По
многочисленным просьбам трудящихся.
note: Woops ! Написано было ещё в декабре
Моему другу и напарнику по промальпинизму, рукастому и очень неленивому "САМОДЕЛКИНУ" посвящается.
(
а также в связи с открытием дачно-шашлычного сезона)
Если вы
добываете электричество не ради того, чтобы потешить свой исследовательский зуд или удивить окружающих, а с практической целью, то рано или поздно (лучше рано) Вы придете к схеме солнечная батарея - кислотный аккумулятор...
...
Однако немного истории.
В 1991 г. в НИИ мне с сослуживцем было поручено "содрать" (то бишь - разработать "с нуля") комплект
"Solar" для освещеня дач, бытовок и др. небольших помещений. Комплект производился в Швеции и включал в себя кислотный аккумулятор на 110 А*ч, блок управления с цифровой индикацией, "прибамбасы" типа таймер - диммер и, собственно солнечная батарея (всё вместе составляло минимальный комплект). Батарея - на поликристаллических солнечных элементах. Очень легкая. Размеры (примерно) 1,4 х 0,6 м. На холостом ходу (при хорошем солнечном освещении) выдавала более 18 V. Под нагрузкой в 3А "просаживалась" до 14,5 V.
Солнечные элементы были объеденены в группы, группы защищены обыкновенными диодами. Затенение небольшого участка в целом на работе солнечной батареи не сказывалось, затемнённый участок только начинал очень сильно нагреваться (
что не удивительно - источник ЭДС превращался в резистор:-)
Стоимость минимального комплекта тогда точно помню была 1100$. В комплект, помнится, ещё входили кое какие установочные изделия - светильники, выключатели провода большого сечения и т.п.
"Передирание" шло с некоторым скрипом. Интернета ещё не было, идентифицировать многие элементы не удалось. Об их функцональной нагрузке приходилось догадываться.
Вскрытие показало что
больной умер от вскрытия основной силовой электронный блок - 3х канальный, т.е можно подключить ещё 2 аккумулятора и две независимые солнечные батареи.
Модуль индикации и управления был вынесен отдельно в маленькой красивой коробочке с кнопочками. Можно было посмотреть напряжение в сети, ток заряда или ток разряда. Принудительно поставить на заряд.
Примерно так же и была построена и вновь разрабатываемая система. "Прибамбасы" получились легко (таймер и диммер - регулятор мощности были сделаны на КМОПе + ключи). Блок индикации несколько похуже - существовавшая тогда микросхема 572ПВ2, устраивавшая нас, требовала дополнительного отрицательного питания, которое пришлось специально городить(
аналог ПВ5 под ЖКИ появилась чуть позже) и индикаторы АЛС324 "кушали" прилично. Но, для опытного (демонстрационного) образца в общем всё было приемлемо.
Камнем преткновения стали основные ключи. Достигнуть того падения напряжения при токах под 15А на ключах, какое было в оригинальном блоке долго не удавалось. Но всё таки были подобраны полевики с эквивалентным сопротивлением 0,06 Ом, что давало падение напряжения не более 1 V.
"Отечественный аналог" был доведён до демонстрационного состояния, продемонстрирован руководству НИИ и ... похерен ... СССР разваливался ... Прибалтика (
основной, наряду с Новосибирском производитель полупроводниковой элементной базы) отделилась ... абсолютно все ЦАПы и АЦП остались в Прибалтике ... ручеёк импорта ещё не потёк ... подходящих солнечных батарей годных по цене/качеству для подобных дел никто не производил и не хотел производить(
хотя переговоры то велись параллельно заранее)...
...
-------------
О его необходимом, просто то таки насущном, хобби с электроснабжением дачи я узнал не сразу, наверное, года два уже прошло с момента знакомства. Первым вопросом по теме было: "Ключи на чём сделал?" - "на полевиках" ... Друг на друга мы уже смотрели другими глазами ...
В целом всё сделано также (с поправкой на элементную базу) - видимо это оптимум, о котором я просто уже знал, а он дошёл постепенно экспериментальным путём.
-----------
3 (2-4) независимых канала с возможностью "перекрёстного" переключения. 3 (2-4) аккумулятора по 100 А*ч. Секционированные монокристаллические солнечные элементы с внутренней защитой диодами (обычно их ставят сами производители). Поликристаллические солнечные элементы мне вообще больше с тех пор не попадались. Много "меди" - токи большие - провода большого сечения. Для управления в наше время лучше всего конечно ставить контроллер, что и сделано, легко можно будет поменять алгоритм работы и установки перепрошив ПЗУшку, проще организовать индикацию (
собственно это и будет основная работа контроллера :-)
----------
Вся, какая только можно техника на даче должна быть 12-ти вольтовая, исключение холодильник и погружной насос в колодце.
