Solar Fields

Решил начать наконец-то структурировать заметки по развертыванию солнечной электростанции.

Прежде всего – зачем? Я не пытаюсь начать на этом зарабатывать: я до сих пор не добился получения двойного тарифа “день/ночь”, где лишь сократились бы мои выплаты в Облэнерго, что уж говорить про “Зеленый тариф”, где надо заключать договор, регистрировать свою СЭС и где им придется еще и платить деньги потребителю, а не только отнимать их? Кроме того, у меня есть постоянное собственное потребление, а “Зеленый тариф” подразумевает избыток энергии. На построение же СЭС, которая будет целиком покрывать мой расход и давать избыток – и чтобы это все еще и окупилось когда-то – у меня нет ни желания, ни ресурсов.

Так что цели можно обозначить такие:

  1. Разгрузка сети, возможность наращивания мощности оборудования. На сейчас, со всеми оптимизациями сеть работает кое-как. Уже со скважиной – ощутимые просадки, что привело к необходимости перехода на двухфазное питание. А так хотя бы часть времени я буду меньше нагружать сеть и просаживать напряжение в ней.
  2. Некоторая автономность. Я не планирую – хотя бы поначалу – питаться целиком автономно. Сеть я начал строить на on grid-контроллерах, которые не подразумевают накопление энергии. На сейчас при пропадании сети у меня так же, как и раньше, не будет света. Однако, в отличие от генератора, стоящего за стенкой и тихо ржавеющего из года в год, панельки себя хотя бы потихоньку окупают в обычные дни. Кроме того, затраты, нужные на панели, делаются (плюс-минус) один раз – при их покупке, в отличие от генератора, где нужен бензин, обслуживание и все остальное. К вопросу об автономности – во-первых, для панелек легко можно организовать мастер-сеть – хоть на базе того же автоинвертора, запитанного от аккумулятора. Во-вторых, в крайнем случае, их всегда можно перекоммутировать, получить с них 200-300 В постоянного тока и запитать нагрузку, некритичную к форме тока. Хоть тот же электрочайник, ноут или зарядку для мобилки.
  3. В конце концов, просто интерес поучаствовать в построение чего-то этакого.

По затратам на сейчас – выходит порядка 300-500$ за 1 КВт мощности СЭС. Сроки окупаемости – в любом случае несколько лет (было порядка 7, на сейчас надо смотреть более актуальные данные).

Контроллеры, как уже упоминалось выше, используются on grid (grid tie) – это те, которые подключаются параллельно существующей сети, синхронизируются с ней и подпитывают ее, отдавая мощность с панелек нагрузке (и, фактически, сокращая потребление от основной сети). Бывают off grid – те, которые сами генерируют сеть с нужными параметрами. Опционально – с возможностью подзарядки аккумулятора (и выдачи энергии с него, если панелька уже ничего не выдает). Ну и как вариант – гибридные, которые умеют работать и в одном, и в другом режиме.

Из особенностей контроллеров – в последнее время популярно решение MPPT, Maximum Power Point Tracking – поиск точки максимальной мощности для панельки. Иначе говоря, если при условных 1А на панельке 40В, то если спросить с нее 2А, то совершенно не обязательно на ней будет 20В. Вот поиском оптимального значения контроллер и занимается, периодически изменяя нагрузку на панель и сравнивая параметры.

В качестве первого опыта был куплен на olx’е инвертор Sunville 1500X и 4 поликристаллических панельки Axioma Energy на 290W:

4 – так как опыта работы с панельками и инверторами не было от слова “совсем”, то и пришлось самостоятельно ходить по всем граблям. Минимальное напряжение у инвертора было указано 100В, 4 панельки должны были покрыть этот диапазон.

Когда приехал инвертор и я начал пробовать запускать его в лабораторных условиях, выяснилось, что 100В – это напряжение, когда он просто хоть как-то оживает и до которого продолжает работу, если уже запущен. Минимальное напряжение запуска – 150В. Плюс, как выяснилось в дальнейшем, более-менее на режим он выходит где-то около 200В.

Характеристики инвертора

Внутренности Sunville 1500X:

На входе пришлось заменить сетевой разъем, так как ответной части не было. Зато идеально подошел найденный в хламе ШР на 3 контакта.

Из особенностей инвертора – при первом запуске словил “Isolation fault”. Как оказалось, инвертор требователен к заземлению, так что стоит учитывать этот момент.

Тем временем, после всех расчетов 4 панельки были кое-как прилеплены на одной крыше, попутно заказаны еще две. Хотелось уже как-то использовать то, что есть, был придуман обходной путь: последовательно с панельками подключался аккумулятор, чтобы вывести напряжение с них на уровень выше 150В, после запуска инвертора провод быстро переставлялся в обход аккумулятора, а инвертор продолжал работать. В таком виде я гонял панели несколько недель – из-за карантина были некоторые проблемы с заказом и доставкой оставшихся двух панелей. Соответственно, каждое утро и при любом сбое сети нужно было повторять процедуру заново.

Случайно просверлил панельку изнутри при монтаже, но панелька вроде не поменяла параметры:

Так или иначе, оставшиеся 2 панельки приехали, были установлены и инвертор заработал в штатном режиме, выдавая в пиках до 1,5 КВт и в некоторые дни по 6.6 КВт*ч энергии.

