Как заряжать LiFePO4 аккумуляторы от солнечной электростанции?

Автономная солнечная электростанция (СЭС) – это энергонезависимая система, которая преобразует солнечную энергию в электроэнергию, накапливает ее и позволяет использовать для питания электроприборов, техники и оборудования. Такие системы позволяют использовать энергию солнечных лучей для полного или частичного электроснабжения различных объектов: дач, коттеджей, частных домов, кемпингов, турбаз, метеостанций, автодомов, яхт и т.д.

Автономная СЭС легко развертывается в любом месте и предоставляет хорошие возможности для применения альтернативных источников энергии. Благодаря аккумуляторным батареям такая система позволяет использовать полученную электроэнергию даже в пасмурные дни и темное время суток.

Компоненты автономных солнечных электростанций

В состав таких систем входят:

1.       Солнечные панели – фотоэлектрические модули жесткого или гибкого исполнения, ответственные за преобразование солнечного света в ток. Они работают с использованием фотоэлектрического эффекта: фотоны солнечного света попадают на полупроводник на основе кремния или органических материалов, выбивают электроны и создают постоянный электрический ток. Кроме стационарных фотомодулей, в продаже есть переносные солнечные панели для использования в составе портативных электростанций. В сложенном виде они напоминают небольшой «дипломат», а в разложенном превращаются в достаточно большие фотоэлектрические модули.

2.       Аккумуляторные батареи (АКБ) – они накапливают и хранят полученную энергию, а затем предоставляют ее для питания электроприборов. Бывают разных типов, но особенно популярны литиевые батареи подвида LiFePO4 – литий-железо-фосфатные. Благодаря стабильной химической структуре они максимально безопасны в использовании, долго служат и поддерживают высокие токи заряда, поэтому хорошо совместимы с мощными солнечными системами.

3.       Контроллер заряда (MPPT или PWM) – защитное устройство, под управлением которого аккумуляторная батарея безопасно заряжается от фотомодулей. Контроллер регулирует ток и напряжение при зарядке батареи от солнечных панелей, оберегает АКБ от чрезмерного заряда и глубокого разряда, способствует ее эффективной работе и продлению срока службы. Лучше всего с этими задачами справляются MPPT-контроллеры, т.к. они эффективнее используют мощность солнечных панелей.

4.       Инвертор DC-AC – необходим для преобразования постоянного батарейного тока (12/24/48 В) в переменный ток (220 В) для питания бытовых приборов. Для электропитания чувствительной техники нужен инвертор с чистой синусоидой.

5.       Крепления, кабели, коннекторы, защитная автоматика (предохранители, разъединители, щитки для защиты от КЗ).

Принцип зарядки LFP батарей от солнечных панелей

Чтобы аккумуляторная батарея заряжалась от фотоэлектрических модулей, нужно корректно соединить между собой все компоненты системы. При использовании нескольких солнечных панелей следует вначале соединить их между собой – последовательно, если нужно увеличить напряжение системы, или параллельно, если необходимо повысить силу тока. Учтите, что при последовательном соединении панели должны быть с одинаковым током, а при параллельном соединении – с одинаковым напряжением.

Затем:

1.       Подключаем контроллер заряда к аккумуляторной батарее – «плюс» к «плюсу», «минус» к «минусу». На этом этапе контроллер определяет напряжение системы. Важно, чтобы контроллер соответствовал используемому типу АКБ – LiFePO4.

2.       Подключаем провода фотоэлектрических модулей к контроллеру заряда, используя коннекторы MC4 и соблюдая полярность.

3.       Размещаем панели так, чтобы они полноценно улавливали солнечные лучи, без эффекта затенения.

4.       По индикации на дисплее контроллера убеждаемся, что аккумуляторы заряжаются.

5.       Подключаем АКБ к инвертору DC-AC, если нужно преобразовать постоянный батарейный ток в переменный ток 220 В.

6.       Подключаем бытовые приборы к выходу инвертора. Через зарядное устройство, подключаемое к сети 220 В, так можно зарядить и аккумуляторы или аккумуляторные батареи, в т. ч. подвида LiFePO4.

Для защиты от короткого замыкания между компонентами автономной СЭС желательно установить предохранители.

Ранее в нашем блоге вышла статья о том, почему Li-ion батареи лучше свинцово-кислотных АКБ применительно к вилочным погрузчикам.