Zabawy z fotowoltaiką

Pokazywałem niedawno moje nowe akumulatory głębokiego rozładowania, a nieco później film omawiający najprostszy układ fotowoltaiczny.

Niedawno połączyłem jedno i drugie w całość, robiąc sobie prostą elektrownię fotowoltaiczną na baterie słoneczne, z dużym zestawem akumulatorów i pojedynczą baterią o mocy 30 Wp.

Tu tak na marginesie wtrącę, że jeśli ktoś ma ochotę na baterię słoneczną a szkoda mu pieniędzy, to może ją całkiem łatwo wygrać w konkursie na drugim moim blogu do nowoczesnym survivalu.

A ostatnio z pomocą Arduino zrobiłem sobie prosty układ pomiarowy, który mierzy napięcie i prąd płynący z baterii słonecznych do akumulatorów. Podłączyłem Arduino do komputera, który następnie zapisuje podawane parametry, żebym mógł sobie zrobić z tego ładne wykresiki. Lubię wykresiki… 😉

Docelowo Arduino będzie podawać dane do komputera podłączonego do internetu. Będzie można wejść sobie na stronę internetową i zobaczyć parametry pracy układu. Aktualnie nad tym pracuję. 🙂

Całość wygląda tak:

Akumulatory głębokiego rozładowania (żelowe i zwykłe)

Akumulatory podłączone ze sobą w całość (równolegle). Na pierwszym planie widać też regulator ładowania.

Bateria słoneczna i czujnik pomiarowy.

Bateria słoneczna za oknem, kabel 5 mm2, oraz układ pomiaru napięcia i natężenia prądu. Całość spięta na złączkach modelarskich.

czujnik pomiaru napięcia i prądu

Czujnik pomiarowy z bliska. Jak widać, ma zakres do 50V i 90A prądu.

Arduino pomiar napięcia i prądu

Arduino przy pracy. Widoczne trzy kabelki podłączone do wejść analogowych.

Wyniki jednak wcale nie są tak optymistyczne, jak to się może wydawać. Bo na przestrzeni ostatnich 4 dni, bateria wytworzyła tylko 2,4 Wh energii elektrycznej. Tak, nieco ponad dwie watogodziny! To tak, jakby pracowała z pełną mocą (30 Wp) przez niecałe 5 minut.

Wynika to zapewne z faktu, że akumulatory są po prostu niemal maksymalnie naładowane i bateria nie jest w stanie „dopchnąć” do nich zbyt dużo prądu.

Na wykresie za ten okres wygląda to tak:

Teraz słów kilka o to, czemu tak jest i co na to wpływa.

Po pierwsze, bateria słoneczna stoi na parapecie za zachodnim oknem. A więc przez cały dzień dostaje niedużo energii słonecznej, głównie w drugiej połowie dnia. Wcześniej dociera do niej tylko promieniowanie rozproszone — ale dość szybko jest go na tyle dużo, by napięcie na baterii mocno rosło, gdy tylko robi się na dworze jasno. Nie widać tego na wykresie, bo obciąłem go na wysokości 10 V, ale tylko ok. 70 minut mija od momentu, gdy napięcie zaczyna rosnąć od zera do momentu, w którym przekracza 12 V.

Później napięcie jest ograniczane przez akumulatory, do których bateria jest podłączona. Gdybym ją rozłączył, napięcie z łatwością sięgnęłoby 20 V.

Z pewnością wpływ na te wyniki pomiaru ma sam układ pomiarowy. Natężenie prądu przy maksymalnej mocy tej baterii to tylko ok. 1,7 A, podczas gdy zakres pomiarowy tego czujnika to aż 90 A. Ponieważ działa on w układzie analogowym, na wyjściu daje napięcie 3,3 V przy 90 A, a więc dla maksimum mocy baterii da napięcie tylko 0,06 V. Arduino zaś interpretuje sygnały analogowe w zakresie 0-5 V, zatem widać, że dokładność takiego pomiaru nie jest wielka.

Próbowałem to obejść robiąc uśrednianie pomiarów. Arduino mierzy napięcie podawane przez czujnik co pół sekundy, a następnie uśrednia 120 kolejnych pomiarów i dopiero taką wartość przesyła do komputera. Było to zresztą niezbędne ze względu na wahania pomiaru, widoczne na wykresie nawet po tym uśrednieniu.

Spróbuję coś wykombinować by skierować baterię na południe (mam nad mieszkaniem kawałek skośnego dachu skierowany niemal idealnie w tę stronę), a najlepiej podłączyć więcej niż jedną baterię równolegle. Muszę tam tylko się wdrapać… Zobaczymy co z tego wyjdzie. 🙂

Komentarzy do wpisu “Zabawy z fotowoltaiką”: 5.

  1. Mariusz says:

    „Wynika to zapewne z faktu, że akumulatory są po prostu niemal maksymalnie naładowane i bateria nie jest w stanie „dopchnąć” do nich zbyt dużo prądu.”

    Według mojego rozumowania, może warto by było rozładować baterie i sprawdzić wówczas, na wykresach, ile wytworzą energii… oraz czy fakt ich „pełnego naładowania” ma rzeczywiście jakiś wpływ na wyniki.

  2. @Mariusz: mam chyba lepszy pomysł. Rozładowanie akumulatorów (choćby jednego) zajmie sporo czasu, a zresztą każde rozładowanie zmniejsza jego żywotność. Szkoda mi się w to bawić tylko dla takiego eksperymentu.

    Zamiast tego po prostu założę jakieś obciążenie, które powinno być w stanie przyjąć 30W prądu — na przykład jakąś samochodową żarówkę, i pomierzę co wyszło. 🙂

  3. Panie Krzysztofie i jaki Pan wyniki osiągnął?

  4. @Zamurowany: takie, jak widać w artykule. Na przestrzeni 3 godzin między naszymi komentarzami nie zdołałem zmontować obciążenia dla układu pomiarowego…

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *