Witam szacowne grono !!!
Po pokaźnej lekturze forum i odnalezieniu wielu interesujących wątków postanowiłem przedstawić mój solarny ponton.
Jestem pomysłodawcą i wykonawcą wszystkich zastosowanych rozwiązań.
Sprzęt :
- ponton Excursion 5
- silnik elektryczny Intex 68631 420W 12V maksymizer
- akumulator Divine F5 100Ah 12V
- sterownik MPPT tracer 3210A
- panele polikrystaliczne 4 szt. o łącznej mocy 380W
Wydajność zestawu jest wystarczająca do wielodniowego pływania bez konieczności doładowywania zewnętrznego akumulatora.
Szczegóły napędu i konstrukcji
1. Sprawność zestawu paneli PVParametry techniczne podawane na panelach dotyczą warunków idealnych i są czysto teoretyczne, nigdy nieosiągalne w warunkach normalnej pracy.
Nominalna moc modułu podawana przez producenta jest mocą zmierzoną w tzw. warunkach STC (Standard Test Conditions). Warunki STC, w których sprawdzane są standardowo właściwości paneli fotowoltaicznych, to temperatura 25 st. C. oraz nasłonecznienie 1000 W/m2.
Sprawność ogniw fotowoltaicznych z krzemu monokrystalicznego kształtuje się obecnie na poziomie od 14% do 17% (moc uzyskanej energii elektrycznej do mocy promieniowania )
Sprawność ogniwa zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury; to zjawisko można zminimalizować poprzez zapewnienie dobrej wentylacji. Bez wentylacji straty są o 5% mniejsze niż z wentylacją. Przy wysokich temperaturach można założyć 0,5% zmniejszenie sprawności na 1°C. Wg badań, jeżeli temperatura ogniwa podwyższy się z 25°C do 55°C to spadnie sprawność o ok. 15%.
W Polsce jest dość daleko do równika i słońce nigdy nie jest w zenicie z tego też powodu najwyższa zarejestrowana moc mojego zestawu teoretycznie 380W wynosiła zaledwie 272W.
Napięcie pracy paneli teoretycznie 12V, jest dużo wyższe i wynosi około 17-19V w punkcie tzw. mocy maksymalnej.
W zależności od tego w jaki sposób pozyskujemy energię z paneli możemy zyskać lub stracić od 10 do 24 % energii, używamy do tego dwóch metod :
1. metoda PWM - regulator ładowania zmniejsza napięcie PV z 17V do aktualnego napięcia akumulatora 11-13V różnica zamieniana jest na ciepło i tracimy energię
2. metoda PWM MPPT -ta metoda nie traci energii (sprawność powyżej 98%) i polega na transferze energii z obwodu PV do obwodu akumulatora wg wzoru U_pv * I_pv = U_ak * I_ak
Co oznacza że na obwodzie ładowania akumulatora zmniejszenie napięcia będzie skutkowało wzrostem prądu ładowania.
Oto kilka zarejestrowanych punktów pracy regulatora MPPT
U solar U akumulator U obciążenie I solar I akumulator I obciążenie moc solar prąd MPPT zysk mocy wzrost mocy
17,3 11,9 11,7 3,7 5,0 10,4 64,0 5,4 19,6 23%
16,3 11,8 11,8 6,4 -6,2 16,9 104,3 8,8 28,2 21%
16,7 11,8 11,8 7,1 -8,4 18,9 118,6 10,0 34,1 22%
16,6 11,7 11,7 7,2 -5,7 18,0 119,5 10,2 34,6 22%
16,6 11,8 11,7 7,3 -8,0 19,4 121,2 10,3 34,3 22%
16,7 11,8 11,8 7,7 -6,8 19,5 128,6 10,9 37,0 22%
15,9 11,8 11,7 9,0 -5,4 19,2 143,1 12,1 36,2 20%
16,6 11,7 11,7 8,8 -7,9 13,0 146,1 12,5 42,3 22%
15,3 12,7 12,7 11,7 -1,1 13,0 179,0 14,1 29,8 14%
15,1 12,7 12,7 12,3 -0,6 12,6 185,7 14,6 28,9 13%
15,3 12,5 0,0 13,2 16,3 0,0 202,0 16,2 36,2 15%
Zwykły regulator PWM kosztuje do 150 pln ( czasami oznaczony jest jako MPPT), prawdziwe MPPT to koszt powyżej 400 zł
2. Zasady pracy zestawu PV-MPPT-Akumulator-SilnikWszystkie 4 panele połączone są równolegle złączami 60A
https://www.laro.com.pl/index.php5/skle ... 5_wys/5697 , które uniemożliwiają błędną biegunowość , aby pozbyć się prądów wstecznych
każdy panel ma diodę prostowniczą. Cała energia gwiazdowa spływa do regulatora MPPT przez miernik mocy.
