Солнечные батареи. Тепло без посредников

Пару 100втных панелей на крышу и автомобильный кипятильник..Самое простое

 

Спасибо всем ответившим за предложенные варианты. Еще один дилетантский вопрос: в теме неоднократно упоминается о том, что тэн без промежуточного согласующего устройства не нагружает в нужной мере СП. В чем причины такого явления, ведь тэн - обычная резистивная нагрузка, суть резистор (на десятые ома в варианте на 12в и на десятки ом для 220в) на котором падает все приложенное напряжение источника?

 

@OlegRnD,
Здесь всё просто - дело в том, что внутреннее сопротивление СБ меняется в зависимости от мощности падающего на неё солнечного излучения.
А солнечное излучение непостоянно не только в течении года, но и в течении дня, часа, и даже минуты, причем изменяется оно в десятки раз.

Из теории (и практики) известно, что для получения в нагрузке максимальной мощности сопротивление нагрузки должно быть равно внутреннему сопротивлению источника энергии.
Поэтому, даже если подобрать ТЭН с необходимым сопротивлением под конкретную мощность солнечного излучения, то через минуту уже понадобится другой ТЭН с другим сопротивлением.

 

Вот этот пост почитайте

Если совсем уж на пальцах:
- если СП закоротить (сопротивление нагрузки 0), то она даст максимальный ток, но напряжение при этом 0, значит, мощность тоже 0
- если СП не нагружать (сопротивление нагрузки бесконечно большое), то она даст максимальное напряжение, но ток при этом 0, значит, мощность опять 0
- между этими двумя нулями расположен весь график зависимости мощности от сопрoтивления нагрузки: при каком-то одном значении сопротивления СП отдаст максимум мощности, при любом другом - меньше, чем дальше от оптимального сопротивления, тем меньше, вплоть до 0.

 

Это неверное, ошибочное объяснение. В частности, внутреннее сопротивление СП в бОльшей степени зависит от самой нагрузки

 

Спасибо!
В таком случае, что должно делать согласующее устройство? Это гальваническая развязка или нечто иное?

 

Нужен просто аккум и контроллер

 

А караванер, это что именно?

 

СП почти никогда не работает на номинальной мощности, так как солнечные лучи падают под углом к панели, и довольно много излучения получаем в рассеянном виде. Если запроектируем связку ТЭН+СП на номинальную мощность то получаем печальный КПД преобразования при снижении освещенности.
Нарисовал картинку качественно для понимания:

Если делаем ТЭН на полную мощность - капитально теряем при снижении освещенности, если же делаем на частичную мощность - опять же капитально теряем при хорошей освещенности.

Чтобы решить проблему и нужно согласующее устройство, которое будет нагружать СП близко к максимальной мощности при различной освещенности.

В итоге и нужно согласующее устройство которое поддерживает напряжение на СП близкое к точке максимальной мощности панели и выдающее далее мощность на потребителя например в импульсном режиме.
С точки зрения графиков такая связка СП+согласующее устройство означает подбор тока нагрузки такой, чтобы СП давала при любой освещенности мощность такую какую может выдать.
Вариантов несколько:
1. Либо согласующее устройство является разрядно-зарядным контроллером АКБ+ сам АКБ (возможно с функцией MPPT)
2. Либо это некая емкость в виде конденсаторов, о чем я тут говорил, и как наверняка реализованы различные контроллеры СП, работающие без АКБ. Возможно также с функцией MPPT
3. Пытаться непосредственно регулировать нагрузку в зависимости от освещенности например включая ТЭН-ы подключенные параллельно (штук 20). Возможно также с MPPT. Но уж больно много железа...

MPPT подразумевается автоматический поиск точки максимальной мощности при текущих условиях освещенности, температуры, ветра и т. п. Графики СП что я привел по напряжению несколько плавают в зависимости от условий

 

@Николай 1,
Производитель снял ВАХ при определенных уровнях освещенности и выложил все на блюдечке с голубой каемочкой. Вот приводившийся ранее пример ВАХ конкретной СП


Из которого видно, что при изменении освещенности с 1000 до 400 Вт/м2 внутреннее сопротивление СП в точках MPPТ отличается не так уж сильно, приблизительно обратно пропорционально освещенности. Тогда как при одной и той же освещенности внутреннее сопротивление меняется гораздо сильнее. Для 1000 Вт/м2 на холостом ходу внутреннее сопротивление СП составляет примерно 1 Ом на хх и увеличивается в несколько десятков или сотен тысяч раз при напряжении на СП 20 В и менее. Поскольку вы с этим спорите, следует заключить, что вы этого не знали.

Из графиков также ясно видно, что точки МPPT при всех освещенностях имеют почти постоянное напряжение. Вследствие этого, если нагрузкой этой СП будет аккумулятор с напряжением примерно 37 В, то СП будет находиться в режиме MPP во всем диапазоне освещенностей и, соответственно, всегда отдавать в аккумулятор максимально возможную мощность. Несмотря на то, что внутреннее сопротивление аккумулятора почти равно нулю и, конечно же, никак не согласовано с внутренним сопротивление СП. Что разбивает в пух и прах ваше ошибочное утверждение, что "для получения в нагрузке максимальной мощности сопротивление нагрузки должно быть равно внутреннему сопротивлению источника энергии." Вы не понимаете, что законы линейных цепей просто так, "в лоб" неприменимы к нелинейным цепям.

 

И что из этого ?
А какой при этом идет ТОК от солнечной батареи ?
Кстати, mfcn уже ответил

Это каким же образом вы измеряете внутреннее сопротивление источника тока на хх ?
А в режиме КЗ вы тоже будете измерять R вн. ?
Расскажите поподробнее как это можно сделать.

А в даташите на СБ которые я приобретал НЕТ этих графиков !
Хотя к каждой СБ прилагается описание, в котором есть численные характеристики мощности, температурных коэф. и т. п.
А графиков ВАХ и ВВХ там НЕТ.
Но вы даже даже этого не знаете.

 

Но ведь от освещенности весьма заметно зависит температура СП? Порядка 70% мощности солнца поглощаем в виде тепла...

 

Я же объяснял: внутреннее сопротивление в каждой точке ВАХ, включая хх, легко определяется, если провести касательную к графику ВАХ в этой точке. Наклон этой касательной и определяет внутреннее сопротивление:

R = dV / dI.

 

Эта формула всего лишь ПРЕДПОЛАГАЕТ что оно будет таким, ибо прямое измерение ТОКА в точке хх невозможно, равно как и невозможно измерить НАПРЯЖЕНИЕ в точке кз.
А вот в ТММ возможно ПРЯМОЕ измерение и тока и напряжения, а соответственно и вычисление внутреннего сопротивления.
Поэтому лично я доверяю измерению, а не "наклону касательной".

 

СП все же больше похожа на источник напряжения чем тока. И если говорить языком внутреннего сопротивления, то оно тем выше, чем меньше освещенность...
Но все же приближать СП источником с постоянным внутренним сопротивлением некорректно, см график

Т. е. можно определять Rвнутр. в точке, в частности так:

Только зачем?