Sempre più case mobili vengono dotate di sistemi solari per essere indipendenti da una connessione elettrica per diversi giorni. Sfortunatamente, i sistemi sono spesso messi insieme in modo errato, così che il successo sperato viene raggiunto solo in modo inadeguato. Il calcolo è spesso sbagliato. L´articolo qui ha lo scopo di fornire un rimedio. Innanzitutto, vengono fatte tutte le fatture per il controller shunt più comunemente usato (prezzo 20-90 euro). I controller MPT verranno discussi solo in seguito (prezzo 110-250 euro).

Profilo di consumo

Il calcolo del fabbisogno in Ah (Amperora) è abbastanza semplice e può essere calcolato da chiunque semplicemente partendo dalla specifica di potenza dell´utenza, divisa per 12V e moltiplicata per il orario di accensione. z. B. 2 lampade alogene da 10W in 3 ore consumano 20W / 12V * 3h = 5Ah. Ecco come lo fai con ogni consumatore. La pompa dell´acqua 2A e 30 minuti fa 1Ah. Alla fine hai il consumo energetico giornaliero di ad es. B. 20Ah.

Pannello solare

La potenza massima Wp (watt peak) spesso utilizzata di un pannello dice ancora troppo poco. La cella solare in realtà non è una sorgente di tensione ma una sorgente di corrente, quindi l´adattamento di questa sorgente alla batteria è la cosa più importante. In altre parole, un pannello da 80Wp, regolato in modo errato, immette meno energia nella batteria di un pannello da 50Wp, regolato correttamente.

Come può essere?

Perché il pannello, come già detto, è una fonte di energia, cioè produce elettricità ad es. B. 3A per ogni tensione da 0, 0V a circa 0,42V. Quindi la corrente diminuisce parabolicamente a zero con una tensione di 0,52V.

Se questa cella solare funziona a una tensione di 0,2 V, fornisce 3 A * 0. 2V = 0. 6W
Se questa cella solare funziona a una tensione di 0,4 V, fornisce 3 A * 0. 4V = 1. 2W

La potenza aumenta perché la tensione aumenta, ma ad un certo punto la corrente diminuisce più velocemente dell´aumento della tensione, la potenza scende al punto in cui la cella genera la tensione più alta di 0,52V, ma non fa corrente scorre, quindi non viene emessa alcuna linea. Il punto in cui il prodotto di corrente e tensione, cioè la potenza, raggiunge il valore più alto è chiamato punto di massima potenza MPP. Nel nostro esempio, questo è:

Ump = 0. 48V e Imp = 2. 8A quindi Pmp = 1. 34Wp le massime prestazioni.

La tabella completa:
Se questa cella solare funziona a una tensione di 0,2V, fornisce 3A * 0. 2V = 0. 6W
Se questa cella solare funziona a una tensione di 0,4 V, fornisce 3 A * 0. 4V = 1. 2W
Se questa cella solare funziona a una tensione di 0. 48V fornisce 2. 8A * 0. 48V = 1. 34W
Se questa cella solare funziona a una tensione di 0,52V, fornisce 0A * 0. 52V = 0W

Nota: una cella eroga una corrente abbastanza costante che è proporzionale alla radiazione solare e cerchiamo di impostare la tensione così alta, ma non troppo alta, in modo che il massimo prodotto tra tensione e corrente sia volontà raggiunta. Ciò significa che per una cella solare in realtà la corrente abbastanza costante, che è un parametro costante e non la potenza in uscita, poiché è totalmente dipendente dalla tensione collegata e non è una costante.

Per ogni pannello dobbiamo prima calcolare la corrente. La singola cella solare a 25C e la radiazione solare di 1000W/m2 produce l´uscita massima a 0,48V a 25C. Poiché i produttori specificano la potenza all´unico, miglior punto di lavoro in Wp, dobbiamo calcolare la corrente Imp dalla conoscenza della tensione Ump. Se la nostra tensione è inferiore all´Ump (17V con 36 celle), otterremo sempre meno potenza, perché la corrente rimane quasi la stessa, ma la tensione è molto più bassa (ad es. 12v), quindi anche la potenza è minore.

Esempio:

Un pannello da 80Wp con 60 celle produce 60x0. 48 = 28. 8V e 2,78A, una corrente di circa 2,8A fluisce nella batteria da 12V con un comune controller shunt.