Do paneli PV oprócz promieniowania bezpośredniego dociera także promieniowanie odbite i rozproszone i nie są to wartości śladowe
https://www.google.pl/search?q=panele+r ... 0GImKE7KxM:
Ładowanie w ciągu dnia jest zawsze !!!
Nie widziałem jeszcze mniejszego prądu niż 2A , przy poziomie widocznego cienia jest to 3-4A oczywiście na opisywanym zestawie 380W
Miernik mocy solarnej
Oprócz napięcia, prądu i aktualnej mocy mierzy on także przekazana energię w Wh , co będzie wykorzystane w ocenie średniego zachmurzenia i planie dziennym zasilania (kalkulator wyprawy).
Dwoma przewodami panele podłączone są do sterownika MPPT Tracer 3210A
http://www.modernhome.pl/product-pol-44 ... A-30A.html o mocy maksymalnej podłączonych 390W
Do regulatora podłączony jest wyświetlacz MT-50
http://www.modernhome.pl/product-pol-41 ... MT-50.html który służy do łatwego ustawiania parametrów i monitorowania pracy regulatora.
Regulator ma wiele użytecznych funkcji z czego najważniejszą jest odłączenie rozładowanego akumulatora co nie pozwala na jego silne zasiarczenie ( poziom napięcia 10,8V).
Dodatkowy miernik bilansu prądowego pokazuje jaki aktualnie prąd płynie z akumulatora i w którą stronę (znak +/-) na załączonym zdjęciu jest to - 0,08A czy rozładowywanie z takim prądem.
Całość jest zintegrowana z obudowanym akumulatorem , którego obudowa posiada jeszcze woltomierze cyfrowe napięcia akumulatora i zasilania z PV oraz dwa amperomierze analogowe prądu PV i prądu na silnik.
Dodatkowa kompas którego wskazania nie zależą od instalacji.
Obudowa akumulatora posiada 2 pary "klem" do podłączenia silnika z przodu i z tyłu , jedna jako wyjście z regulatora i druga bezpośrednio z akumulatora na wypadek awarii czegokolwiek.
Zestaw PV po obróbce w MPPT w pełnym słońcu przy długich dniach daje ponad 20A , jak pewno wiemy prawidłowy prąd ładowania akumulatora to 0,1C czy 10A dla użytej pojemności 100Ah.
Szybkie ładowarki akumulatorów pracują z prądem 0,25C więc uznałem że moje ładowanie może być też czasami szybkie.
Monitoring pracy układu solarnego po lewej stronie napięcie i prąd z PV, w środkowej części to co zrobił z tego sterownik MPPT zamiana prądu z 17A na 22
, po prawj stronie zera - silnik nie jest właczony.
Po załączeniu wszystkiego regulator szuka punktu mocy maksymalnej podłączonych paneli , widać co robi trwa to do 2-3 minut , ciekawe ze potrafi odróżnić zmianę natężenia promieniowania wynikająca z wędrówki chmur oraz taką która wynika z cienia drzew i w tym przypadku szuka ponownie najlepszych ustawień.
W niczym to nie przeszkadza ale nie wiadomo jakie tam algorytmy hulają nie znalazłem nigdzie opisu, ale miło że coś myśli za nas czasami
.
Jeśli silnik napędu nie jest włączony cały ten prąd leci na ładowanie akumulatora i może to być do wartości 0,2C. Regulator poza przemianą energii ogranicza prąd ładowania kiedy akumulator jest naładowany i nie pozwala zagotować elektrolitu. Stwierdzam że ładowanie prądem 0,2C nie skutkuje niczym złym, czego dowodem jest normalna temperatura akumulatora. Na początku w takim przypadku kładłem coś małego na panel jakiś portfel czy kubek aby ograniczyć prąd ładowania ale nie ma to większego sensu podobnie jak budowanie automatu który by tego pilnował.
