Мини электростанция на даче осень 2014

Снова пришла осень, середина календаря на дворе, последние теплые и солнечные деньки, дальше обещают падение до нуля. В общем думаю надо отписаться как себя чувствует моя электростанция. Если кто читал последние статьи, то особых изменений нет. Разве что для двух солнечных батарей сделан новый деревянный каркас и установил их на крыше по выше, чтобы зимой снегом не заваливало. Наклон сделал зимний, они с лета в таком положении, летом и так солнца с избытком. Перекрывал крышу поликарбонатом и заодно солнечные панели как хотел поставил, а то раньше прямо на крыше стояли с подпорками из палок с обратной стороны и прикрученные на саморезы. Вот что получилось.

Раньше было вот так, это фото с прошлой зимы.

>

А теперь поднял по выше и сделал крепкий каркас

>

Потребление суточное не изменилось, так и кушаем по 300-400ватт в сутки, качаем иногда воду насосом, включаю болгарку маленькую, шуруповерт заряжаю. А из мелочи свет, телевизор и зарядники можно сказать работают круглосуточно. Зарядники четыре штуки на планшеты и роутер+ телефоны. Свет общей мощностью 15ватт/ч, и телевизор 15ватт/ч. Две панели по 100ватт и аккумулятор на 40А/ч с этим и сейчас справляются отлично.

А теперь про аккумуляторы

Но как оказалось не зря я потратился. Как ни странно с lifepo4 энергии хватает всегда. В прошлый год было три автомобильных аккумулятора по 60А/ч, но уже осенью они не успевали полностью заряжаться. Погода началось с переменной облачностью, дождливая и пасмурные дни, как сейчас, пришлось ставить на помощь ветрогенератор, а потом и второй. Но все равно аккумуляторы часто по не-скольку дней в полу-разряженном состоянии плавали, и бывало что напряжение падало до 10-ти вольт. А как наверно все знают что это медленная смерть для свинца. В общем переживал за аккумуляторы, но электроэнергия нужна, поэтому приходилось брать ее даже с полностью разряженных, особенно зимой. В итоге к весне емкости в них осталось на троих ампер 20 всего вместо 180.

Новый аккумулятор ведет себя совсем иначе. Во-первых он почему-то берет больше энергии от контроллера. Свинцовые аккумуляторы брали максимум 12А с контроллера, а lifepo4 берет до 14А. Я так понимаю что это из-за низкого сопротивления ячеек. Так-же заряжается он очень быстро так как на протяжении всей зарядки от контроллера берет весь ток, который имеется. А свинец только по началу весь ток берет, потом напряжение быстро достигает 14 вольт и начинается падение тока зарядки.

Особенно разница видна когда солнце показывается на короткое время. Lifepo4 тут-же кушает весь ток и быстренько пополняет емкость. А свинцовый аккумулятор ведет себя совсем иначе, и если весь день не было солнца, то проглянувшее солнце на полчаса или час особо энергии не добавляет, если только в полностью разряженный. Бывает думаешь, солнце светило целых два часа и должно влиться около 150 ватт энергии, а она почему-то к вечеру кончается.

С lifepo4 совсем не так, в этом году даже ветрогенераторы пока не ставил. Высаживал до срабатывания платы защиты только один раз, когда три дня не-было солнца. И за него не переживаешь так-как ему по-фигу на недозаряд и прочее, ему даже лучше если он в полу-разряженном состоянии. Даже когда солнце всего на чуть чуть показывается аккумулятор заряжается заметно быстрее чем свинец.

Раз уж начал писать, то объясню почему такая разница. Дело в том что в процессе заряда у свинцового аккумулятора падает сопротивление и при 14 вольт он заряжается не менее 8 часов, что и рекомендовано при заряде постоянным напряжением. Можно и быстрее зарядить, но для этого надо поднять напряжение до 16-17вольт, при этом аккумулятор начнет активно кипеть, нагреваться, и если так делать то пластины быстро разрушатся и вода быстро выкипит. Вообще аккумулятор при 14 вольт заряжается только до 80%, полная зарядка достигается при 16 вольт и малым током чтобы не кипел. Так советуют делать сами производители для продления срока службы, периодически до-заряжать аккумулятор малым током до 16 вольт.

В автомобиле напряжение 14 вольт и это нормально, но аккумулятор там никогда не разряжается сильно и тут-же заряжается, поэтому работает от года и более. Но если хоть раз забыть выключить фары на ночь, то можно сказать что аккумулятор потерян, даже зарядка зарядным устройством не поможет, через несколько дней он будет плохо крутить статор и придется его менять. А в ветро солнечных системах недозаряд и глубокие разряды это норма, поэтому автомобильные аккумуляторы быстро теряют емкость. Для таких условий лучше тяговые свинцовые аккумуляторы, так как там более толстые пластины немного иной конструкции.