Un pannello da 50 Wp con 36 celle produce 36x0. 48 = 17. 28V e 2,9A, una corrente di circa 3 fluisce nella batteria da 12V. 0A con un controller shunt comune.

Un pannello più grande del 60% (da 80 Wp a 50 Wp) porta meno energia alla batteria.

Per non complicare troppo le cose: un pannello solare per il funzionamento con batteria da 12V dovrebbe avere 36 celle in serie. Un pannello con 72 celle, collegate in parallelo come due stringhe di 36 celle, si comporta come un sistema a 36 celle. 2 o 3 o 4 pannelli con 36 celle ciascuno collegati in parallelo si comportano come un sistema a 36 celle con 2, 3 o 4 volte la potenza.

Corrente effettiva

È errato calcolare la corrente di un pannello da 50 Wp come 50 Wp / 12 V = 4 A. Come mostrato prima, è 3. 0A con il pannello perpendicolare al raggio di sole. Poiché il sole è il 21, 6, 21, 7, 21, 8, 21, 9 maggio a mezzogiorno

Berlino 58 61 58 49 38 gradi sopra l´orizzonte
Stoccarda 62 65 62 55 42 gradi sopra l´orizzonte
Marsiglia 67 70 67 58 47 gradi sopra l´orizzonte
Palermo 72 76 72 64 52 gradi sopra l´orizzonte

si erge,. dobbiamo moltiplicare la corrente di 3A per sin (altezza del sole) in modo che a Stoccarda il 21 agosto a mezzogiorno sul sole (13:30) passi solo una corrente di 2,45A nella batteria da 12V. Due ore dopo, solo 2.16A di flusso, il che significa una potenza a 12.8V di 27W, non una traccia di 50W.

Come possiamo vedere qui, attraverso la pratica installazione orizzontale del pannello e l´uso del controller shunt (95% di tutti i controller), otteniamo solo la metà di 50W.

Resa del pannello

Nei libri corrispondenti si assume che la resa giornaliera in Ah sia circa 5 volte quella attuale.

Nel nostro esempio 5 x 2. 45 = 12. 25Ah a 50Wp
Nel nostro esempio 5 x 3. 9 = 19. 5Ah a 80Wp
Nel nostro esempio 5 x 4. 9 = 24. 5Ah a 100Wp

Controller MPT - la maggior parte dei controller power tracker.

Finora nei calcoli è stato assunto un controller shunt. Questo è un controller molto semplice che alimenta l´energia solare direttamente nella batteria, come un interruttore, fino a quando la batteria è piena, quindi spegne l´alimentazione o alimenta una seconda batteria, ad esempio la batteria di avviamento. C´Ã¨ qualcos´altro?

Sì, c´Ã¨. Il pannello solare non funziona con un controller shunt nel punto di lavoro ottimale Ump (U più potenza). Questo perché è da qualche altra parte, a circa 15-17 V, a seconda della radiazione e della temperatura.

Maggiore è la differenza di tensione tra l´Ump e la tensione della batteria (da 12 V a 14,3 V), maggiore è il guadagno di un controller MPT.

Il controller MPT preleva la massima potenza solare nel miglior punto di funzionamento, converte la potenza con basse perdite in una tensione richiesta di 12V e quindi aumenta la corrente che fluisce nella batteria t.

Calcolo campione MPT

Pannello da 50 Wp fornito 3A nella nostra batteria da 12 V con un controller shunt. Il risultato di 50 Wp è Ump = 17 V e Imp = 2. 95A. Il 50W viene convertito alla nuova tensione di 12V con il 92%, cioè la corrente è 92% * 50/12 = 3. 83A, un enorme 25% in più rispetto a un controller shunt.

Questo alto valore del 25% si verifica solo con pieno irraggiamento e una bassa temperatura di 25C. Con ogni grado in più, l´Ump scende dello 0,34%. Se il pannello è più caldo di 30 gradi (55C) la tensione scende da 17V a 15,3V. Se la tensione della batteria raggiunge i 13,8V, la differenza di tensione sarebbe solo di 1,1V e il guadagno del circuito MPT difficilmente degno di nota, circa il 5%.

Il guadagno medio su diverse condizioni solari è in pratica del 10-15%.