Zasada pracy całego zestawu jest jedna :
Prąd z PV zasila akumulator i podłączony do niego silnik , jeśli silnik pobiera mniej prądu niż dają PV ładowany jest akumulator , jeśli silnik pobiera więcej prądu niż dają aktualnie PV brakujący prąd pobierany jest z akumulatora , wszystko to doskonale widać w każdym momencie.
Cała ewentualna regulacja to zmiana biegów . Przy średnim niedoważeniu 5A akumulator jest w stanie pokryć zapotrzebowanie przez 20 godzin.
Przed planowanym postojem warto rozładować nieco akumulator płynąć na 4 lub 5 biegu , bo zostanie od doładowany całym prądem z PV w czasie postoju.
Działa to wszystko perfekcyjnie bez problemu można tez zasilać ładowanie telefonów , kamerki dziobowej czy przenośnego głośnika z portów USB, do nocnej jazdy podłączone ne są dwa reflektory z żarówkami LED H4 sterowane one są również osobnym regulatorem PWM.
Przygotowana zawsze w czasie pływania do natychmiastowego użycia jest również pompa elektryczna powietrza.
Silnik 40LBS pobiera maksymalnie na 5 biegu zależnie od napięcia akumulatora od 28 do 33 A zabezpieczony jest bezpiecznikiem automatycznym 50A,
Dwa słowa nalezą się układowi maksymizera , temat przypomina mi trochę magentyzer na przewody paliwowe , jest wiele opinii i bardzo mało potwierdzonych badań.
Niewątpliwą zaletą jest płynna (bez wypalania styków przełącznika zmiany biegów) a nie skokowa regulacja prędkości obrotowej, z zyskiem energetycznym można się zgodzić tylko wtedy kiedy do ograniczenia mocy służą elementy oporowe a nie regulator wypełnienia impulsów który steruje tym urządzeniem.
Inne urządzenia elektryczne takie jak stacja pogody z czujnikami (północ ustawiona w kierunku jazdy) zasilana jest z baterii.
3. Kalkulator zasilania dla konkretnej trasyCałe opomiarowanie służy tylko do sprawdzenia tego co się dzieje i czy jest to zgodne z planem.
Pływamy aby podziwiać piękno natury a nie zachwycać się amperami ze słońca.
Aby było tak pięknie zrobiłem specjalny kalkulator w Excelu do naszego pojazdu i sprawdzam na co nas będzie stać na konkretnej trasie.
Jak dotychczas starujemy i lądujemy w tym samym miejscu , zataczając jakąś trasę kulistą należy wybrać kierunek w lewo lub w prawo.
Wpływ na to ma prognoza pogody czyli kierunek wiatru (tak aby pomagał) kształt brzegu , miejsca postojowe itp.
Ekran kalkulatora z niedoszłej wyprawy na Bałtyk planowanej na 7 lipca 2017 , aby był czytelny trzeba kliknąć na obrazek.
Re: Słoneczne zasilanie do pływadeł.
Postprzez rawa » 18 sierpnia 2017, o 11:37
Podsumowanie 2 letnich doświadczeń z zasilaniem solarnym na wodzie
Sprzęt :
- ponton Exursion 5 (waga z ładunkiem około 330kg)
- silnik elektryczny Intex 68631 420W 12V maksymizer
- akumulator Divine F5 100Ah 12V
- sterownik MPPT tracer 3210A
- panele polikrystaliczne 4 szt. o łącznej mocy 380W
Wydajność zestawu jest wystarczająca do wielodniowego pływania bez konieczności doładowywania zewnętrznego akumulatora.
1. Sprawność zestawu paneli PV
2. Zasady pracy zestawu PV-MPPT-Akumulator-Silnik
3. Kalkulator zasilania dla konkretnej trasy
4. Za i przeciw zasilania solarnego
3. Kalkulator zasilania dla konkretnej trasy
Całe opomiarowanie służy tylko do sprawdzenia tego co się dzieje i czy jest to zgodne z planem.
