Fotovoltaické aplikace nemusí být ani zdaleka jen ty stacionární na polích nebo střechách. Známe taky fotovoltaiku z karavanů či jacht. Může ale fotovoltaika nahradit přenosné elektrické centrály?

Toto je díl 2 z 3 seriálu Mobilní fotovoltaický zdroj

V minulém dílu jsem ukázala, že jsme si ověřili, že jediný 100Wp panýlek vyrobí za den tolik energie, že postačí na celý koncert. Festival se koná začátkem července, kdy bývá slunečné počasí, navíc lze panel v průběhu dne otáčet tak, aby směřoval celou plochou ke slunci. Denní zisk jsme odhadli na nějakých 500Wh, to stačilo.

Další rok jsem tedy navrhovala řešení, které by záměr splňovalo nejen co do výkonu a výdrže, ale i ohledně mobility a jednoduchosti užití. Základní komponenty jsme už měli: panel a měnič. Bylo potřeba navrhnout baterie a nabíjecí regulaci a od toho odvinout rozměry chassis.

Baterie

Nad technologií baterií jsem příliš dlouho neuvažovala, rozhodla jsem se pro LiFeYPo4, v provedení 20Ah. Čtyři články v sérii společně vytvoří 20Ah 12V baterii, což je nějakých 200Wh v bezpečném napěťovém rozsahu. Budou tedy potřeba alespoň tři takové baterie. Baterie jsou relativně malé, jejich výška a šířka určí výšku a hloubku skříně budoucího zdroje. Balancery jsem se rozhodla neřešit vůbec, a spojky jsem u tak malých baterií vyřešila svépomocí – vyrobila jsem si měděná esíčka z 4mm2 drátu, šrouby kontaktů jsou tuším M6. Ušetřila jsem tak dost nákladů na měděné spojky, kterých bude potřeba na celý zdroj devět kousků.

Propočítáme-li proudy, tak nejvyšší proudy mohou z celé baterie téci při vybíjení řekněme 30A (špičky při zátěži měniče), trvale kolem 10A. Rozpočítáme-li to na tři baterie paralelně, máme relativně malé proudy, 10A ve špičce resp 3A trvale, průřezy spojek tedy postačí.

Regulátor

Rozhodně MPPT, ten by v budoucnu umožnil eventuálně navýšit i počet panelů. Victron vyrábí i relativně levné MPPT regulátory, maličké, ale solidní strojky. Vybrala jsem z jejich série BlueSolar typ 75/15, tedy takový, který zvládne napětí panelů 75V a proud na výstupu 15A – to bude pro naše požadavky s přehledem stačit. 18V panely by zvládl až tři v sérii, o tom vážně pochybuji, že bychom to někdy potřebovali. Nabíjecí proud 15A je taky dostačující.

Hraniční napětí těchto regulátorů, stejně jako doba absorpce se dá dobře nastavit přes aplikaci v telefonu, připojující se k regulátoru přes Bluetooth.  Přes tuto aplikaci lze s regulátoru vyčítat i data o výrobě, což pomůže. Regulátor má i výstup load, který se dá nastavit víceméně podle požadavků – nefunguje vždy podle očekávání, ale jako ochrana proti hlubokému vybití baterie se hodit může.

Zapojení

V ničem zvláštní. Celý systém má opět společný záporný pól, baterie je odpojitelná válcovou pojistkou 10x38mm. Jedna naše violoncellistka pojistku nazvala šémem, to se mi líbí. Bez pojistky se nedá zdroj zapnout, je to tedy určitý bezpečnostní prvek.

Hned za pojistkou je LED voltmetr, jeho světlo indikuje vloženou pojistku a zobrazuje napětí baterie, praktické. Měnič má svůj ovládací remote vstup propojen skrze maličké relátko RL1 a vypínač měniče, který je vyvedený ven. Relátko napájí regulátor svým load výstupem, takže regulátor může měnič vypnout v případě hluboce vybité baterie. Obsluha může taky měnič vypnout. Funkci měniče signalizuje doutnavka.

DC napětí je přes banánky vyvedeno ven ze skříně, aby bylo možné baterie nabít i externím zdrojem, kdyby to bylo nutné.

Řešila jsem, jak ze skříně vyvést připojení k panelům, to byl ale problém – MC4 konektory pro panelové připojení se vyrábí jen v provedení na kabel, a konektor by musel být proudově dostatečně odolný a navíc taky exotický, aby byl dostatečně blbuvzdorný a ani ve zmatcích přípravy na koncert neumožnil připojení něčeho jiného. A bylo by potřeba s sebou tahat a hlavně neztratit redukci na MC4. Takže na toto jsem nakonec rezignovala, a ze skříně jsou vyvedeny dva krátké kablíky s MC4 konci.

Konstrukce

Pro mě velmi nepopulární téma. Asi nejlepší materiál by byl nějaký plech nebo plast, ale vyrobit skříň s danými rozměry z toho skutečně vyrobit neumím. Použila jsem tedy provizorně překližku s tím, že v budoucnu se to může předělat, seženu-li na to někoho šikovného a osvědčí-li se to.

Míry skříně jsem udělala tak, aby se nad sebe vešly na těsno dvě řady baterií, její hloubku pak tak, aby se po připevnění krytu za použití molitanu nemohly baterie při přenosu hýbat a bylo to tedy bezpečné. Baterie jsou vyrobené z hliníku, ale jsou potaženy plastovou fólií. Pro jistotu jsem ještě mezi obě řady použila izolant, aby se nemohlo stát, že ta horní řada zkratuje kontakty té spodní.

Měnič a regulátor je přišroubován k podložce a elektrické propojení je opět řešeno DC můstky.

Ovládací panel zapnutého zdroje:

Čili obsluha musí vložit šém do zdroje a zapnout vypínač měniče, pak připojit panely k MC4 konektorům. Mimochodem, tento blog píšu v zimě, napětí baterie 13,3V je napětí baterie při zátěži měničem na prázdno, která byla naposledy nabitá někdy v červenci, to není špatné.

Další díly seriálu<< Mobilní zdroj 1: záměr a prototypMobilní zdroj 3: zkušenosti a aktivní chlazení >>