Un MPT vale la pena rispetto a un controller shunt

Realisticamente, circa il 15% può essere raggiunto attraverso l´uso. Devi confrontare il sovrapprezzo di un pannello più grande del 15% con il sovrapprezzo del MPT rispetto a un controller shunt. Con impianti piccoli fino a 100W non vale la pena, con impianti più grandi come sui nostri tetti, non faresti mai a meno di un MPT. Se vuoi aumentare la resa senza guardare ai costi, l´uso di un MPT è obbligatorio.

Altri modi per aumentare la resa

È chiaro che la pulizia del pannello solare, ogni due giorni, porta spesso il 20-40%. Uno strato di sporco, come sul parabrezza, blocca la luce solare in modo abbastanza efficiente. Applicare quindi i pannelli in modo tale che sia possibile la pulizia.

La lunga installazione dei pannelli porta, a seconda dell´altezza del sole, da pochi punti percentuali (mezza estate) al 60% in inverno.

Il complesso tracciamento equatoriale del pannello porta percentuali aggiuntive, ma in termini di prezzo sul camper non è competitivo con un pannello aggiuntivo orizzontale o inclinato.

Naturalmente, i controller shunt e MPT meglio equipaggiati possono avere un display. Vengono visualizzati: la tensione della batteria, la carica della batteria e la corrente di carica, in modo da avere un buon controllo se il sistema fornisce la corretta elettricità o se vale la pena pulire il pannello solare.

Con i controller MPP di alta qualità, spesso viene visualizzato anche il profitto, sotto forma di energia solare che fluirebbe nella batteria senza la tecnologia complessa e l´effettiva maggiore potenza della batteria con il costoso MPT. Questa esibizione del ´più´ è, per così dire, il massaggio dell´anima per l´aumento del prezzo dell´MPT.

Grafici:

Sui due grafici mostro la corrente (curve inferiori) e le linee (curve superiori) in funzione della tensione della batteria (asse X).

Il primo grafico mostra i rapporti a 1000W/m2 e 25C

Il secondo grafico mostra il caso più pratico, radiazione più bassa e temperatura più alta.

Come posso ottenere il controller MPT giusto?

Poiché non stiamo facendo pubblicità qui, tutti devono cercare i termini MPT o MPPT o MPP e l´efficienza (92 o 94 o 96% ) dei convertitori Confronta. In tutta onestà si dovrebbero assumere le stesse condizioni, ad esempio la conversione da 17V a 12V (differenza di 5V) è molto più difficile (efficienza inferiore del 92%) rispetto alla conversione da 17V a 14V (differenza di soli 3V). minore è la differenza, maggiore è l´efficienza effettivamente misurata del convertitore. Quindi attenzione quando si confrontano. Poiché ci sono molti possibili concetti di circuito, i dispositivi differiscono notevolmente in termini di efficienza.

Saluti Pietro
radiazione più bassa e temperatura più alta.

Come posso ottenere il controller MPT giusto?

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Saluti Pietro
radiazione più bassa e temperatura più alta.

Come posso ottenere il controller MPT giusto?

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Saluti Pietro
Come ottengo il controller MPT giusto?

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Saluti Pietro
Come ottengo il controller MPT giusto?

Poiché non stiamo pubblicizzando qui, tutti devono cercare i termini MPT o MPPT o MPP e confrontare l´efficienza (92 o 94 o 96%) del convertitore. In tutta onestà si dovrebbero assumere le stesse condizioni, ad esempio la conversione da 17V a 12V (differenza di 5V) è molto più difficile (efficienza inferiore del 92%) rispetto alla conversione da 17V a 14V (differenza di soli 3V). minore è la differenza, maggiore è l´efficienza effettivamente misurata del convertitore. Quindi attenzione quando si confrontano. Poiché ci sono molti possibili concetti di circuito, i dispositivi differiscono notevolmente in termini di efficienza.

Saluti Pietro
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Saluti Pietro
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Saluti Pietro
minore è la differenza, maggiore è l´efficienza effettivamente misurata del convertitore. Quindi attenzione quando si confrontano. Poiché ci sono molti possibili concetti di circuito, i dispositivi differiscono notevolmente in termini di efficienza.

Saluti Pietro
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Saluti Pietro


torcman, 2009-03-23