LiFePO4 jako startovací baterie do auta ?

LiFePO4 baterie zvládají velmi vysoké proudy (400A po 10 sec. pro 40Ah baterii, 600A/10sec. pro 60Ah baterii). Napěťový rozsah je stejný nebo širší než u olověných baterií. Pracovní teplota LiFePO4 článků je od -25°C do 80°C. Proto je možné v odůvodněných případech je jako startovací baterie použít.

Startování za mrazu

20Ah LiFePO4 články, které mám pro testování regulátorů a měničů mi zachránily 1 pracovní den. Při ledovkové kalamitě se mi vyzkratovalo vedení k autobaterii a když jsem potřeboval odjet s materiálem, byla baterie zcela vybitá (0V). Připojil jsem tedy startovacími kabely 4s x 2p x 20Ah (12V/40Ah) LiFePO4 články do svého dieselu místo vybité autobaterie a nastartoval, následně připojil vybitou baterii a odpojil LiFePO4 a odjel. Během jízdy se vybitá baterka zregenerovala natolik, že už nebyl problém na zpáteční cestě znovu nastartovat.

Je nutné také říct, že to LiFePO4 články neměly snadné - studený dieselový motor nechtěl chytat, musel jsem pokus o nastartování provádět asi 6 nebo 7x než to chytlo. Přesto napětí článků výrazně nepokleslo, z počátečních cca 3,3V na 3,16V.

Běžné řešení by bylo vymontovat autobaterii a nechat ji několik hodin nabíjet nebo mít v záloze druhou olověnou baterii a vyměnit ji. Demontáž a montáž těžké baterie v mrazivém větru - děkuji nechci.

Jaký měnič si vybrat … 2. - tvar výstupního napětí

Na trhu jsou dostupné nejčastěji dva typy měničů:

- s modifikovanou sinusovkou, nejčastěji obdélníkového průběhu

- čistou sinusovkou, stejnou jako ze zásuvky

Modifikovanou nebo čistou ?

Měniče s modifikovanou sinusovkou jsou obvykle levnější, v kategorii tzv. měničů do auta zabírají cca 80% trhu. Jsou použitelné pro většinu malých spotřebičů, které byste v autě chtěli používat, fungují dobře s notebooky a jinými spotřebiči. které mají vlastní spínaný zdroj, a také s tepelnými spotřebiči. Naopak zásadní problémy nastávají skoro se všemi motory, kompresory, úspornými zářivkami s předřadníky a citlivou elektronikou. Vrtačky a jiná zařízení s cívkami divně bzučí, kompresory se nechtějí rozběhnout, na obrazovkách se objevuje zrnění nebo pruhy. Úsporky chcípají častěji než je obvyklé. Prudké proudové nárazy na hranách obdélníků jim nedělají dobře. Část problémů lze odstranit naddimenzováním výkonu (místo 1500W pořídit 3000W) a dodatečnými úpravami (kondenzátory, filtry, dlouhá vedení). Tento typ měničů pro trvalý ostrovní provoz NEDOPORUČUJEME.

Měniče s čistou sinusovkou mají méně nebo žádné problémy z výše uvedených. Jejich průběh výstupního napětí přesně odpovídá veřejné síti a spotřebiče až na výjimky nemají šanci poznat rozdíl. I zde doporučujeme pořizovat měnič s výkonovou rezervou, hlavně proto, že bez prozkoumání vnitřní konstrukce měniče nelze určit, zda měnič opravdu dokáže dlouhodobě vydržet provoz v ostrovní elektrárně. Mezi méně odolné patří ty, které mají na výstupu kaskádu MOSFET tranzistorů a žádný nebo malý transformátor (obvykle ty nejlevnější čínské), mezi dosti odolné pak ty, které mají na výstupu masivní toroid nebo transformátor. Měniče s touto konstrukcí DOPORUČUJEME.

Jaký měnič si vybrat k ostrovní elektrárně ? 1. - Úvod

Tento dotaz nebude jednoduché zodpovědět v jednom příspěvku. Bude to seriál na pokračování.

