Солнечные батареи. Тепло без посредников

Как правило MPPT является не самостоятельным устройством, а составной частью устройства. MPPT контроллер "смотрит в сторону солнечных панелей", ему вообще говоря неизвестно о характеристиках нагрузки. АКБ "смотрит в сторону нагрузки", ему вообще говоря неизвестно от чего он получает питание, от СП или от сети 220 В.

Вы можете найти зарядное устройство в комбинации с MPPT. Оно будет заряжать батарею от СП. Но ТЭН здесь непричем.

Или вы можете найти дешевый (который с "модифицированным синусом") инвертер с MPPT, который будет вырабатыватывать 220 В от СП. И подключить к нему ТЭН. Однако обычные ТЭН-ы довольно мощные, и чтобы такая система правильно работала надо много СП и мощный инвертер. Но как вариант можно взять инвертер с выходом 110 В и подключить к нему ТЭН на 220 В. Тогда в ТЭН будет уходить 1/4 от его номинальной мощности, и одной-двух СП хватит.

 

MPPT все хорошо.

А давайте посмотрим на сабж с другой стороны.
Как показвает мой опыт, вообще искать точку максимальной мощности не надо. Она примерно понятно где. на 12В батарее смело можно брать мощность где-то на 16В при любой разумной освещенности. Да когда 10 люксов и менее начинает слегка заваливаться вольтамперная характеристика, да и бог с ней, 1% от номинальной мощности можно и не ловить.

Итого известно напряжение на котором нужно брать мощность с батареи, допустим спроектировали ТЭН на примерно то же напряжение (на крайняк взяли 24V тэны и учли что в 16в у них мощность уменьшилась в квадрате, т. е. чуть более чем в два раза) Остается воткнуть между ними накопление заряда (можно даже на конденсаторах) и отдачу мощности через ШИМ-контроллер (фактически контроллер разряда, пусть заточенный например на 15+В)... Согласовать частоту ШИМ, мощности, емкость и все должно работать просто и эффективно.

Так мысли вслух. Может уже и звучали ранее, давно не участвовал в ветке.

 

Вот я беру первую попавшуюся СП, Jinko Solar JKM315P-72 и смотрю в даташите на ее ВАХ


При 16В она дает меньше половины мощности.

У каждой СП максимум будет при каком-то своем напряжении, характерном для этой конкретной СП. На сегодняшний день основная масса панелей дает максимум мощности примерно при 30...35 В. Откуда 16 В взялись - непонятно.

 

Так это 24В панели. 16->32.
Я о 12В панели говорил в качестве примера.

В данном случае 35, ну 34 для надежности.
16В указал условно. Фактически напряжение в рассматриваемой мной схеме - это напряжение настройки разрядного устройства (ШИМ).

И опять же, из вашего же графика видно, что незачем искать точку макс мощности, для этой панели она довольно четко понятно где.

PS На 24В панелях с ТЭН-ами задача проще решается. 3шт 12В ТЭН-а последовательно и все...
PSS 10А, провода скажем 6мм2 длина 2 (туда-обратно) х10м потери напряжения в меди составят 0,6В.
Дополнительно зачем полезно занизить чутка рабочее напряжение рассматриваемого контроллера (СП-ТЭН).
Будет меньше освещенность, слегка упадет рабочее напряжение СП, но и снизятся потери в проводах. Одно другое несколько компенсирует.

 

@mfcn,
Этот вопрос нужно рассматривать интегрально и понимать что проблема не только в определении ТММ, а в частности и в получаемой мощности по теплу, о чем мало кто говорит.

Если мы изготовим ТЭН на 1 ом, то от 12в сможем получить всего 144 вт тепла, что на мой взгляд явно недостаточно.
А вот изготовить ТЭН на меньшее сопротивление производители отказываются.
Поэтому выход только один- повышать напряжение.
При 34 в мы сможем получить уже 1156 вт, что неплохо, однако повышается и мощность потерь в проводах, соответственно нужно выбирать и более толстый провод, так как при сопротивлении ТЭНа в 1 ом потери в проводах становятся существенными.

Есть и ещё одна проблема - такой ТЭН придется изготавливать под конкретный размер посадочного места в бойлере или в другом заводском нагревателе, что не так дешево как кажется на первый взгляд.
Вообще же правильнее всего использовать стандартный бойлер на 220 в со встроенным в него ТЭНом, но тогда нужно понимать что высоковольтные схемы управления и коммутации не так просты как кажется.

 

https://ru.aliexpress.com/item/32524167766.html?spm=a2g0v.search0302.3.30.5b372491JGV9Os&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_0_10910_453_10911_454_10914_10915_10618_536_317_537_319_10059_10696_10084_10083_10887_10307_321_322_10065_10068_10301_10103_10884,searchweb201603_0,ppcSwitch_0&algo_pvid=9c0af309-d2f5-4c68-a85b-a26ec16441b3&algo_expid=9c0af309-d2f5-4c68-a85b-a26ec16441b3-3
12В 300Вт с полтычка.

3шт последовательно - 900Вт ТЭН-ов.

DC-DC преобразование, потери мощности соответственно. В предлагаемой мной схеме вообще нет DC-DC преобразования. Тем и хорош ТЭН в отличие от других потребителей, что его можно питать и не номинальным напряжением, а занизить если что.

34В не поднимали напряжение, просто взяли другой номинал СП...
Так-то можно рассомотреть и 100В систему - 3 панели последовательно... Но тут тонкость, с затенением фрагмента массива. Параллельные схемы лучше работают.

Как и вообще в низковольтных системах. Короче, толще провода... Сам СИП 16мм2 использую для того...

Ну... если с этой стороны смотреть, то можно подумать на тему замены нити в штатных ТЭН-ах как вариант...

 

Не Вольт, а Вт.
Сопротивление менее 0,5 ом., ток 25 А.
Какие будете брать провода, если потери мощности в проводе не должны превышать хотя бы 5% ?
А общая длина проводов (в обе стороны) примем 10 метров.

Калькулятор показал что при площади сечения провода в 25 кв. мм, токе 25 А и длине 10м, потери будут составлять 3%.
Вот сам калькулятор
https://www.calc.ru/poteri-napryazheniya-v-provode-kalkulyator.html

 

Покажите в чем лучше ?

 

Опечатка, уже исправился

Не... Нафиг 12В. Просто как-то привычка смотреть на такие системы кратно 12В.

Берем 24В панели с напряжением настройки 34В. Давайте так рассматривать.

Возьмем некую мощность панелей, ТЭН-ов и прикинем элементную базу. Только вот ШИМ обвязать я сходу не смогу, нужно вникать...

При затенении одного фотоэлемента он становится диодом очень плохо пропускающим ток. СП бывает включают в себя схему допускающую затенение части элементов со значительным понижением рабочего напряжения, а бывают и без такой возможности. Соответственно от дерева сбоку или от облачка тень закрыла один единственный фотоэлемент массива и мощность системы упала в 10 раз. В параллельной системе мощность снизилась только на мощность частично затененной панели.

 

Я уже посчитал, и внес дополнение в пост.
нужен провод около 25 кв. мм.

Всё не так катастрофично.

 

25А 34В?
2х10м Потери 3%?
СИП 16мм2 (Al) справляется. Потери 2,5%

 

Если честно, я так и не понял, что вы предлагаете. Можете схему нарисовать?

 

12 вольт, 25 А.
Я задавал расчет по току 25 А и мощности в 300вт, напряжение 12 вольт.

 

Так 12В ТЭН напрямую в рассматриваемом случае не применить... сгореть может если на 16В запитать.