Преобразователи на 220 V- готовые энергосберегающие, с автоматическим включением по "запросу от нагрузки". Освещение - энергосберегающие лампы на 12 V, можно освещаться светодиодами, но это дело вкуса.
Вообще очень много в этом почти "умном доме" подчинено энергосбережению. В связи с этим несколько слов о следящей системе, поворачивающей
приёмную антенну батарею.
----------
Следящая система. Около года назад в СМИ попалось сообщение о рекорде по величине КПД для солнечных электростанций. Причём указывалось что на "внутренние нужды" потребляется
всего 29% выработанной энергии. Здесь есть повод порассуждать.
Очевидно, что батарея должна быть установлена (по аналоги с телескопами) на экваториальной поворотной системе т. е. плоскость поворота параллельна экватору, или, что то же самое, ось вращения параллельна оси вращения Земли. В этом случае при повороте батарея будет правильно следить за суточным движением солнца. С этим положением обычно вопросов не возникает. Вопрос с какой точностью надо следить, но об этом чуть позже.
Сейчас - о прицеливании по углу места - высоте светила над горизонтом. В течении года высота солнца над горизонтом меняется на +- 22,5 градуса относительно некоего среднего положения (что вытекает из угла наклона земной оси к плоскости эклиптики в 66
о 33' 22"
note: именно сейчас когда я пишу эти строки 22 декабря 03 часа 14 минут (! писалось в декабре !)северный полюс ланеты наиболее удалён (по углу) от нашего солнца :-) :-) :-).
Далее, если принять допущение, что дачный летний сезон длится с 22 марта по 22 сентября, то высота солнца за этот промежуток времени будет меняться на 11,25 градуса от среднего положения. И ещё одно соображение (точнее вопрос самим себе) - насколько меньше "шлёпнется" энергии на плоскость если "шлёпаться" не перпендикулярно, а под углом? скажем 15 градусов.
Проверим ... COS(15
o)=0,9659 ... потери (недополучение энергии) меньше 5ти %.
Стоит ли огород городить со слежением за солнцем по вертикали? Действительно не стоит.
Надо просто установить солнечную батарею по углу места в положение чуть ниже "летнего среднего". Особо рьяные могут перещёлкивать вручную 1-2 раза в месяц.
Теперь возвращаемся к слежению "в азимуте", припомнив при этом, что электродвигатели при включении потребляют энергии в РАЗЫ больше и не забывая про "углы шлёпания".
А нужна ли
непрерывная следящая система в азимуте? Да в общем то и нет. Достаточно 1 раз в 2 часа доворачивать плоскость на 30
о вперёд (при этом "опережая солнце" на 15
о).
Экономия (на пусковом моменте двигателя) при таких редких включениях превышает потери от "недополучения" энергии. В любом случае непрерывное слежение делать неразумно.
*При коммерческом использовании идеи прошу отстёгивать проценты (с) V_Strannik :-)
--------
Прочее. Зимнее использование (очень редкие посещения дачи). Автоматическое водоснабжение не работает (вода из водонапорной башни сливается, насос из колодца извлекается). Холодильник зимой естественно не нужен. Поскольку холодильник и насос - основные потребители большая солнечная батарея на зиму снимается (ну и чтоб не уперли тоже :-).
Остаётся маленькая батарея (установлена фиксировано), которой хватает чтобы автоматически же "тренировать" аккумуляторы, обеспечивать освещение а также работу небольшого насоса 12 V (автомобильного) для закачки воды (
как холодной так и предварительно нагретой на газу) в бак внутри помещения.
-----------------
По большому счёту вроде всё.
Дополнение (маленький off
top), уже не связанное напрямую с злектричеством.
Весенне - летне - осенний душ (всё на той же даче).
Система подогрева воды в душевой кабине - двойная.
Классическая - печкой "буржуйкой " для прохладных времён и основная с нагревом от солнца.
Используется топливный бак от УАЗика (весь пронизанный переборками). Бак брать только новый (иначе от запаха бензина не избавишся). От охлаждения ветром закрыт стеклом. Конкретно здесь использовано стекло с незначительным металлическим напылением внутри.
Кажется всё ...