Menggunakan Solar PV tanpa pengawal caj
Anda boleh mengecas bateri anda terus dari panel PV solar. Selagi kuasa yang dihasilkan oleh panel solar lebih besar daripada bateri, ia akan mempunyai aliran tenaga yang bersih untuk mengecas bateri anda. Akhirnya bateri masih dicaskan. Walau bagaimanapun, anda tidak akan mendapat sistem cekap penuh tanpa pengawal caj.
Berikutan terdapat masalah jika anda menyambungkan panel PV solar secara langsung ke bateri.
- Panel solar tipikal akan mengeluarkan 16 volt ke 18 volt di bawah sinar matahari (dengan sesetengah boleh menghasilkan lebih daripada 20 volt pada kuasa maksimum), bergantung sinaran dan suhu panel solar, voltan yang dihasilkan oleh panel solar boleh berubah secara meluas sepanjang hari. Bateri (biasa digunakan 12 volt) mempunyai voltan mengecas berkesan yang terhad, biasanya 12-14 volt. Dengan voltan tambahan yang lebih melintasi bateri sebenarnya akan menyebabkan lebih banyak kerosakan pada bateri dan mengurangkan jangka hayat bateri.
- Tanpa pengawal caj yang bertindak sebagai orang tengah di antara panel PV suria dan bateri, semasa cahaya rendah atau pada waktu malam, kuasa bateri mungkin mengalir kembali ke panel PV suria, menyebabkan kehilangan tenaga.
- Tanpa pengawal caj, keadaan cas bateri yang menyambungkan beban tidak dipantau, oleh itu mempunyai risiko melepaskan bateri sepenuhnya yang boleh merosakkan bateri dalam jangka panjang. Pengawal cas biasanya akan mematikan kuasa kepada beban secara automatik untuk mengelakkan pelepasan cas bateri dalam keadaan cas rendah (voltan rendah).
Pengawal Caj Solar
Oleh itu, pengawal caj solar mempunyai fungsi untuk mengawal pengecasan bateri, mencegah pengecasan berlebihan, dan memanjangkan jangka hayat bateri. Pengecas caj boleh mengesan keadaan bateri dan memutuskan untuk mengecaj jika tahap voltan bateri rendah, hentikan mengecas sekiranya paras bateri penuh dan hentikan beban daripada menggunakan kuasa bateri apabila voltan bateri sangat rendah dengan risiko pelepasan cas bateri penuh. Fungsi lain seperti pengecasan terapung boleh memastikan bateri sentiasa di peringkat penuh.
Dari voltan bateri, pengawal caj boleh menentukan tahap pengecasan bateri dan menyampaikan voltan dan arus yang sepadan untuk mengecas bateri. Apabila menggunakan pengawal caj dengan Bateri Banjir (Flooded Battery), Bateri AGM dan Bateri Plumbum Acid tertutup (Seal Lead Acid Battery), pengawal caj secara amnya boleh menentukan salah satu daripada tiga peringkat pengisian – Peringkat Bulk (Arus Tetap), Peringkat Penyerapan (Voltan Tetap) dan Tahap Terapung (Trickle Charging).
Peringkat pertama menyumbang kepada majoriti caj ke bateri sehingga voltan bateri mencapai 14.4V, yang sepadan hampir 80% bateri yang dicaskan. Satu lagi varian yang dikenali sebagai “Boost Charging” dimana arus tinggi dihantar semasa tempoh awal mengecas bateri yang kosong casnya.
Apabila mencapai status caj> 80%, pengecasan akan menjadi perlahan untuk mengelakkan terlalu panas dan merosakkan bateri. Arus secara perlahan dibatasi manakala voltan adalah tetap. Apabila bateri hampir 100% dicaskan, ia akan masuk ke tahap Float di mana arus dan voltan malar sekitar 13.8V untuk mengekalkan bateri dengan selamat pada kadar 100% (kerana bateri boleh melepaskan cas secara semula jadi dari masa ke masa).
Dua jenis pengawal yang paling biasa ialah PWM (Pulse Width Modulation) dan MPPT (Penjejakan Titik Maksimum Maksimum). Ini dua jenis pengawal caj solar berbeza dengan kaedah untuk mengendalikan input kuasa dari panel solar.
Menggunakan PV Solar dengan pengawal caj PWM
PWM adalah lebih murah daripada pengawal caj MPPT. Ia adalah lebih mudah untuk dibina, mudah untuk menghasilkan dan pada dasarnya pengawal caj dengan pengendalian voltan dengan kaedah suis. Sama seperti PWM yang digunakan dalam pengawal kelajuan motor dan bekalan kuasa di komputer dan mudah alih, konsep ini menggunakan pensuisan kekerapan terkawal yang sangat tinggi, ia akan menghasilkan nadi berubah mengikut kuasa yang diperlukan. Fungsinya adalah untuk mengurangkan voltan dan kuasa dari input kepada output.
PWM mempunyai kecekapan yang sangat tinggi jika kuasa input agak stabil. Walau bagaimanapun panel solar tidak menghasilkan keluaran yang stabil, ia berubah mengikut keadaan cahaya matahari dan suhu panel.
