Автономная система электроснабжения своими руками (АКБ+инвертор+генератор)

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Да гена молотил у соседа и бенз уходил, а что делать Ленэнерго мудаки, а жить с семьёй надо. Дом в ипотеку строился, с расчётом на то, что Ленэнерго присоединит в срок по договору. В итоге год жил на автономке.
У меня батареи поживее - и сейчас работают (в резерве), а сосед свои уже выкинул - совсем умерли. после дешёвых он бош купил - так тот тоже начал ёмкость потихоньку терять. Ёмкость мы меряли таким прибором.
А этой весной нас уже присоединили к сетям.

 

AndreyNS, Батареи вообще странные были собирают их в Питере, говорят, что в корпусах от Тюменских батарей, а начинка непонятно какая (может китайская, если оттуда возят дёшево) - но видно что на древних станках сделана, если в отверстие посмотреть - пластины не идеально ровные, как в фирменных.
Названия или вообще нет, или не отложилось, но наклейка на них есть какая-то, потом сфоткаю покажу.

 

Вот еще суровая тема для самодельности нашлась - в 195х годах в империи зла изобрели газовый аккумулятор http://www.ecotoc.ru/alternative_energy/battery/d679/. Щас при текущих ценах на никель, кадмий, литий с ионами и проблемах с сульфатацией свинца через полгода деления мощности бытовой электростанции это похоже на выгодную тему.

На большой саморазряд относительно пофиг - как раз часов на 3..6 заряд и нужен. Зато можно заряжать любой имеющейся мощщой без проблем. А для никелькадмия нужны самые дорогие элементы КН как седня из Саратова сообщили.

Мешок активированого угля уже был куплен полгода назад при попытке самодела электрохимии - щас пригодится для новых экспериментов.

 

А кто-нибудь из присутствующих автономщиков нашел действительно надежный зарядник с стабилизацией тока, ампер на 15-20? Орионы (не все модели) это обеспечивают, но живут не сильно долго, от полугода до года примерно. Кулон 715д живет два года, но уж если дохнет то с взрывом управляющей микросхемы, транзисторов, диодов и резисторов в силовой части. Причем всё это совершенно "на ровном месте" без каких-либо перегрузок или замыканий.
Я в прошлом году собрал аж девять дохлых Орионов (свои и соседские) и возил в Питер туда где их делают - починили, и не дорого. Но ездить туда далеко и неудобно, к тому же ездить надо дважды - отдавать и забирать. Производитель Кулонов на письмо с вопросом куда везти труп - не ответил вообще.
Хочется какой-то более надежный зарядник. Вон, сварочные инверторы ведь так не помирают, может быть и зарядники живучие бывают? Функция стабилизации тока - обязательна.

Ну и про газовый аккумулятор выскажусь: простой расчет показывает, что для создания аккума приемлимой емкости потребуется сотня кило угля. Так что размеры будут впечатляющие. Хотя если в сарае ставить - то не критично. А вот какой электролит заливать - непонятно. Там в статье раствор NaCl предлагается и там же предлагатся раз в неделю его менять (ага,несколько десятков литров). Интересно что с электролитом делается?
И особым удовольствием будет возня с электролитом на 30-градусном морозе.
Так что подозреваю, что в настоящее время списанные с электропогрузчика, жд вагона или трамвая/троллейбуса щелочные аккумы будут не хуже по массогабаритным характеристикам, но существенно удобнее в пользовании - в них только иногда воду доливать надо.

 

С приморска ж почта должна ходить до спб. Посылки туда и обратно наверн около 400 руб щас будут стоить.

Как уже печатали где-то на форуме в инете - щас есть глобальная планетарная проблема в текущей цивилизации: Акб за время развития цивилизации постоянно пытались делать с высокими удельными параметрами. В результате они получились дорогими. А для стационарного хозбыта нужна дешевая акб с высоким кпд и долгим сроком службы при пофиг каких удельных параметрах.

Щас вот никелевые пока интересны, но цена очень напрягает малоимущих. Практически цена средне начальной никелевой батареи (на скромные единицы хозбыт часов электроэнергии) если брать у производителя сравнима с ценой за весь земельный участок на котором можно проживать десятками лет или условно без ограничения времени. Сравнима или превышает размер взяток электрикам за подключение электропитания ускорено.

Поэтому для текущей жизни остаются также древние свинцокислотные - но у них большой текущий износ и большая частота замены. До единиц раз в год.

 

Имхо у этой конструкции при обычном для акб заряде "на полную емкость" (для транспорта энергии вместо хранения с высоким кпд) получаются большие потери хлора. Поэтому происходит все как обычно при электролизе натрий хлора на хлор (и водород если нужен) - хлор из электролита теряется (оставшийся без поглощения хлор из элемента улетает). И в электролите накапливается натриевая щелочь (NaOH). При этом ионы ОН- имхо могут реагировать на аноде с выделением кислорода и мешать выделению хлора. Это приводит к падению кулонометрической эффективности заряда и усиленому разрушению анода кислородом.
При циклировании элемента без потерь газов - получается при заряде из воды и натрийхлора производятся компоненты для соляной кислоты (водород и хлор), и в растворе из которого они выделены копится щелочь, а при разряде в электролите формируется соляная кислота, нейтрализуется щелочью и раствор опять становится нейтральным раствором натрийхлора в воде.

