Содержание
Выбор солнечного контроллера PWM или MPPT
Выбор типа контроллера для солнечной батареи (СЭС - солнечная электростанция), это всегда непросто даже для бывалых. Однозначного ответа тут нет, каждый раз кажется, что будет лучше так, или так. Да и в целом, тут многое зависит от многих факторов. Лично мое мнение, MPPT контроллер удобен и нужен в случае, если входное напряжение от солнечных панелей превышает в два и более раз напряжение заряжаемой аккумуляторной батареи. Например, две панели по 12V последовательно (допустим, это будет константа 24V) на входе, а на выходе MPPT контроллера уже будет 12V или 24V, в зависимости от вольтажа заряжаемого акб, но мы рассматриваем именно ситуацию преобразования 24V (или более) в 12V. Если модули равны, 12V в 12V или 24V в 24V, то MPPT контроллер в этом случае не даст никакого выигрыша, и скорее даже будет хуже, его КПД упадет.
Второй случай, когда MPPT контроллер лучше, это когда много солнца, но в году у нас его так мало, и надобность в освещении и энергии как раз больше тогда, когда пасмурно, тучно, и уж точно не лето, когда тепло и светло. А вот в облачную или пасмурную погоду обычный ШИМ контроллер дает больше энергии, чем MPPT. Крохи, но лучше, чем ничего от MPPT в таких условиях. Поэтому у меня лично расчет больше на плохую погоду, а в хорошую солнечную погоду мне энергии хватит от любого типа контроллера, тут даже можно и не думать, гнаться за лишними 15% процентами не имеет смысла. Ну лично по мне, я обогреватели не собираюсь запитывать от солнечных батарей)).
Мое главное правило. Для равных по напряжению сборок солнечных систем однозначно выгоднее старый добрый PWM контроллер. Не потому, что дешевле. К сожалению, MPPT версии у меня лежат без дела, но они куплены, деньги потрачены, пользы нуль, а еще нужно место в доме, где их хранить, а это убытки и дефицит свободного места на домашнем складе.
Контроллеры MPPT принесут пользу только в случае, если их применять там, где это действительно нужно. Но так повелось, что аббревиатура MPPT стала некой модой, неким маркетинговым ходом, ведь такие контроллеры значительно дороже классических PWM и на вас больше заработают. Да, MPPT контроллер нужен для мощных и главное высоковольтных систем, в этом случае выбор только MPPT без вариантов. Но для простых сборок это абсолютно ненужная переплата и даже меньший профит. И конечно, сам контроллер MPPT типа должен быть проверенного производителя, к кому есть доверие, что реализованные им алгоритмы микропрограммы действительно несут выгоду на деле, а не только в рекламе, содержащее модную аббревиатуру MPPT.
Но не все так просто и с MPPT контроллером. Два разных производителя MPPT контроллеров дадут совершенно разные результаты. Потому что это не какой-то классический стандарт уже встроенного алгоритма, протокола, типа USB2.0 и тд, тут проблема в том, что каждый производитель сам реализует алгоритм программы так, как ему кажется будет лучше. Например в одном случае, созданная микропрограмма для MPPT контроллера будет ограничивать мощность на ровном месте без причины во время прямых солнечных лучей. Спрашивается, зачем? А это есть одна из главных причин, почему я отказался от MPPT контроллеров там, где это можно. Вот спрашивается, зачем искать какую-то точку максимальной мощности, когда можно пускать в дело всю полученную на входе мощность?? Заряженная батарея не возьмет больше тока, а для питания потребителей во время солнца эта недополученная мощность была бы очень кстати. Да, есть батареи, которые на старте могут взять больше тока, чем нужно, но для чего тогда указывается в паспорте контроллера максимальный зарядный ток и для чего подбирается мощность аккумуляторов, согласно этому зарядному току? Зачем ограничивать в мощности, которая далеко не превышает допустимые значения? Не понятно..
