BlueCell solarni regulator polnjenja

Solarni regulatorji polnjenja baterij MPPT so najnovejša generacija regulatorjev, ki lahko z obstoječimi solarnimi paneli pridelajo do 20 odstotkov več električne energije. Ker je na plovilu omejena površina, smo omejeni s številom panelov, ki jih lahko namestimo. Zato je izkoristek sistema še kako pomemben.

Poglejmo, zakaj lahko z novo vrsto regulatorjev polnjenja pridelamo več elektrike.

Učinkovitost polnilcev MPPT

Solarni regulatorji polnjenja baterij MPPT omogočajo največji izkoristek solarnih panelov. Tehnologija vgrajena v regulator omogoča natančno spremljanje največje moči v realnem času, zaradi česar se močno poveča izkoristek. Z istimi paneli bo proizvodnja električne energije večja za 15 do 20 odstotkov. Nekateri proizvajalci obljubljajo tudi 30-odstotno povečanje, vendar je ta številka skoraj nedosegljiva.

Nova generacija regulatorjev polnjenja ima izjemno učinkovitost. Kot elektronska naprava določen del energije porabi za svoje delovanje, preostalo pa je sposobna spremeniti v koristno energijo in polni akumulatorje. Sodobni MPPT imajo 99,9-odstotno učinkovitost. Do manjše izgube prihaja pri konverziji energije v vezju. Zato lahko rečemo, da je končna učinkovitost regulatorjev vse do 98-odstotna.

 

MPPT tehnologija

BlueCell solarni regulator polnjenja

MPPT pomeni Maximum Power Point Tracking oziroma po slovensko Sledenje točki največje moči. MPPT je sistem naprednega polnjenja baterij in omogoča, da solarni paneli proizvedejo kar največ električne energije glede na okolje, v katerem so nameščeni. Ker so solarni paneli nelinearni, je njihov izkoristek enak krivulji. Standardni polnilci in PWM polnilci (starejša tehnologija) niso bili sposobni polniti baterije v vseh območjih krivulje, zato je pridelava električne energije z njimi manjša. Regulatorji polnjenja MPPT ves čas sledijo krivulji in so sposobni izkoristiti največjo energijo, ki jo je sposoben oddati solarni panel v danih pogojih.

 

Primer 12 V sistema

Če imamo na plovilu 12 V sistem, je napetost na baterijah med 12,8 in 13,4 V (LiFePO4). Napetost na solarnem panelu je približno 17 V. Vsa ta energija pa se ne pretvori v električno energijo in prihaja do izgub. Regulatorji MPPT so sposobni zaobiti ta problem. Konstantno prilagajajo vhodno napetost in tok, ki ga proizvaja solarni panel in tako koristijo vso njegovo moč. V primerjavi s polnilci PWM so zato sposobni proizvesti med 15 in 20 odstotkov več električne energije.

BlueCell solarni regulator polnjenja

Solarni paneli so termično labilni. Cenejši, manj kakovostni paneli so običajno bolj labilni od kakovostnejših, ki so dražji. Njihova proizvodnja energije je močno odvisna od njihove temperature. Vsi so običajno testirani pri temperaturi 25 °C. Na plovilu se med poletno sezono segrejejo na več kot 40 °C in njihova učinkovitost se zmanjša. Pri panelih slabše kakovosti tudi do 50 odstotkov (več v članku Solarni paneli na plovilu – dimenzioniranje sistema). Regulatorji MPPT stalno prilagajajo parametre polnjenja glede na pogoje in tako zagotavljajo največji možni izkoristek.

 

Faze polnjenja

Različni tipi baterij/akumulatorjev potrebujejo različne faze polnjenja glede na njihovo napolnjenost. Zato so zanje potrebni različni programi polnjenja, ki zagotavljajo učinkovito polnjenje in čim daljšo življenjsko dobo. Glavne faze polnjenja so:

  1. hitro polnjenje,
  2. vzdrževalno polnjenje,
  3. pospešeno polnjenje,
  4. izenačevanje in
  5. plavajoče polnjenje

Hitro polnjenje

Baterija ali akumulator, ki ju polnimo, še nista dosegla napetosti, ki jo imata, ko sta polna. Regulator MPPT bo polnil baterijo/akumulator z največjo možno močjo. Ko bo baterija/akumulator dosegla nominalno napetost, pri kateri je polna, se bo začelo polnjenje s konstantno napetostjo. Litijeve baterije z razliko od klasičnih svinčenih baterij se lahko polnijo z bistveno večjimi tokovi. Tok polnjenja svinčene baterije naj bi znašal največ 15 odstotkov nazivne kapacitete. Litijeve baterije pa je možno polniti s tokovi, ki dosegajo 50 odstotkov kapacitete. Primer: svinčen akumulator s kapaciteto 100 Ah polnimo z največ 15 A, litijevo baterijo pa s tokom 50 A.

Vzdrževalno polnjenje

Ko napetost baterije/akumulatorja doseže nominalno napetost, bo regulator začel polniti s konstantno napetostjo. Ta proces ne bo več vključeval MPPT polnjenja. Polnilni tok se bo zmanjševal s časom. Litijeve baterije (LiFePO4) ne potrebujejo te faze polnjenja. Polnijo se s konstantno napetostjo in tokom vse do 50 odstotkov nazivne kapacitete.

Pospešeno polnjenja

Pospešeno polnjenje je do 2 uri trajajoča faza. V tej fazi je napetost polnjenja višja od nominalne napetosti polnjenja oziroma plavajočega polnjenja. Faza zagotavlja, da akumulator/baterija sprejme, kar se da toka, da se napolni do največje mere.

Izenačevanje

Izenačevalna faza polnjenja je namenjena izenačitvi koncentracije kisline na vrhu in na dnu akumulatorja, izenačevanju napetosti med posameznimi celicami akumulatorja ter zmanjšuje sulferizacijo, zaradi katere svinčeni akumulatorji hitro izgubljajo kapaciteto. Postopek je agresiven do akumulatorja in je lahko tudi nevaren. V tej fazi lahko pride do eksplozije akumulatorja, sproščajo se plini in akumulator se lahko trajno poškoduje.

Plavajoče polnjenje

Faza plavajočega polnjenja sledi fazi vzdrževalnega polnjenja. Regulator bo zmanjšal polnilno napetost in polnilni tok ter omogočil bateriji, da vzdržuje plavajočo napetost. Svinčeni akumulatorji imajo nazivno napetost 12,8 V (ko je 100-odstotno napolnjen in ga odklopimo od polnilnih naprav in potrošnikov, se bo njegova napetost stabilizirala na 12,8 V). Vendar je za njihovo kondicijo izjemno pomembno, da napetost ohranjajo na 13,2 V. Zato v plavajoči fazi polnilec vzdržuje napetost 13,2 V in baterijo polni z majhnim tokom (0,2–1,0 A, odvisno od tipa akumulatorja), da zagotavlja stalno napolnjenost baterije. Svinčeni akumulatorji imajo namreč slabo lastnost in se samodejno praznijo, tudi če nanje ni priključen noben uporabnik. Za razliko litijeve baterije skoraj nimajo samodejnega praznjenja in so lahko tudi po več mesecih neuporabe še vedno enako polne. Njihovo samodejno praznjenje je manjše od 3,5-odstotka na mesec.

 

Večja učinkovitost

Solarni regulatorji MPPT skrbijo, da je polnjenje v vseh fazah najbolje izkoriščeno. Moč, ki jo proizvajajo solarni paneli, najbolj učinkovito pretvarjajo in polnijo akumulatorje. So idealni za pretvarjanje energije, ki jo proizvedejo paneli v energijo, ki jo shranijo baterije. Delujejo na preprostem principu P = U x I (moč je produkt napetosti in časa). Ko je oblačno, zmanjšajo tok, ki teče s panelov, da se ohrani napetost, ko je sončno, pa omogočajo, da iz panela teče večji tok.

 

MPPT solarni polnilci so dražji a učinkovitejši

Solarni polnilci MPPT so dražji od standardnih ali polnilcev PWM. Standardni solarni regulatorji ali regulatorji PWM moči 10 A stanejo med 20 in 30 EUR, moči 20 A pa med 30 in 60 EUR, medtem ko 10 A MPPT solarni regulatorji stanejo med 50 in 100 EUR, 20 A pa med 70 in 200 EUR.