I alla elektriska system med uppladdningsbara batterier (batterier) måste det finnas ett sätt att styra laddningen och urladdningen av batterierna. Huvuduppgiften för sådana anordningar är att styra batteriladdningen med optimalt utnyttjande av den ström som genereras av solpaneler.
Vad är styrenheten till för?
Detta är särskilt viktigt när blybatterier är installerade i systemet. De är särskilt känsliga för både djupurladdning och överladdning, och deras livslängd förkortas drastiskt i sådana fall, vilket ibland leder till att utrustningen går sönder. Om t.ex. ett laddat batteri fortsätter att strömförsörjas kan det leda till att elektrolyten kokar över och orsakar ett våldsamt gasutsläpp (om systemet är översvämmat) eller att slutna batterier sväller och till och med exploderar.
Alkaliska batterier är inte rädda för djupa urladdningar, men överladdning kan skada dem.
När det gäller litiumbatterier är det viktigt för dem att installera ett spänningsbalanseringssystem mellan cellerna i seriekretsen.
På så sätt införs enheter i det autonoma elektriska systemet som kopplar bort lasten från batterierna vid djupurladdning och även kopplar bort energikällan (i vårt fall solpaneler) om batterierna är fulladdade.
Viktigt! Anslut aldrig lasten direkt till batterierna utan en laddningsregulator! Detta innebär risk för batterifel.
Det finns laddningsregulatorer på marknaden med ett ”utjämningsläge”, vilket rekommenderas för översvämmade batterier, men inte för slutna batterier!
Oftast säljs styrenheterna med de typiska avstängningsspänningarna redan inställda, men dessa kan justeras vid behov.
Styrenheter kan byggas in i växelriktare eller avbrottsfri strömförsörjning.
Kostnaden för en sådan styrenhet överstiger inte 5% av kostnaden för hela kraftverket, men den tillämpade laddningstekniken påverkar aktivt effektiviteten i lagring och användning av den mottagna energin och livslängden för AB – och detta är mer än hälften av kostnaden för hela kraftverket. Slutsats – spara inte pengar på styrenheten, köp en kvalitetsenhet med en garanti från en välkänd tillverkare.
Vilka är de olika typerna av solcellsregulatorer?
Den enklaste av dessa enheter stänger helt enkelt av solpanelen när batterispänningen når gränsvärdet. När detta värde sänks kopplas batteriet in igen och laddningsprocessen återupptas. Vanligtvis är den maximala laddningsnivån 60-65%, och otillräcklig laddning orsakar försämring av plattan och en kraftig minskning av batteriets livslängd.
Enheter av denna typ är nu praktiskt taget ur produktion, och moderna styrenheter använder pulsbreddsmoduleringsström (PWM), eller PWM, från den engelska pulsbreddsmoduleringen, i slutskedet av laddningen. PWM-styrenheter ansluter solcellsmodulen direkt till batteriet och kan ge batteriladdning upp till 90-95%, medan batteriladdningen med enkel reglering (on-off) oftast inte överstiger 55-60%. Samtidigt reduceras solpanelens spänning till batterispänningen.
Hur fungerar PWM-regulatorer?
När batterispänningen når det inställda gränsvärdet minskar PWM-mekanismen gradvis laddningsströmmen för att förhindra överhettning, svullnad av batteriet eller kokning av elektrolyten. Vid denna tidpunkt fortsätter laddningsprocessen tills den maximala mängden elektricitet i batteriet har uppnåtts. Detta resulterar i högre processeffektivitet, kortare laddningstider och ett säkert laddat batteri.
Viktigt! Den totala effekten hos de anslutna solcellsenheterna måste motsvara den effekt som anges av styrenhetens tillverkare i de tekniska uppgifterna.
Tillverkaren anger också den maximala ingångsspänningen. Detta är viktigt att känna till, eftersom summan av de seriekopplade batteriernas tomgångsspänningar inte får överstiga detta värde. När du väljer en styrenhet, kom ihåg att i soligt sommarväder kan solpanelens tomgångsspänning överstiga den siffra som anges i enhetens tekniska specifikationer.
Användningen av PWM-regulatorer ger maximala resultat i system med låg effekt.
Fördelar med MRRT-regulatorer
Större och mer kraftfulla solkraftverk använder en andra typ av styrenhet, MPPT, från Maximum Power Point Tracking, eller MPPT, som kan styra den maximala effektpunkten för själva PV-modulen. Ingångsspänningen kan variera beroende på belastningen och belysningen på PV-modulen.
De flesta moderna styrenheter reglerar batteriets laddningsstatus (SOC – state of charge), vilket säkerställer optimal batteridrift och förlänger batteriets livslängd.
Med hjälp av MRRT-regulatorn ökar alltså produktionen med 10-40%, beroende på hur mycket panelens yta värms upp. Denna ökning sker även vid låga ljusnivåer, eftersom solpaneler med högre spänning fortsätter att ladda batterierna även vid låga ljusnivåer.
Det är viktigt att notera att användningen av en sådan anordning i systemet minskar förlusterna i ledningarna och minskar kostnaden för själva ledningarna. Låt oss komma ihåg Ohms lag, enligt vilken förlusterna i ledningarna beror på deras motstånd och på strömmen Pc (Watt) = Rc x I². Som synes följer det av formeln att kabelns tvärsnitt kan minskas med en faktor 4 om spänningen ökas med en faktor 2.
För en given nominell effekt kommer seriekoppling av fler solcellspaneler att öka solens utspänning och minska strömmen (P = V x I, dvs. för samma effekt P minskar strömmen I när V ökar).
En annan kostnadspost: när storleken på SES ökar, ökar också längden på kablarna. Om du seriekopplar de tillagda modulerna kan du på så sätt avsevärt minska det nödvändiga antalet kablar och deras tvärsnitt, och detta kommer att minska installationskostnaden avsevärt.
Användningen av MPPT-regulatorer i en PES-installation ger alltså en märkbar fördel, även om de är dyrare än PWM-regulatorer, särskilt om din PES har hög kapacitet.