Однако солнечный день для него оказался довольно короткий – с утра тень от дымохода, под вечер – неудобный угол для большей части панелек, поэтому начались планы по дальнейшему расширению, плюс оптимизации того, что есть. Панельки в итоге сейчас обращены в небо с разными углами, при этом расположены парами. Было решено двигаться в сторону отдельных контроллеров на каждую пару панелей, а Sunville в итоге применить где-то еще.

По первому пункту – были заказаны с aliexpress 3 недорогих инвертора на 600 Вт – так, чтобы подключить на каждый из них по 2 панели впараллель:

Внутренности 600-ки:

Вся мелкая электроника на обратной стороне платы, пока не разбирал полностью. Есть некий подстроечный резистор. Есть защита от перегрева, столкнулся с ее работой в последние пару дней – уж не знаю, насколько часто она срабатывает на инверторе на 440-ках и в остальных местах и вообще, как часто инвертор троттлит на мощности, близкой к максимальной.

Инверторы ехали долго, приехали поотдельности, поэтому первые тесты я делал на одном – и с доставленным на то время вторым набором из 6 панелей. Эти были чуть попроще:

Чуть меньше мощность и без шунтирующих секции панели диодов Шоттки (на Axioma стоит 3 штуки).

Результаты тестов инвертора были неутешительные – был приличный недобор по мощности в большинстве конфигураций. Что было опробовано:

Работа 600-ки с панельками на 285 Вт:

  • 1 – 170W
  • 2 – 304W (+ 134 Вт)
  • 3 – 424W (+ 120 Вт)
  • 4 – 512W (+ 88 Вт)
  • 5 – 546W (+ 34 Вт)
  • 6 – 562W (+ 16 Вт)

Максимальная зарегистрированная мощность по ваттметру – 569W. Напряжение с холостого хода 33.5V просаживалось до 30.9-31.5V.

Тест с 1 панелью Axioma (290W): Напряжение с 35.2V просаживалось до 26.5V, полученная мощность – 164W.

Тест с парой панелей (285) + 1 блок питания – попытка вывода в диапазон MPP: Voc=45.7V, при работе просадка до 35V. Полученная мощность – 383W.

На 37-38V идет переключение индикатора High/Low.

Тест 600-ки с блоками питания:

  • 3 PSU: 36V, падение под нагрузкой до 34.6V, выходная мощность на инверторе 541W
  • 3 PSU + балласт из 9 ламп на 12В, включенных параллельно: просадка с 36 до 31,5V, мощность на инверторе 522W

Итого: контроллеру для работы нужны какие-то идеальные условия; но номинальную мощность он практически никогда не выдает. Однако стало ясно, что для минимизации проблем надо очень четко попадать в диапазон работы MPPT – это не Sunville, который можно пнуть с аккумулятора и тот все равно будет нормально работать. Хотя понять, что именно надо подавать на 600-ку, толком все равно не ясно – на сайте в описании, в таблице характеристик и на наклейке (да еще и в разных местах по-разному) разные данные. Хотя вроде как выходило, что в реальной жизни уперлись в низ нижнего диапазона MPPT на уровне 26В (несмотря на соседнюю надпись о том, что он от 24В).

Тест панелек на 285 Вт вечером – штатное расположение и наклон одной к солнцу:

По ходу дела строилось поле для новых 6 панелей. Конструкция делалась с нуля – расчистилась площадка от мусора; бурились ямы для опор; заказаны уголки и стройматериалы. Опоры забетонировал, дальнейшая конструкция была сварена из стальных уголков 50x50x3, загрунтована и выкрашена:

Но вернемся к инверторам. Еще до монтирования поля в рамках экспериментов и для использования в дальнейшем на 3-й точке был куплен с рук еще один инвертор – на 1000 Вт и с более широким диапазоном MPPT – вроде от 22В.Данных по эффективности не сохранилось (можно дополнить позже), но она была ощутимо выше, чем на 600-ках – где-то на треть. Однако сходу выявилась другая проблема – крайне тупой MPPT. Если при первом запуске на нужную мощность инвертор выходил за несколько секунд, то при затенении панели на короткое время и срыве рабочей точки восстанавливалась она несколько минут. Т.е., инвертор нормально работал только в более-менее безоблачную погоду.

Третий блок панелей планировалось взять больших габаритов – ну и на большую мощность, соответственно. Итог – заказаны 4 панельки по 440 Вт каждая:

Эти – с диодами Шоттки, как и Axioma. Если прошлые 2 партии синеватого цвета, то монокристаллические – ближе к черному.

Тест 1000-ника на них не удался: несмотря на указанный диапазон до 48В, ни на 48,5, ни на просаженном до 47В напряжении (затенил панельку собой) инвертор запускаться не хотел и писал ошибку.

====== Будет дополняться по ходу дела ======

Черновик:

===============

Сауна, охлаждение:

|2020-06-11T14:54:59|1|to|N—|1190->1340, новый замер

Охлаждение 440-ок: 315->341W (@36.8V)

2 мысли о “Solar Fields”

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *