Před zhruba dvěma lety jsem si postavil malý solární 24V systém. Skládající se z čtyř 20W solárních panelů v sérii a dvou 17Ah olověných akumulátorů.
Byla to trochu reakce na to že jsem i před tímto systémem měl podobný přenosný bastl sestávající se z 9Ah 12V olověného akumulátoru, PWM nabíječe a jeden 20W panel který se mi podařilo vlastní blbostí rozbít.
Pak jsem usoudil že udělám trochu re-do a komplětně celý solár předělám. Idea byla taková že jsem se chtěl vyvarovat problémům které jsem si dříve neuvědomil. Jeden z nich byl PWM nabíječ, ten bohužel funguje tak že nedokáže akumulátor nabíjet když na panel nedopadá dostatek světla a panel nemá dostatečné vysoké napětí. To pak není vyšší něž plovoucí nabíjení (float charge) 13.6-13.8V na kterém se olověné akumulátory udržují. A tímpádem PWM nabíječ nedokáže akumulátor dostatečně nabít. Ono ne že by to nebylo schopno nabít, samotný panel dával myslím až 17V jenže jen pří ideálních podmínkách přímého slunečního svitu a správného náklonu ke slunci.
Další problém který tenhle původní set měl bylo to že byl jen 12V. Nešlo tedy využít celou kapacitu akumulátoru a velmi často se stávalo že připojené zařízení odmítalo s nízkým napětím pracovat. Hranice bývá mezi 11–11.5V u spotřebičů do auto cigareťáku.
Cíle nového solárního setu
Cíl tedy byl pokud možno tyhle problémy vyřešit. Nastavil jsem si tedy laťku že systém bude v základu 24V, regulátor panelů a nabíječ bude typu Maximum PowerPoint Tracking (MPPT) s displayem pro diagrnostiku a výstupy budou 2x USB 5V a jednou 12V. To znamenalo že bylo nutné sehnat DC–DC měnič. S mojí předchozí nehezkou zkušeností jsem vyřadil cokoliv z eBaye. Opravdu jestli něco stavíte vyhněte se levným hotovým DC-DC měničum z Číny. Mám na mysli takové ty zalité v chladiči či v plastovém obalu. U nich často nevíte jaké součástky v nich jsou použity a jestli nejsou nějak poškozené. Doporučuji rovnou jít do nákupu od někoho jako je MeanWell nebo Delta. U obou máte velký výběr a hlavně tyto měniče jsou vyzkoušené a mají funkční ochrany jako např proti přepětí či zkratu. Levné shitky z Číny toto vůbec nemají tak že připojený spotřebič v případě průrazů zničíte.
Komponenty
Zvolil jsem MPPT měnič EPSolar Tracer TR-1215BN (dnes již není v prodeji) spolu s externím LCD monitorem MT-50. Dále pak DC–DC měnič Meanwell RSD-150B-12 který slouží jako zdroj pro 12V výstup. Solární panely jsem zvolil 2x 20W ale jak se záhy ukázalo tak stejně bylo nutné dokoupit ještě další 2 stejné panely.
Solární regulátor je ten nejnížší model co tehdy byl k dispozici, dokáže uregulovat proudy do 10A což znaměná 120W u 12V systému a 240W u 24V systémů. Kromě toho má všechny parametry nabíjení plně nastavitelné, jak z displaye MT-50 tak pomocí SW z počítače. Horní limit pro akumulátory je 32V, pro solární panely pak 150V tak že to nějaký výkon už přeci jen dodá. Díky tomu na něj lze zapojit bez potíží například LiFEYPo4 či jiné typy akumulátoru za předpokladu korektního nastavení nabíjecích parametrů. Jediným limitem je zmíněné maximální napětí 32V.
Solární panely jsem zprvů zvolil 2x 20W, což jsou ty nejmenší co lze koupit. Rozměr jednoho panelu je zhruba 472x350x19mm, napětí na prázdno 22,2V a napětí v bodě maximálního výkonu je 18,4V. To samo os obě dává nějakých 36,8V. Jak se dále ukázalo tak to bylo dostatečné jenže opět nastal stejný problém jako u předchozího solárního setu. Napětí obou panelů bylo dostatečné jen v případě že na oba panely svítilo přímé slunce. Po prvním otestování jsem pak dospěl k závěru že potřeba budou ještě další dva panely. V tomto setu čtyřech panelů v sérii na prázdno skoro 90V! Což už není zrovna bezpečné napětí, pozor na to pokud něco takového budete také bastlit!
U panelů které zapojujete do série také pozor na fakt že musíte řešit případ kdy jeden nebo více panelů bude osvíceno jen částečně. Například z důvodu stínu nebo bordelu který na panelu může ulpít. Může pak dojít k tomu že některé panely v sérii energii vyrábí a jiné málo nebo vůbec. Pokud takových panelů máte vícero v sérii kde napětí na prázdno dosahuje vyšších hodnot tak je potřeba na každý panel dát by-pass diodu.. Trik je v tom že touto diodou způsobíte že proud prochází obvodem jen jedním směrem a panel. Pokud tam taková ochrana není tak panel funguje jako spotřebič v případě zastínění a u výkonějších panelů ve větších sériích (string) může začít i hořet. Výkonější panely většinou bypass diodů mají v sobě už zabudovanou, koukejte po datasheetech.
Né že by to byl takový problém u mého solárního setu ale určitě se to vyplatí do toho investovat, ceny diod jsou opravdu nicotné v řádech korun za kus. U mého setu jsem použil schottkyho diodu (už nevím model) dimenzujte jí na napětí které budou panely dodávat tzn. v mém případě minimálně na 90V ale spíš na 100V. Aby to němělo jen pozitiva tak umístění diody způsobý malý pokles napětí které v propustném směru mají, ale v rámcí celého mého stringu to je nepatrná ztráta. Hledejte tedy typy co jej mají co nejmenší.
Akumulátory
Protože jsem měl doma dvě nevyužité olověnky 17Ah tak jsem použil ty s výhledovou výměnou za nové akumulátory typu LiFEPO4. Krabici pro tyto olověnky jsem našel na webu jako bateriový box na loď. Mezi oba akumulátory jsem vložil 10A pojistku a jako konektory jsem použil vykuchané konektory z battery packů z APC UPSek (Anderson Powerpole SB50).