Контролер заряду для сонячної електростанції: його функції та основні типи пристроїв

Нікого не здивує той факт, що відновлювані джерела енергії (ВДЕ) вимагають такого ж серйозного ставлення до режимів  своєї роботи, як і традиційні. Перевага сонячної енергетики у невичерпному видобутку, може легко перетворитися на її головний недолік, якщо не регулювати надлишок. Тому, сонячна електростанція складається з багатьох компонентів, де кожен елемент виконує важливу функцію: фотоелектричні модулі добувають енергію, інвертор перетворює постійний струм в змінний, а контролер заряду забезпечує коректне резервне електропостачання.

Що таке контролер заряду

Можливо, когось ця інформація здивує, але безперебійне живлення будинку забезпечують не сонячні електростанції, а акумуляторні системи. Вони — найважливіша складова автономних та гібридних СЕС. Зауважимо, що вартість акумуляторних батарей досить висока і термін їх служби безпосередньо пов'язаний з правильною експлуатацією. Щоб акумуляторні системи працювали якомога довше, в них необхідно постійно підтримувати відповідний рівень напруги. І з цим завданням відмінно справляється контролер заряду. Це пристрій, що оптимізує кількість виробленої енергії сонячними панелями та забезпечує коректний заряд/розряд акумуляторів сонячної електростанції. Простіше кажучи, система аналізує кількість виробленої енергії сонячними панелями і перенаправляє її для заряду акумулятора, зберігаючи батарею від надлишкового або недостатнього заряду. У разі недостатньої генерації СЕС, або аварійного відключення електрики, контролер подасть енергію з акумулятора і не допустить його розряду нижче норми. 

Функції

Як зазначалося раніше, в сонячній енергетиці можлива надлишкова генерація. А відсутність регулювання може призвести до пошкодження будь-якого елементу СЕС. Таким чином, основним призначенням контролера заряду є захист сонячних панелей і акумулюючих систем від поломок.  Це забезпечують наступні функції пристрою:

• Попереджає надлишковий заряд акумулятора. При досягненні необхідного рівня заряду акумулятором, контролер відключає/обмежує подачу електрики від сонячних панелей. У випадку застосування свинцево-кислотного акумулятора, надходження струму у заряджену батарею, може викликати пересихання електроліту та вивести її з ладу.

• Попереджає глибокий розряд акумулятора. При критично низькому рівні напруги в батареї, контролер відключить її від споживання. Оскільки, часті глибокі розряди призводять до зниження ємності акумулятора. 

• Запобігає виникненню короткого замикання в сонячних панелях та акумулюючих системах.

• Захищає від зворотної полярності підключення акумулюючих систем і сонячних панелей

• Перенаправляє надлишкову потужність в баластне навантаження

Типи

Контролери заряду сонячної електростанції бувають 4-х типів:

Контролери On \ Off

Через обмежений функціонал, вважаються найпростішим типом контролера. Цей вид пристроїв відключає заряд акумулятора, як тільки фіксує появу максимального струму в батареї. Що не дає можливості зарядити акумулятор до 100%. Тому, використовуючи контролер ON \ OFF, акумуляторні батареї будуть на рівні заряду в 70-90% і їм потрібна буде додаткова підзарядка. Оскільки, недостатній заряд знижує термін експлуатації акумулюючих систем.

PWM-контролери

Цей тип контролера має альтернативну назву - ШІМ. Принцип його роботи побудований на широтно-імпульсній модуляції струму. На відміну від свого попередника, PWM-контролер може усувати проблему не повної зарядки акумулятора. Це можливо завдяки тому, що пристрій при виявленні максимального струму, знижує його і продовжує процес заряду. Тож це досить ефективний контролер, який не допустить перегріву акумуляторів та забезпечуватиме повноцінний заряд.

MPPT-контролери

Найбільш функціональний та вдосконалений тип контролера. Окрім можливості зниження максимального струму, у пристрій було інтегровано складний алгоритм, що відстежує показники струму та напруги. Виходячи з аналітичних даних, система визначає оптимальні співвідношення параметрів, які забезпечуватимуть максимальну продуктивність СЕС. Згідно статистики, застосування МРРТ-контролера підвищує ефективність сонячної електростанції на 35%.

Контролери гібридного типу

Якщо електростанція складається з комбінованих джерел енергії — вітрова та сонячна, слід застосовувати контролери гібридного типу. Вони включають принципи роботи MPPT і PWM - контролерів. Однак, їх відрізняють вольтамперні параметри. Відомо, що вітрогенератори виробляють струм не постійної величини. Отже, основною функцією контролера гібридного типу є вирівнювання навантаження на акумулятори. Це убезпечить їх від передчасної поломки.

Висновок

Сонячна електростанція — це складний багатокомпонентний механізм, який розрахований на довготривалий період експлуатації. Якість встановленого обладнання є ключовим фактором, що впливає на термін її служби. Однак, навіть найнадійніший елемент станції може швидко вийти з ладу, якщо не дбати про його коректну роботу. Тож на етапі проектування, поцікавтеся у фахівців про технічне обслуговування СЕС та не ігноруйте придбання допоміжних елементів, що підтримуватимуть роботу станції у майбутньому.