Поэтому есть мысля вместо натрийхлора с безполезным натрием применять для электролита имхо также дешевую соляную кислоту. В ней есть нужный хлор и водород и есть избыток протонов. Тогда вместо смены электролита с удалением вредного натрийоаша надо будет только подливать соляную кислоту (раствор соляной кислоты). При этом избыток протонов способствует выделению на катоде только водорода без паразитной генерации вредных для анодных процессов ионов ОН- или если чем ОН- и выделяется - будет сразу связываться протонами в воду. Но при использовании кислотного электролита вместо нейтрального имхо может упасть напряжение элемента с более 2в до около 1.3в - по https://him.1september.ru/article.php?ID=200404209 напряжение водородно-хлорного элемента 2.13в только если водородный электрод находится в щелочной среде (с ОН- ионами). А если он будет в кислотной - то имхо потенциал водородного электрода будет как стандартный водородный - 0в вместо 0.83в и останется только потенциал хлорного 1.36в.

Еще вариант с разделением катодного и анодного пространств - чтобы выделяющийся на катоде ОН- при электролизе воды оставался в катодной зоне и меньше мешал выделению хлора на аноде, но из-за сепаратора между катодными и анодными пространствами имхо очень (заметно) похудшеют электротехнические характеристики элемента - возрастет нутряное сопротивление и потери.

Но имхо потери хлора увеличиваются при попытке полного заряда элемента, а при частичном заряде (просто ухудшении удельной емкости) там потери хлора будут заметно меньше и подливать надо будет реже.

Всяко для нейтрализации избыточной щелочи, которая имхо мешает заряду, можно вместо смены солевого электролита просто подливать туда соляную кислоту - и потеряный хлор компенсирует и избыточную щелочность перед зарядом нейтрализует. Цена технической соляной кислоты щас около 12 руб за кг (имхо сравнимо с ценой повареной соли в пищевых товарах), а химически чистой около 20..30 руб.

Но есть и еще момент по износу этого акумулятора - в теории по производству хлора электролизом на углеродных электродах указано - при достаточно малых плотностях тока из водного электролита кроме хлора выделяется достатчоно много кислорода, и соотношение выделения кислорода и хлора растет с падением плотности тока (а на активированом угле большая площадь и малая плотность тока типа). А кислород похоже в атомарном виде как-то успевает окислить углерод электрода (сцуко такое - в холодной воде практически - еще чуть и получится щастье топливного электроэлемента на угле) и вместе с хлором вылетает углекислый газ (до 2 процентов и более ?) и электрод соотв разрушается (теряет массу). Поэтому имхо в практической конструкции элемента активированый уголь должен использоваться в основном для хранения хлора, а выделяться хлор должен на электроде с малой площадью или устойчивом к кислороду.

 

Как я уже не раз писал, неплохой альтернативой являются списанные щелочные аккумуляторы. Мне кажется что их характеристики, существенные для автономного проживания, заметно лучше свинцово-кислотных. Исходя из моего опыта и опыта соседей - у щелочных АКБ ухудшаются именно удельные параметры, которые для стационарного использования не критичны, как совершенно верно было сказано. Типа того, что в банке ТНЖ-250 остается сотня ампер-часов емкости и внутреннее сопротивление, уже не позволяющее отдавать нужные для электропогрузчика токи. Однако ничуть не мешающее питать светодиодные лампочки и ноутбук через дешевый китайский инвертор на три-шесть сотен ватт.
Кстати, как показал эксперимент, банки от погрузчика отлично заряжаются током 1/20 от емкости. При этом не кипят и не греются - то есть не расходуют лишнюю энергию. Напрасно я на них обижался - просто предидущий комплект у меня _совсем_ дохлый был так как неправильно хранился после списания. И поэтому мне казалось что ТНЖ-250 сильно хуже чем НКП-90. Оказалось что ничем не хуже. Более того, в ТНЖ-250 около сотни ач, а в НКП-90 не больше полусотни.
Тут прошлой осенью досталось штук тридцать вполне даже живых, думаю на ближайшие десяток-полтора лет их хватит.
Вот бы еще живучий зарядник найти. Предложенная постоянная пересылка зарядников почтой туда-сюда однозначно не устраивает.

 

Нравятся инверторы-ради бога, собирайте мост на ИГБТ, на управление можно ту же шимку, что и в сварочниках, транс намотать -нет проблем-витков два десятка, можно железо от комповых БП сочленить...\Вот только надо ли оно?

