Контроллер заряда для солнечной электростанции: его функции и основные типы устройств

Ни для кого не секрет, что возобновляемые источники энергии (ВИЭ) требуют такого же серьезного отношения к режимам работы, как и традиционные. Преимущество солнечной энергетики в неисчерпаемой добыче может легко превратиться в ее главный недостаток, если не регулировать переизбыток. Поэтому, солнечная электростанция является многокомпонентным сооружением, где каждый элемент выполняет важную функцию: фотоэлектрические модули добывают энергию, инвертор преобразует постоянный ток в переменный, а контроллер заряда обеспечивает корректное резервное электроснабжение.

Что такое контроллер заряда

Возможно, для кого-то эта информация окажется сюрпризом, но бесперебойное питание дома обеспечивают не солнечные электростанции, а аккумулирующие системы. Они — важнейшая составляющая автономных и гибридных СЭС. Отметим, что стоимость аккумуляторных батарей достаточно высокая и срок их службы напрямую связан с правильной эксплуатацией. Чтобы аккумулирующие системы работали как можно дольше, в них необходимо постоянно поддерживать соответствующий уровень напряжения. И с этой задачей отлично справляется контроллер заряда. Это устройство, которое оптимизирует количество производимой энергии солнечными панелями и обеспечивает корректный заряд/ разряд аккумуляторов солнечной электростанции. Проще говоря, система анализирует количество производимой энергии солнечными панелями и перенаправляет ее для заряда аккумулятора, сохраняя батарею от переизбыточного или недостаточного заряда. В случае недостаточной генерации СЭС или аварийного отключения электричества, контроллер подаст энергию из аккумулятора и не допустит его разряда ниже нормы. 

Функции

Как говорилось ранее, в солнечной энергетике возможна избыточная генерация. Отсутствие регуляции может привести к повреждению любого элемента СЭС. Таким образом, основным назначением контроллера заряда, является защита солнечных панелей и аккумулирующих систем от поломок, которую обеспечивают следующие функции устройства:

• Не допускает переизбыточный заряд аккумулятора. При достижении необходимого уровня заряда аккумулятором, контроллер отключает/ ограничивает подачу электричества от солнечных панелей. В случае применения свинцово-кислотного аккумулятора, поступающий ток в заряженную батарею может вызвать пересыхание электролита и вывести ее из строя. 

• Не допускает глубокий разряд аккумулятора. При критически низком уровне напряжения в батареи, контроллер отключит ее от потребления. Поскольку, частые глубокие разряды приводят к снижению емкости аккумулятора. Что заметно снизит автономное питание дома.

• Предохраняет от возникновения короткого замыкания в солнечных панелях и аккумулирующих системах.

• Защищает от обратной полярности подключения аккумулирующих систем и солнечных панелей

• Перенаправляет избыточную мощность в балластную нагрузку

Типы

Контроллеры заряда солнечной электростанции бывают 4-х типов:

Контроллеры On\Off

Из-за ограниченного функционала, считается самым простым типом контроллера. Этот вид устройств отключает процесс заряда аккумулятора, как только фиксирует возникновение максимального тока в батареи. Что не дает возможности зарядить аккумулятор до 100%. Поэтому, используя контроллер ON\OFF, аккумуляторные батареи будут на уровне заряда в 70-90% и им потребуется дополнительная подзарядка. К слову, неполная зарядка снижает срок эксплуатации аккумулирующих систем. 

PWM-контроллеры

Этот тип контроллера имеет альтернативное название — ШИМ. Принцип его работы основан на широтно-импульсивной модуляции тока. В отличии от своего предшественника, PWM-контроллер может устранять проблему неполной зарядки аккумулятора. А все из-за того, что устройство при обнаружении максимального тока, понижает его и продолжает процесс заряда. Так что, это достаточно эффективное устройство, которое не допустит перегрева аккумуляторов, обеспечит полноценный заряд и будет оптимальным по своей стоимости.

MPPT-контроллеры

Самый многофункциональный и усовершенствованный тип контроллера. Помимо возможности снижения максимального тока, в устройстве заложен сложный алгоритм, который отслеживает показания тока и напряжения. Исходя из этих данных, система определяет оптимальные соотношения параметров, которые обеспечат максимальную продуктивность СЭС. Согласно статистике, применение МРРТ- контроллера повышает эффективность солнечной электростанции на 35%. Однако данный тип устройства лучше всего применим для станций с большим количеством панелей. Для небольшой станции, где солнечные батареи 5 кВт, покупка будет неоправданно дорогой.

Контроллеры гибридного типа

Если электростанция состоит из комбинированных источников энергии — ветровая и солнечная, то следует применять контроллеры гибридного типа. Они включают в себя принципы работы MPPT и  PWM - контроллеров, однако их отличают вольтамперные параметры. Известно, что ветрогенераторы производят ток не постоянной величины. Поэтому, основной функцией данного типа устройств, является выравнивание нагрузки на аккумуляторы. Что обезопасит их от преждевременной поломки.

Вывод

Солнечная электростанция — это сложный многокомпонентный механизм, рассчитанный на длительный период эксплуатации. Качество установленного оборудования, является ключевым фактором, влияющим на срок ее службы. Однако даже самый надежный элемент станции может быстро выйти из строя, если не обеспечить ему корректную работу. Поэтому, на этапе проектирования, поинтересуйтесь у специалистов о техническом обслуживании СЭС и не игнорируйте приобретение вспомогательных элементов, поддерживать работу станции в будущем.