Pływamy aby podziwiać piękno natury a nie zachwycać się amperami ze słońca.
Aby było tak pięknie zrobiłem specjalny kalkulator w Excelu do naszego pojazdu i sprawdzam na co nas będzie stać na konkretnej trasie.
Jak dotychczas starujemy i lądujemy w tym samym miejscu , zataczając jakąś trasę kulistą należy wybrać kierunek w lewo lub w prawo.
Wpływ na to ma prognoza pogody czyli kierunek wiatru (tak aby pomagał) kształt brzegu , miejsca postojowe itp.
Ekran kalkulatora z niedoszłej wyprawy na Bałtyk planowanej na 7 lipca 2017 , aby był czytelny trzeba kliknąć na obrazek
Obrazek
Możliwe do wprowadzenia dane w lewym module trasa i warunki w komórkach z niebieskim tłem
Wprowadzamy datę i godzinę startu z menu rozwijalnego wybieramy miejscowość ( wprowadziłem 5000 miejscowości w Polsce ) i widać jak niesamowite miejscowości są na liście , również takie gdzie oprócz studni nikt tam innej wody nie widział
Czy warto to robić tak dokładnie ?
Różnica ruchu słońca w różnych miejscach w Polsce dochodzi do 36 minut.
Natychmiast po tym uaktualniają się wszystkie dane kalkulatora , w tym przypadku współrzędne geograficzne wybranego miejsca, wschód i zachód dla wybranej daty w tym miejscu, godzina górowania słońca i wiele innych przydatych dla mnie obliczeń (ciemnozielone tło oznacza wyliczenia kalkulatora)
Do wprowadzenia w tym module jest jeszcze dystans w km , % słonecznego nieba z prognoz pogody i planowana średnia praca silnika na wybranym biegu.
Najciekawsze rzeczy są w tabelce wyniki trasy , ponieważ opis parametrów jest dość dokładny nie będą go tu przytaczał.
Odpowiedzą na pytanie czy trasa jest do pokonania jest stan naładowania akumulatora po trasie.
Program szacuje możliwości pozyskania energii obliczając pozycje słońca dla każdej kolejnej minuty wybranego dnia , wybranego miejsca !!!! prawie jak w planowaniu trasy na Marsa
W środkowej części na jasnozielonym tle znajdują się parametry silnika - to musiało być zmierzone z natury i jednorazowo wprowadzone i nadal jest poprawiane jeśli wyniki wydaja się inne.
W module urządzenia mamy parametry napędu - również tutaj wprowadzenie zmiany skutkuje natychmiast w wynikach , można dopisać np drugi akumulator.
Zielona zakładka prognoza ładowania pozwala na natychmiastową ocenę zasobów energetycznych , generowany jest w niej plan energii po kolejnych godzinach pływania ( pierwszy wpis w przykładzie to godzina 8 .
Porównując ta tabelkę w wynikami miernika energii znamy wynik naszego planowania trasy , oceny zachmurzenia i zużycia energii na wybranym biegu.
W praktyce wysyłam na telefon kilka ekranów z różnymi prognozami zachmurzenia i kontrola bałaganu sprowadza się do porównania danych raz na godzinę
Wiemy czy idzie dobrze albo jesteśmy pod kreską zasilania, nie zdarzyło się nigdy abyśmy ukończyli trasę z mniej niż 50% naładowaniem akumulatora.
Stwierdzam że akumulator w tym zestawie mógłby być mniejszy 60-70Ah i pewnie kiedyś taki będzie po wymianie.
Nie planujemy wypraw w dni bez słońca, ale przeszkodą nie jest absolutnie częściowe zachmurzenie.
I w tych warunkach nie jest możliwy postój z powodu braku energii w czasie całodziennego pływania, nie wiem niestety jaki maksymalny zasięg ma ta maszyna.
Biorąc pod uwagę fakt jak różna jest sprawność napędu w funkcji prędkości (opory rosną do sześcianu) można powiedzieć że nigdy nie przestanie pływać w ciągu dnia jeśli tylko tego chcemy.