Kebimbangan utama ialah ketidaksepadan Panel Suria – bateri. Sistem 12V nominal akan berfungsi dengan baik dengan voltan panel solar 17-19V (memandangkan faktor lain yang boleh menyebabkan penurunan voltan semasa memindahkan tenaga dari sel PV kepada pengawal caj, termasuk haba dibazirkan dan rintangan dawai). Voltan dijanakan yang jauh melebihi voltan sistem tidak akan digunakan.
Pada sinaran yang sangat rendah (disebabkan awan tebal, hujan, senja, subuh, dan malam) dan suhu panel yang sangat tinggi (panel PV suria di bawah sinar matahari panas pada musim panas akan mengalami kejatuhan voltan kerana panel solar silikon tipikal mempunyai pekali suhu kira-kira -0.4 kepada -0.5 peratus bagi setiap darjah di atas 25 Celsius), voltan akan lebih rendah daripada voltan mengecas nominal bateri. PWM akan berhenti mengecas bateri dan kehilangan peluang untuk menuai tenaga dari matahari.
Di samping itu, dalam sistem PWM, anda tidak boleh mempunyai terlalu banyak panel dalam siri (kerana panel siri akan menghasilkan voltan tinggi yang tidak mudah dipadankan dengan bateri melalui PWM) dan anda memerlukan dawai tolok yang lebih besar dan pendek yang mahal untuk menyambung panel PV kepada bateri kerana pengendalian amperaj yang lebih besar akan menhasilkan pembaziran dari segi haba and rintangan wayar.
Oleh itu, terdapat pengawal caj solar MPPT yang lebih maju. Ini adalah pengawal cas yang lebih mahal, besar dan kompleks yang mudah untuk meningkat skala mengikut keperluan projek anda.
Menggunakan Solar PV dengan pengawal caj MPPT
Pengawal caj Penjejakan Kuasa Maksimum adalah pengawal caj ditambah dengan pengawal mikro litar bersepadu mengendalikan penukar DC ke DC dengan kecekapan yang tinggi. Pengawal mikro mengambil bacaan voltan semasa sebenar dari panel PV suria dan bateri (melalui pengesanan elektronik), kemudian menggunakan algoritma untuk mengetahui kuasa terbaik panel PV suria yang boleh digunakan untuk menyesuaikan dan mengecas bateri.
Ia melibatkan penukaran Langsung voltan DC yang dihasilkan oleh panel PV suria ke Gelombang Semasa kekerapan tinggi sekitar 20-80kHz, kemudian menukarnya semula ke voltan DC yang sepadan dengan bateri. Kebanyakan MPPT moden adalah sekitar 93-97% yang cekap dalam penukaran kuasa.
Jika voltan penerima dari panel PV solar adalah tinggi, ia boleh menukarnya ke voltan yang lebih rendah dengan amperaj yang lebih tinggi yang sepadan dengan bateri yang dicas. Jika voltan penerima dari panel PV suria adalah lebih rendah daripada voltan bateri, ia boleh menukarkan kepada voltan yang lebih tinggi dengan amperaj yang lebih rendah untuk mengecas bateri. Oleh itu, anda masih akan mempunyai Sistem PV suria yang masih boleh mengecas bateri walaupun dalam cahaya matahari yang rendah atau pada musim sejuk.
Dengan MPPT, anda boleh dengan mudah memperluaskan rangkaian Panel PV Solar anda, dengan meletakkannya dalam siri untuk menghasilkan voltan tinggi (biasanya MMPT boleh menyokong sehingga 150V DC, dan ada MPPT khas yang boleh mengendalikan voltan tinggi sehingga 600V DC) dan output amperage yang rendah, yang mengurangkan kehilangan semasa melalui pelesapan haba (ampere lebih tinggi akan mempunyai kecekapan yang kurang kerana kehilangan tenaga sebagai haba semasa pemindahan arus). Dengan kurang amperage, anda boleh meletakkan panel anda jauh dari bateri. Tetapi berhati-hati apabila mengendalikan sistem tersebut sebagai voltan tinggi boleh menyebabkan risiko kejutan elektrik yang ketara jika ditangani secara tidak wajar.
Untuk memutuskan untuk penggunaan MPPT atau PWM, yang paling penting masih kos. MPPT adalah 3-5 kali ganda lebih mahal daripada pengawal caj PWM. Anda biasanya mendapat kenaikan kuasa 20 hingga 45% pada musim sejuk dan 10-15% pada musim panas jika anda menggunakan pengawal caj MPPT kalau dibandingkan dengan pengawal caj PWM.
Sekiranya anda memerlukan kecekapan kuasa yang paling tinggi daripada panel anda, MPPT adalah pilihan yang baik. Ia akan memerah jus terakhir dari panel anda dengan keadaan cahaya matahari yang tidak mencukupi, seperti musim sejuk dan tempat dengan banyak awan.
Sekiranya anda ingin sistem solar senang dibina untuk sistem lampu taman anda, PWM mungkin cukup untuk memenuhi keperluan anda.
Dengan kos sel PV Suria semakin rendah, kadang-kadang lebih murah untuk meningkatkan saiz atau bilangan sel suria (jika anda mempunyai kawasan yang besar dan bilangan panel PV suria tidak menjadi kebimbangan anda) dan bukannya melabur pada pengawal caj MPPT yang mahal.
BAB SETERUSNYA >> Kenali Bateri anda