Při výběru se musíte rozhdodovat na základě mnoha kritérií. Uvedu ty nejpodstatnější:

1) Požadovaný výkon

2) Čistě sinusový nebo obdélníkový tvar napětí na výstupu

3) Vlastní spotřeba měniče naprázdno

4) Kvalita provedení, pojistky a ochrany, schopnost zvládat různé typy zátěží a přetížitelnost

5) zabudovaný nabíječ baterií ze sítě

6) zabudovaný bypass (přepínač) na veřejnou síť (UPS funkce) a jeho možnosti nastavení

7) a nakonec taky cena v porovnání s předchozími vlastnostmi

K bodu 1) Požadovaný výkon souvisí také s existencí nebo neexistencí bypassu. Pokud se budete muset spolehnout na svůj měnič za všech okolností, protože Vám veřejná síť nebo jiná záloha nepomůže, pak volíte výrazně vyšší výkon měniče (např. 3000W, 5000W, 8000W) než v případě, že máte k dispozici zálohu.

Výkon samostatného měniče totiž musí pokrýt nejen obvyklou spotřebu, ale také špičky při zapínání spotřebičů (mraznička se 100W odběrem má v okamžiku náběhu po dobu kolem 1 sekundy až 600W, motor 800W mohou mít špičky až 4000W) a souběh více odběrů (rychlovarná konvice + pračka ohřívající vodu = 4500W). U levnějších měničů, často čínské výroby, takzvaně “do auta”, je naddimenzování výkonu nutností, jinak by Vám měnič stálý 24h provoz nevydržel ani rok.

V případě že měnič obsahuje bypass s možností přepnutí na zálohu při přetížení (např. Victron Multiplus), nebo si k němu pořídíte jednotku ochran , stačí Vám výkon měniče porovnatelný s hodnotou průměrného odběru, např. 1000 až 2000W, špičky a souběhy pokryje záložní zdroj.

Před vyběrem měniče si projděte domácnost, sepište všechny elektrospotřebiče, zjistěte jejich štítkové nebo skutečné odběry a obvyklou dobu používání, zda běží někdy současně apod. Může Vám k tomu pomoci např. měřič spotřeby. Možná objevíte některé zajímavé skutečnosti.

Novinky v nabídce !

MC4 3-branch

Díky dobré cenové nabídce dodavatele bylo možné výrazně snížit ceny MC4 konektorů, Tyco Solarlok konektorů a rozdvojek. Nově jsme do nabídky zařadili roztrojku (branch) pro paralelní spojení 3 MC4 panelů. A nejlepší nakonec - na sortiment MC4, Tyco a rozdvojek/roztrojek nyní můžeme poskytnout i množstevní a dealerské slevy.

Jaký je rozdíl mezi levným PWM a dražším MPPT regulátorem ?

Zájemce o stavbu malých fotovoltaických ostrovních systémů může ještě poměrně často narazit na nabídku levných PWM regulátorů, a to i ve výkonech do 3 kWp. Proč by si měl na ně dát pozor a raději zvolit o něco dražší MPPT variantu ?

PWM regulátory jsou velmi zjednodušená elektronická zařízení. V podstatě jde pouze o omezovače napětí, které mají za úkol zajistit, aby vyšší napětí z FV panelů nezpůsobilo zničení baterií jejich přebíjením přes kritickou mez. PWM regulátory mívají i velmi promyšlené, víceúrovňové způsoby dobíjení (bulk, absorption, float …), ale jednu zásadní věc neumí - získat zpět energii ztracenou rozdílem napětí mezi FV panelem a baterií.

Podívejte se na tento obrázek:

Výhody MPPT

Svislá osa zobrazuje proud z FV panelu do baterie, vodorovná napětí FV panelu a baterie, zobrazená křivka ukazuje, jak se mění napětí a proud panelu při různém zatížení.

Pokud připojíte takzvaně “12V” FV panel, který má napětí naprázdno cca 17,5V přes PWM regulátor k baterii, zatížíte ho natolik, že napětí klesne na aktuální úroveň baterie, tedy něco mezi 10-15V. Proud z FV panelu (např. 8A) se ale v rozsahu 10-16V příliš nemění, takže při vybité baterii dodáváte z FV panelu 8A*10V = 80W, při nabitější např. 8A*12V = 96W. Ale maximum energie, které je panel schopný dodat, leží výše, v bodě maximálního výkonu (MPP), cca 7,8A * 17V = 133W. PWM regulace tedy pracuje neefektivně, můžete ztrácet až 1-(80/133) = 40% výkonu.

V případě použití velmi rozšířených FV panelů pro síťové aplikace, které mají běžně napětí naprázdno mnohem vyšší, jsou také mnohem vyšší Vaše ztráty.

