Солнечная панель для зарядки автомобильного аккумулятора 12В: особенности и обзор зарядных устройств

 

Зарядка аккумуляторов с помощью солнечных батарей

Для обеспечения работы из радио экспедиций часто применяют никель- кадмиевые аккумуляторы (НКА). Но, с течением времени работы в эфире НКА необходимо подзаряжать. В условиях экспедиционной работы одним из наилучших вариантов подзарядки аккумуляторов является использование солнечных батарей. Энергия Солнца вполне сможет обеспечить работу по зарядке аккумуляторов. Разберем принципы использования солнечных батарей для зарядки аккумуляторов.

Тип солнечной батареи

Наиболее распространённые в странах СНГ являются солнечные батареи типа БСК-1, БСК-2, Электроника МЧ/1. Эти батареи выпускают или ранее выпускали многие радиоэлектронные заводы. Иногда встречаются в продаже также импортные, в основном китайские и корейские, солнечные батареи, с параметрами сравнимыми с батареями типов БСК-1, БСК-2, Электроника МЧ/1.

Эти солнечные батареи могут обеспечить зарядный ток аккумулятора в пределах 35-50 миллиампер, не более того. Причем это будет при хорошем солнечном освещении. Следовательно, с помощью широко распространённых солнечных батарей можно обеспечить заряд маломощных аккумуляторов имеющих емкость не более 0,45 А/ч. Замечу, что широко распространенные аккумуляторы типа ЦНК-0,45 как раз имеют такую емкость.

Необходимо также учитывать, что в середине лета, в июле, световой период, в который батарея эффективно отдаёт энергию, обычно длится не более 7-9 часов. Наиболее эффективное время для работы солнечной батареи с 10 до 17 часов. После этого времени ток солнечных батарей падает. Падает ток, генерируемый солнечной батареей в облачную погоду. Некоторая ориентировка солнечных батарей относительно положения Солнца, помогает увеличить генерируемый ими ток, но… Попробуйте сами покрутить батареи в поисках их лучшего освещения, и убедитесь, что это нелегкое дело.

Что же можно предпринять для увеличения тока, генерируемого солнечной батареей? Наиболее просто ток солнечных батарей можно увеличить при помощи их параллельного включения. Конечно, необходимо включать солнечные батареи, имеющие одинаковое количество элементов и, следовательно, обеспечивающих одинаковое напряжение фото ЭДС. Но все же параллельное включение солнечных батарей, как это показано на рис. 1, нежелательно. Лучшие результаты будут получены при параллельном включении элементов солнечных батарей, как это показано на рис. 2.

Рисунок 1 Нежелательное включение солнечных батарей
Рисунок 2 Параллельное включение элементов солнечных батарей

Давайте разберем, почему нежелательно параллельное включение солнечных батарей, показанное на рис. 1.

Вследствие разной освещенности солнечных батарей генерируемые ими напряжения будут немного отличаться друг от друга. Вследствие этого, эффективно будет работать только одна солнечная батарея. При включении солнечных элементов по схеме, показанной на рис. 2, напряжения, генерируемые ими, более равномерно распределяются по солнечной батарее. Вследствие этого, частичное затенение части элементов не принесет большого вреда для работы солнечной батареи. Однако параллельное включение потребует распайки готовых батарей, а затем новое включение их элементов между собой. Работа достаточно нудная, коса проводов между батареями… Но если необходим большой ток, то эту работу все же придется выполнить.

Для увеличения напряжения солнечной батареи, можно включать последовательно, сколько угодное большое количество солнечных элементов. Напряжение такой солнечной батареи будет равно сумме напряжений на всех составляющих ее солнечных элементах. Ток, отдаваемый этой батареей, будет ограничен током худшего элемента.

Самый главный недостаток солнечных элементов, на мой взгляд, это только их относительная дороговизна. Но этот недостаток окупает эффективная работа заряжаемых с помощью солнца аккумуляторов.

Зарядка/подзарядка аккумуляторов

Итак, при достаточном количестве солнечных элементов можно создать солнечную батарею с практически любыми напряжением и током, и способную обеспечить зарядку любого типа аккумуляторов. Все дело только в стоимости такой солнечной батареи. Конечно, не следует забывать, что мощная солнечная батарея будет занимать большую площадь для своей установки. Следует также заметить, если полноценное солнечное освещение батареи бывает ограниченное время суток, то желательно использовать солнечную батарею, обеспечивающую ускоренный зарядный ток, величина которого находится в пределах 0,15-0,3 от емкости аккумуляторов.

Обычно в радио экспедициях эффективная работа возможна в вечернее и ночное время. В это время прохождение на многих диапазонах улучшается, появляется много местных станций. Использование солнечной батареи позволяет вечером и ночью разрядить аккумуляторы во время работы в эфире, а днем произвести их подзарядку.

Если же солнечная батарея обеспечивает ток, меньший чем номинальный зарядный ток, менее 0,08 от емкости аккумуляторов, то в данном случае речь может идти не о зарядке, а только о подзарядке аккумуляторов. Это означает, что в светлый период времени солнечная батарея должна быть постоянно подключена к аккумулятору, все это время постоянно подзаряжая его. При этом необходимо контролировать, что бы во время работы аккумуляторной батареи напряжение на одном элементе аккумулятора было бы не ниже 1,2-1,15 вольт. При напряжении ниже 1,15 вольт аккумулятор необходимо снять с работы и поставить на зарядку. В противном случае за короткое время напряжение на элементах аккумулятора упадет до 1,1 вольта, и такую разряженную аккумуляторную батарею уже невозможно будет использовать в экспедиции без серьезной зарядки. Это указывает на то, что в экспедиции, обязательно необходимо контролировать напряжение на аккумуляторной батарее под нагрузкой. Разрядная и зарядная характеристика одиночного аккумулятора показана на рис. 3.

