или 48 вольт. Под эти напряжения есть масса готовых устройств и адаптеров питания, особенно для 12 вольт. Есть любая бытовая электроника (телевизоры, холодильники, электрочайники и пр.). Но от 12 вольт не запитать электо-инструмент, насос, стиральную машину, микроволновку, и пр., так-как они не рассчитаны на это, да и от 48 вольт тоже работать не будут. А такие мощные потребители энергии трудно и дорого заменить на работающие от 12 вольт. Проще на самом деле тогда построить систему на 30% мощнее и пользоваться уже имеющимися устройствами.

Но можно перейти на питание от постоянного напряжения 220 вольт

Это избавит от инвертора, но многие приборы от "постоянки" запустить не получится. Это любые устройства на асинхронных двигателях, так-как им нужно переменное напряжение с чистой синусоидой и частотой 50Гц. По-этому насосы и холодильник скорее всего не заработают. Но есть насосы и холодильники, которые могут питаться от постоянного напряжения, и это указано в тех-паспорте.

Так-же любые приборы содержащие импульсные блоки питания тоже могут питаться от постоянного напряжения. Электро-инструмент с коллекторными двигателями тоже без проблем работает от постоянного напряжения. Лампочки освещения тоже в основном работают от постоянного напряжения. От "постоянки" заработает чайник, электо-плитка, и бытовая техника с коллекторными электродвигателями.

При переходе на постоянное напряжение DC 220v мы избавляемся от инвертора, и вся электростанция станет на 20% дешевле расчётной, а это очень прилично на начальном этапе вложения денег на свою автономную электростанцию. Так-же плюс к надёжности системы и безотказности. И экономия на самой стоимости инвертора, так-как хороший преобразователь стоит 15-20 т.руб. Общая экономия с учётом цены инвертора будет очень существенна. Так-же экономия на сечении проводов тоже будет заметна, так-как чтобы передать на 10 метров 1кВт энергии при 12 вольт, нужны провода сечением 30-40кв., а при 220 вольт достаточно 2.5кв.

Но есть и много минусов. Во-первых трудно найти контроллеры заряда для солнечных панелей и ветряков на напряжение 220 вольт, и они очень дорогие. Но эти контроллеры выпускаются на большую мощность и в принципе стоят своих денег, хотя они реально дороже чем контроллеры на 12/24/48/96 вольт аналогичной мощности.

Кроме того аккумуляторов понадобится 18шт, и есть проблема в разбалансировке аккумуляторов между собой. Проблема разбалансировки аккумуляторов не так актуальна если все аккумуляторы одной ёмкости, и из одной партии, и эти АКБ качественные. Так-же дисбаланс можно устранить соединив все АКБ параллельно и зарядить до 100%. Можно использовать балансиры, но балансиры для 12 вольт АКБ достаточно редкие устройства, но при желании их можно найти.

Собственно сам дисбаланс это когда напряжение АКБ в цепочке разное. При полном заряде, когда общее напряжение АКБ (14*18=252) вольта, на отдельных аккумуляторах может быть не 14 вольт, а больше или меньше, и если больше, то аккумулятор в цепочке перезаряжается. Так-же и при разряде какие,то АКБ разряжаются глубже и теряют ёмкость быстрее, а далее этот процесс усугубляется. И в итоге попорченные АКБ быстро теряют ёмкость, и портят другие АКБ в цепочке, и от этого быстро умирают все 18 шт аккумуляторов. К слову сказать те-же проблемы, но в меньшей степени у систем 24/48 вольт. И только у системы на 12 вольт нет проблем с этим, и аккумуляторы параллельно можно соединять любой ёмкости, они друг другу не мешают.

Вывод: В общем питаться от постоянного напряжения 220 вольт можно, и можно обойтись без инвертора, но придётся ограничивать себя в каких-то электроприборах, которые не могут работать от " постоянки". Но в целом грубо говоря 80% современных приборов могут работать от постоянного напряжения и это указано в тех-паспорте. Правда этот параметр часто не пишут явно, так-как питание от постоянного напряжения большая редкость, но эту информацию можно уточнить у производителя.

А для питания маломощной электроники можно строить систему на 12 вольт и не использовать инвертор. Обычно мелкая электроника через зарядные устройства питается от напряжения 12 вольт, и 5 вольт. И нет смысла из 12 вольт напряжения аккумуляторов с помощью инвертора делать 220 вольт, а потом снова понижать до 12 вольт, так-как от 12 вольт электронику как в автомобиле можно питать сразу. А для устройств на 5 вольт можно использовать DC-DC преобразователи которые из 12/24 вольта делают 5 вольт (автомобильные зарядные устройства).