 

Вот - самые дешвые акб, что удалось найти! (О них выше шла речь)

 

Интересно, что Вы думаете про зарядку по закону Вудбриджа:

 

Если акб стоят дешевле топлива - можно и так имхо.

Взять наконец-то тяжелый трансформаторный на 50 герцев ?

 

Как предлагается приделывать к нему функцию стабилизации тока?
Был у меня лет двадцать назад трансформаторный зарядник с шильдиком "что-то-там-геология" Имел тиристорный регулятор (не стабилизатор) тока. Трансформатор (примерно киловаттный по размерам) начинал сильно греться уже при токе порядка 20А и в конце концов сгорел с дымом - по всей видимости я прозевал когда ток почему-то вырос, стабилизации-то нет.
Был у соседа примерно в те же времена какой-то монстрообразный блок питания 50х годов - там стоял ЛАТР, и после него трансформатор 220/12.
Ток регулировался изменением напряжения на первичной обмотке понижающего транса. Сосед пытался приделать стабилизации - крутить ручку ЛАТРа моторчиком. В конце концов от постоянного кручения ЛАТР сгорел (несколько витков как раз рам где постоянно елозил подвижный контакт).

Так что я специально уточню что инверторный зарядник нужен не потому что он инверторный, а потому что он умеет стабилизировать ток и не требует присмотра каждые полчаса.

 

Если требуется кпд (всегда выше 90 и более процентов) - то имхо проще импульсный стабилизатор (типа понижающего шима). На нем всяко будет мощща меньше чем на высоковольтном передающем всю мощщу.

Если на кпд относительно пофиг (хотя при правильно подобраных параметрах трансформатора и малом колебании напряжения при заряде будет имхо тоже хорошо) - то пользовать физическое свойство транзисторов по стабилизации тока в активном режиме. Для этого по минимуму нужен один транзистор, один радиатор и один источник напряжения - а это например какая-нить батарейка с резистором или мелкий интегральный стабилизатор типа 7809 с резистором переменным. Вот наблюдаю в даташите на IRFZ44N -
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irfz44n.pdf

Ток стока около 20А при напряжении на затворе около 5 вольт при падении напряжения от 0.6 до 10вольтов и более. Стабилизатор тока однако.

Мощща кристалла около 90 ваттов допустимая - так что при токе 20а можно допускать падение до 4.5 вольтов. Бабла оно стоит порядка десятков руб.

Кпд при заряде 15в батареи током 20а и питании 17в будет еще целых 87 процентов имхо.

У орионовских зарядников кпд по слухам порядка 70..80 процентов.

 

Импульсные силовые преобразователи мощностью от сотен ватт, во всяком случае бытовые их реинкарнации, к сожалению имеют не особо большой моторесурс (ну или "наработку на отказ" - кому как нравится). Может быть действительно имеет смысл поэкспериментировать с классическим стабилизатором на транзисторах. Напряжение на аккумах меняется от примерно 10 до 16.4 вольта, не просто так у солнечных батарей ЭДС выбрана порядка 17.5-18 вольт. Падение напряжения на стабилизаторе получается относительно терпимое. В свойствах полупроводниковых кристаллов я нисколько не сомневаюсь, но посмотрите на толщину _выводов_ того же IRFZ44N и сравните с толщиной типично используемых при 20 амперах тока проводов. Как-то сомнения возникают что столь тонкая проволочка выдержит _непрерывный_ ток 20А в течении долгих часов без неприличного нагрева. Хотя конечно можно поставить несколько транзисторов параллельно.
Если КПД этой конструкции получается не хуже тех же орионовских зарядников то не очень понятно почему схемы таких стабилизаторов не попадаются в литературе и на сайтах.

И еще: выше там спрашивали как я отношусь к всяким разным методам зарядки аккумов. Из литературы я знаю, что для
запасения заданного количества энергии в аккумуляторе, через него должно протечь определенное количество кулонов (ну или ампер-часов если кому-то так удобнее) электричества. А также в книгах пишут, что существует наиболее оптимальная плотность тока на единицу поверхности электродов. Не слишком большая но и не очень маленькая. Если верить книгам, то типично для аккумов заводского производства она соответствует протеканию этого оптимального тока в течении 10-20 часов (для полного заряда аккума). Да, некоторые типы аккумов допускают значительное превышение плотности тока без разрушения их внутренностей, но всегда с значительным снижением кпд зарядки. А вот данные по КПД при различных плотностях тока на электродах в современной [рекламной] литературе вообще отсутствуют. В старосоветской - иногда попадаются.

 

Лучше 2..3 паралельно. С соответствующей коррекцией напряжения на затворе. Плотность тока типовая для меди в обмотках - около 10 а на кв мм. Для короткого проводника с теплоотводами с двух сторон еще выше.

Кпд еще помножится на кпд трансформатора и выпрямителя.

Схемы такого стабилизатора имхо есть во всех книжках по полупроводниковым приборами типа транзисторов.