У lifepo4 сопротивление очень низкое практически на всем пути заряда-разряда, по-этому его можно полностью зарядить даже за час, лиж бы мощности источника электроэнергии хватило. Соответственно и КПД заряда намного выше чем у свинца. Свинец как минимум 8 часов заряжать надо и в конце гонять на малом токе. Пытаться заряжать большим током не получится так как по мере заряда ток будет падать и не важно что солнце светит на всю яркость, лишняя энергия просто ограничиваться контроллером чтобы аккумулятор не начал кипеть. При этом куча энергии просто не используется, а та что входит еще теряется на сопротивлении.

Пример куда девается энергия в свинцовом аккумуляторе. При заряде напряжение аккумулятора подскакивает и скажем кушал он целый час ток 10А при напряжении 14вольт. И если отключить зарядку, то напряжение сразу упадет до 13в или еще меньше, и если включить потребитель с током потребления в 10А, то напряжение просядет еще как минимум на 0,5вольта, и того будет напряжение при разряде 12,5вольт и продолжит падать, что это значит. Мы заряжали аккумулятор током 10А в течении часа напряжение 14 вольт, значит вошло 10*14=140ватт энергии, а получили обратно 10*12,5=125 ватт энергии. То-есть потеряли грубо говоря 10%, но если учесть падение напряжения при разряде, то КПД будет еще меньше. А если ток разряда еще поднять, то КПД станет еще хуже.

У lifepo4 даже при больших токах разряда напряжение проседает на десятые вольта, по-этому КПД очень высокий 96-99%. При заряде так-же и он до конца заряда потребляет весь ток который есть, поэтому вся энергия солнца в него вливается. По сути у меня нет перебоев сейчас только потому что я получаю больше энергии из-за КПД и умении аккумулятора быстро заряжаться. А если бы я купил свинец, то опять недозаряд по не-скольку дней и глубокие разряды убили бы аккумуляторы за зиму и весной опять пришлось бы покупать новые, так как у этих бы емкость совсем упала.

Но хоть lifepo4 не боится разряда и имеет низкое сопротивление и у него есть свои болячки, которые могут разом убить ячейки и батарея умрет. Проблема это дисбаланс ячеек и если какую-то ячейку упустить и она перезарядится или разрядится больше положенного, то она уже не жилец. Поэтому без платы защиты (БМС) лучше аккумулятор не эксплуатировать. В БМС встроены балансиры, которые через резисторы сжигают лишнюю энергию с ячеек, таким образом их балансируя. Обычно при 3.6 вольт на ячейке включается балансир и держит ячейку пока другие не догонят. Балансировка включается только в конце заряда, поэтому если аккумулятор редко до конца заряжается, то ячейки могут разбалансироваться и какаета из них может резко убегать вперед при разряде выше 3,6 вольт. БМС за этим следит и если что, то отключает аккумулятор. Особенно дисбаланс наблюдается если от аккумулятора брать токи в 1С и более.

Дисбаланс ячеек вызван их разным сопротивлением, так как абсолютно одинаковых ячеек нет, особенно если их делали китайцы. По-этому из-за дисбаланса может часто срабатывать защита и аккумулятор не будет полностью заряжаться и разряжаться, так-как какие-то ячейки еще не зарядились, а другие уже полные, и при разряде также, какие-то уже сели до 2вольта, а в других еще есть энергия, но плата защиты срабатывает отключая аккумулятор. Выход здесь один, это качественные ячейки с одинаковым внутренним сопротивлением, или дополнительно ставить мощные балансиры, чтобы при полном заряде ячейки быстро выравнивались и защита не срабатывала.

Ну и на последок фото моего электрощитка и аккумулятора. Ячейки lifepo4 там китайские, заказанные на алиэкспресс. Единственное что я сделал неправильно при сборке аккумулятора, это соединил ячейки через провода, а не напрямую шины на болтики или спайку. Провода добавляют сопротивление, но так делалось с расчетом что можно будет добавлять еще ячейки без разборки аккумулятора, просто подсоединить новые ячейки на болты в крышке, и положить их сверху на старые ячейки. В этот ящик должно войти еще 8шт, но пока емкости в 40А/ч хватает.

>

>

Вообще я думаю больше чем на пару дней емкость аккумуляторов смысла ставить нет. С весны по осень солнце каждый день и остальная емкость не будет использоваться так-как каждый день аккумуляторы будут полностью заряжаться. Лучше нарастить мощность солнечных панелей, чтобы за солнечный день могли полностью заряжать аккумулятор. А недельный запас не выгоден, аккумуляторы дорогие, а свинцовые при таком запасе емкости будут недозарежаться и тут лучше купить бензогенератор, которым под-заряжать аккумуляторы в отсутствии солнца, так и дешевле и аккумуляторы дольше проживут.