Вот выпустили новую модель контроллера, и мы думаем, вот оно, то самое. Там новая микропрограмма, новые какие-то алгоритмы, наверное оно лучше будет (а может просто только новое железо, корпус и кнопки с другой стороны, а так тоже самое). Новая вещь, это всегда что-то улучшили, а что-то убрали или ухудшили. Как предварительно изучить поведение конкретного контроллера солнечной системы, не купив его? Вдруг новый контроллер окажется хуже старого? А если все таки лучше? Как избежать такой гонки апгрейдов? Тут вариантов мало, всегда нужно перехватывать чужой опыт, читать форумы, общаться там, штудировать интернет и тд, но это к сожалению занимает очень много времени и не на все вопросы все равно можно будет получить ответы. Даже покупая контроллер по отзывам пользователей, это все равно кот в мешке, со временем может оказаться так, что выбранная модель вас не устраивает по каким-то отдельным критериям, функциям, алгоритмам, неправильно выбранной мощностью и тд., и с текщим опытом и знаниями дела вы бы не купили тогда эту модель. Короче, все не просто ))
Тесты MPPT и PWM (ШИМ) контроллеров
Тестируем два контроллера. Один PWM типа на 5 ампер, маленький да удаленький, модель LS0512, другой MPPT типа, модель Tracer-1215RN и есть две панели по 20 ватт. Тесты будут в тени в солнечный день. Подключаю две панели последовательно, на батарею приходит зарядный ток 200мА*ч и менее, иногда 300мА*ч держит недолго. Чтобы заставить контроллер стабильно выдавать заряд, на аккумуляторную батарею я повесил нагрузку, без нее батарея может зарядиться и больше не тянуть нужный ток с контроллера (проще говоря, не брать заряд), а иначе я не смогу правильно проверить "выхлоп" с контроллера. Итак, теперь я снимаю MPPT контроллер, солнечные панели переподключаю уже параллельно, затем подключаю обычный PWM контроллер и о чудо, у меня стабильно держит ток заряда 350мА*ч. В другой день, менее солнечный все было примерно также, MPPT отдавал 180мА*ч, а PWM снова больше, 280мА*ч. Разница в 100мА*ч для данных низко освещенных условий, это очень существенно. Вот так я туда-обратно прыгал несколько дней, результаты были всегда в пользу PWM контроллера. Как вы заметили, тут было подключение панелей в параллель и последовательно. В общем случае само по себе подключение солнечных панелей последовательно на мой взгляд лучше. Чем выше вольтаж, тем тоньше нужны провода, а более высокий вольтаж панелей дает работу на восходе и на закате, но если попадется неудачная версия MPPT контроллера, то все испортится дневной "выручкой", отдаваемая мощность на аккумуляторы в световые часы пик будет занижена и где тогда выгода, Карл? Может только зимой MPPT будет лучше?
Да, MPPT контроллер ранним утром запускается раньше (это и есть тот самый маркетинговый ход, когда встает выбор типа контроллера, якобы MPPT раньше начинает заряд, и позже его заканчивает), психологически кажется, что заряд пошел, на душе весело :) Но в реале, это полная туфта, такие крохи, такой мизер, который ничего не дает, кроме визуального эффекта. Замечу, это не зависит от того, какая мощность у системы, реального заряда на таких ранних и поздних стадиях не будет, будет лишь лампочка гореть, якобы идет заряд.
В итоге, что лучше, MPPT или PWM?
- Этот вопрос сам по себе некорректен и зависит от мощности планируемой системы и главное вольтажа на входе и выходе. Например, на высоковольтную сборку (где напряжение солнечных панелей выше напряжения заряжаемого аккумулятора) просто нельзя поставить PWM, тут только PWM версия. На равные сборки можно ставить и PWM и MPPT, но КПД у MPPT будет или такой же или ниже.
- Даже один и тот же тип контроллера (разных производителей или одного производителя, но разные модели выпусков) может значительно отличаться по своему интеллекту друг от друга. Один контроллер может дать более худшие результаты, другой такого же типа контроллер наоборот, дать более лучшие результаты. И самое интересно, даже разные типы контроллеров в разных ситуациях дают разные результаты. Это вечная гонка.
Общие проблемы разных типов контроллеров солнечных систем
На мой взгляд, общая и очень весомая проблема заключается в управлении напряжением заряда. Как разные нужные и не нужные стадии, так и пороги напряжений. Например я нигде не видел, чтобы напряжение буферного заряда было 13.6V, ох как мне его не хватает. Проблема в том, что все контроллеры, которые мне попадались, убивают батареи повышенным напряжением. производители контроллеров почему-то всегда придерживаются максимальных допустимых значений напряжения, а не минимальных или средних или хотя бы давали бы выбор этот момент настраивать. Например, на аккумуляторах часто указано напряжение буферного заряда 13.4V-13.8V, или 13.4V-13.7V. Чем выше напряжение буферного заряда от нормы, тем большее токопотребление, больший нагрев батареи и более укороченный ее срок эксплуатации. Производители, как будто специально делают так, чтобы вы чаще покупали батареи. На мой взгляд в моих системах я бы вообще отказался от режима ускоренной зарядки в 14.4V, оставил бы только буферное 13.6V. Но это по моим запросам, а так конечно, ускоренный заряд (Boost voltage) может быть важнее износа батареи, ведь солнечных часов у нас не так много. Я бы сказал так, каждому свое, просто дайте пользователю выбор настраивать под себя и все. Но нет, в большинстве контроллеров производители не дают возможности что либо изменять в заряде, есть только выбор типа аккумулятора, но опять таки, процесс заряда акб будет по их заложенным параметрам.
Примечание:
В примерах сборок не указывается напряжение холостого хода солнечных панелей (без нагрузки), для простоты примеров это напряжение не берется в расчет, оно всегда выше напряжения батареи. Например, я говорю 12-ти вольтовая солнечная панель, хотя напряжение холостого хода у такой батареи 22V, а точка мощности примерно 17.5V. Для 24 вольтовых систем эти значения умножаем на 2. Более точная информация указывается в паспорте самой солнечной панели.