Oproti tomu MPPT regulátory pracují jako DC/DC měniče. Mikroprocesor neustále “prohledává” celou výkonovou křivku a hledá MPP bod (mění se s intenzitou osvětlení a teplotou). Potom se transformuje napětí a proud panelu (7,8A * 17V) na jiné napětí a proud baterie ( např. 12,4A * 10V při vybité baterii), takže vstupující a vystupující výkon zůstává zachován (až na ztráty vlivem účinnosti, ale ta bývá běžně přes 93%). Všimněte si toho rozdílu proudů - PWM Vám ze stejného panelu nabíjí baterii 8A a MPPT 12,4A.

Pro výkony FV systému nad 300Wp považuji MPPT regulátor za naprostou nutnost. Na rozdíl od PWM pak platí, čím vyšší napětí panelů tím účinnější transformace, panely tedy skládejte do stringů tak, aby vstupní napětí bylo např. kolem 100 Voc.

Jaké napětí naprázdno snesou regulátory nabíjení ?

Regulátory BZ MPPT 500, Epsolar Tracer 1210 a 2210 snesou maximálně 100V Voc na straně fotovoltaických panelů.

Regulátory PCM-5048 a PCM-8048 snesou maximálně 140V Voc na straně fotovoltaických panelů.

Regulátory Epsolar Tracer 3215, 4215 a Morningstar TS-MPPT-45 a 60 snesou maximálně 150V Voc na straně fotovoltaických panelů.

Tuto hodnotu nesmíte překročit !

Jak se ujistíte, že nebude překročena ?

Maximum Voc a souvislost s teplotou

1. krok - v technické dokumentaci k Vašim FV panelům si najděte hodnotu Voc při maximálním oslunění 1000W/m2 (STC). Vynásobíte počtem panelů v sérii a máte “normální” napětí naprázdno při cca 20 -25 stupních Celsia. Tato hodnota nesmí být vyšší než dovolených 100 (140, 150) Voltů.

2. krok - pokud klesá venkovní teplota, Voc se zvyšuje. FV panely nejlépe pracují v mrazivém jasně zářivém dni. O něco níže v dokumentaci vidíte hodnotu Temp. Coefficient -0,29% / st.C. To znamená, že Voc se s každým stupněm mění o 0,10759V. Při mrazivých -20 st.C je Voc místo 37,1 na hodnotě 37,1+(0,10759*45) = 42 Voc. Vynásobeno počtem panelů v sérii opět nesmí překročit povolenou mez.

Nemůžete se zorientovat v nabídce fotovoltaických panelů různých výrobců ? Zde je naše stručné doporučení:
Monokrystalické panely jsou výborné pro sledovače Slunce. Mají nejlepší účinnost při kolmém dopadu slunečního záření a cena je obvykle jen mírně vyšší než u polykrystalických.
Polykrystalické panely jsou dnes nejrozšířenější, což příznivě ovlivňuje jejich cenu. O pár procent lépe zpracovávají světlo dopadávající šikmo ze stran, takže se lépe hodí pro pevné instalace.
Amorfní panely jsou nejlevnější, ale mají malou účinnost. Pro získání stejného výkonu potřebujete 2-3x větší plochu, takže na omezenou plochu běžné střechy domku nejsou vhodné. Navíc mají obvykle kratší garanci výkonu a životnosti než předcházející dva typy.
Pro ostrovní elektrárny s pevnou instalací doporučujeme polykrystalické panely.

Nemůžete se zorientovat v nabídce fotovoltaických panelů různých výrobců ? Zde je naše stručné doporučení:

Monokrystalické panely jsou výborné pro sledovače Slunce. Mají nejlepší účinnost při kolmém dopadu slunečního záření a cena je obvykle jen mírně vyšší než u polykrystalických.

Polykrystalické panely jsou dnes nejrozšířenější, což příznivě ovlivňuje jejich cenu. O pár procent lépe zpracovávají světlo dopadávající šikmo ze stran, takže se lépe hodí pro pevné instalace.

Amorfní panely jsou nejlevnější, ale mají malou účinnost. Pro získání stejného výkonu potřebujete 2-3x větší plochu, takže na omezenou plochu běžné střechy domku nejsou vhodné. Navíc mají obvykle kratší garanci výkonu a životnosti než předcházející dva typy.

Pro ostrovní elektrárny s pevnou instalací doporučujeme polykrystalické panely.

Zprovoznění blogu Ostrovní elektrárny

Vážení zájemci o fotovoltaiku,

na tomto blogu budu průběžně uveřejňovat novinky, upozornění, tipy a FAQ, prostě to, co by vás mohlo zajímat, ale nelze to umístit na eshop. Zůstaňte naladěni !