Przykład : Kołobrzeg 7 lipca / start 7 rano / dystans 40km / na 4 biegu / z 50% zachmurzeniem / pokonany zostanie po 10 godzinach bez kwadransa / zostanie w akumulatorze 20Ah /- bajka ? ależ skąd, tak by było.
Na automatycznie tworzonych wykresach widać jak powinno przebiegać ładowanie dla kolejnych godzin pływania i że zależy to od "wysokości" słońca.
Kalkulator też oblicza możliwości naładowania baterii po trasie z założenia jeśli pojazd stoi w nieosłoniętym miejscu, co miałoby duże znaczenie przy wyprawach wielodniowych.
Chciałbym dodać że nie jest to rozprawka teoretyczna, metody wzory i obliczenia mają ścisły związek z praktyką a prace nad nim trwały ponad 18 miesięcy.
Wszystkie rzeczy zaprojektowałem i wykonałem samodzielnie, wzory do obliczeń astronomicznych wymyślili już dawno.
Obliczenia automatycznie przechodzą na czas letni , osiągi w godzinie górowania są najlepsze z możliwych danego dnia jeśli nie ma chmur oczywiście.
Kalkulator działa on-line uaktualnia zmiany wynikające z upływającego czasu, co większego znaczenia nie ma, pływamy bez laptopa.
Można o tym dużo pisać ale i tak chyba mogłem zanudzić jeśli ktoś dotarł do tego miejsca
4. Za i przeciw zasilania solarnegoSzeroko pojętego kajakarstwa i wszystkich pływadełek wiatrowych temat napędu słonecznego nie dotyczy z definicji lub trudno sobie to wyobrazić.
Jest to alternatywa do jednostek dzisiaj elektrycznych które mogą zyskać paliwo prosto z nieba.
Czyli pierwszy wybór został już kiedyś dokonany - napęd elektryczny a nie spalinowy i ten trend będzie się pogłębiał, bo ekologia będzie coraz ważniejsza dla każdego, bo fotowoltanika jest coraz lepsza i tańsza, bo akumulatory rodem z samochodów hybrydowych będą też coraz bardziej dostępne, proste rozwiązania są na wyciągniecie reki dla każdego już dzisiaj.
Spalinowe wybory często wygrywały tylko dlatego, że elektryczne silniki nie maja zbiornika paliwa.
Wyczytałem jakiś czas temu na forum wędkarskim że najlepsze łowisko dla osoby mieszkającej nad dużym jeziorem jest na granicy zasięgu jego łodzi akumulatorowej i myśli nad dołożeniem drugiego małego kwasa.
Skorzystał z podpowiedzi że, za te same pieniądze co drugi nowy akumulator można kupić zestaw panel +regulator + przewody, który będzie ważył 5x mniej.
Skorzystał z porady i rozwiązanie się sprawdziło jak pisze ... ryba czasami nie bierze ale słońce ładuje zawsze i wraca bez obaw że dopłynie do domu, mała moc ogniwa nadrabiana jest wielogodzinnym ładowaniem na wodzie.
Jest z tym słońcem jakaś bariera, dla mnie dowodem na to jest fakt jak na nas patrzą praktycznie wszędzie, wtedy wszystkim się to podoba , ale widzą coś niezwykłego co można wyklepać w salonie miedzy meblami ( plakatu z napisem "nie dokarmiać zwierząt" nadal nie ma
)
Gdyby nie zamieszanie z cłem w EU i ograniczeniami w handlu międzynarodowym wszytko to co mamy dziś dostępne kosztowałoby o co najmniej 30% mniej.
Nowe opanowane technologie nie są wprowadzane do produkcji, bo lobby koncernów paliwowych to potęga niewyobrażalna i trzeba czekać aż zdechnie jak na upadek ZSRR.
Sprzęt jest bezpieczny, nie wybucha , nie pali się , nie psuje (80% sprawności po 20 latach) , minusem są jeszcze dziś stosunkowo duże wydatki, utrudnienia w transporcie (rozmiary) i że trzeba to wszystko gdzieś zawiesić.
Chciałem sprawdzić ile na tym można, i już wiem, i podoba mi się, i zachęcam wszystkich :m_:
pozdrawiam
Klapouchy.
Zbudowałeś urządzenie "z klocków". Zadziałało. Teraz może spróbuj zrozumieć jak ono działa...