Рисунок 3 Разрядная и зарядная характеристика никель/кадмиевого аккумулятора

Для дальнейшего понимания процесса зарядки солнечной батареей аккумулятора рассмотрим характеристики элемента солнечной батареи. Зависимость тока одного элемента солнечной батареи типа БСК-2 от напряжения на нем показана на рис. 4. Этот график снят при оптимальном освещении солнечного элемента. Этот график типичен и для других солнечных элементов. Конечно, значение максимального тока будет зависеть от мощности солнечного элемента. Для снятия этого графика к освещенному солнечному элементу подключают переменный резистор. Изменяют сопротивление переменного резистора, и измеряют ток, поступающий в резистор и напряжение на солнечном элементе. Схема для снятия вольт/амперной характеристики солнечного элемента показана на рис. 5.

Рисунок 4 Вольт/амперная характеристика солнечного элемента
Рисунок 5 Схема для снятия вольт/амперная характеристики солнечного элемента

При работе солнечного элемента без нагрузки напряжение фото ЭДС на нем составит около 0,6 В. При подключении нагрузки, а затем при уменьшении ее сопротивления, ток в нагрузке начнет увеличиваться. Напряжение на нагрузке при этом начнет снижаться. Напряжение примерно 0,45 вольт на нагрузке является оптимальным режимом работы солнечного элемента. При попытках увеличить отбор тока, напряжение на солнечном элементе падает, а ток, который он генерирует, продолжает оставаться практически неизменным. Это говорит о том, что солнечная батарея является почти идеальным источником тока, то, что как раз и надо для зарядки аккумуляторов!

Для схемы измерения тока солнечного элемента (см. рис. 5) был построен график зависимости рассеиваемой мощности в сопротивлении нагрузки солнечного элемента. График показан на рис. 6. Этот график снят при оптимальном освещении солнечного элемента. Для постройки графика измерялось нагрузочное сопротивление солнечного элемента при различных напряжениях на нем. Затем, исходя из значения сопротивления нагрузки, и тока, протекающего через нагрузку, был построен график мощности, рассеиваемой в нагрузке. Из этого графика видно, что максимальная мощность отдаваемая в нагрузку солнечным элементом будет при напряжении на нагрузке 0,45 вольт. Оптимальное напряжение на нагрузке (0,45 вольт) отличается от напряжения фото ЭДС (о,6 вольт) в 0,75 раз.

Рисунок 6 График зависимости рассеиваемой мощности в сопротивлении нагрузки от напряжения на ней

Следовательно, для зарядки аккумуляторов можно применить солнечную батарею, которая имеет максимальный генерируемый ток примерно равный току зарядки аккумуляторов. В этом случае солнечная батарея автоматически будет производить зарядку аккумуляторов необходимым зарядным током при своем освещении. Батарею необходимо подключать к аккумуляторам через диод, как это показано на рис. 7. Это необходимо потому, что при неблагоприятном солнечном освещении напряжение на солнечной батарее может упасть ниже, чем напряжение на заряжаемых аккумуляторах. В этом случае аккумуляторы вместо своего заряда, разрядятся через внутреннее сопротивление солнечной батареи. Буферный конденсатор C1 необходим, если, аккумуляторы будут использоваться для работы во время своей зарядки/подзарядки.

Рисунок 7 Подключение солнечной батареи к аккумуляторам

Последовательно с солнечной батареей включен миллиамперметр. Включение миллиамперметра весьма и весьма желательно. Он показывает, какой величины ток потребляет аккумулятор от солнечной батареи. А это дает возможность судить, находится ли аккумулятор под зарядным током или тренировочным, и вообще, работает ли в данный момент солнечная батарея или нет. В качестве миллиамперметра удобно использовать индикатор записи от старого магнитофона.

Шунт для этого индикатора записи тоже сделать достаточно просто. На резисторе типа МЛТ-0,5 наматываем 1 метр провода типа ПЭЛ-0,1. Подключаем шунт параллельно микроамперметру и измеряем, какой максимальный ток он при этом может измерять. Допустим, получилось 100 миллиампер. А для заряда аккумулято-ров используется солнечная батарея с максимальным током 40 миллиампер. Следовательно, удобно иметь максимальную шкалу в 50 миллиампер. Для получения такого максимального тока отклонения микроамперметра сопротивление шунта необходимо увеличить в два раза. Для этого необходимо увеличить длину провода шунта до двух метров. Аналогично можно провести практическую подгонку шунта и для других токов отклонения миллиамперметра.

В походных условиях можно считать процесс зарядки аккумуляторной батареи оконченным, если напряжение на ее элементах под нагрузкой составляет не менее 1,25 В/на элемент, и их ЭДС составляет не менее 1,36 В/на элемент. Если же солнечная батарея используется только для подзарядки аккумуляторов, то ее необходимо производить по мере необходимости — по мере разряда аккумуляторов. При неблагоприятных условиях подзарядка может даже продолжаться целый световой день. Ночью солнечные батареи нет необходимости отключать от аккумуляторов, поскольку они будут отключены автоматически с помощью диода VD1 (см. рис. 7).

Расчет параметров солнечной батареи

Приведем пример расчета солнечной батареи, необходимой для зарядки аккумуляторов. Как показано на графиках рис. 3, во время зарядки аккумулятора напряжение на нем будет находиться в пределах 1,4 В. Для питания аппаратуры в полевых условиях, обычно применяют напряжение питания 12 вольт. Такое напряжение могут обеспечить 10 никель- кадмиевых аккумуляторов, включенных последовательно. Для зарядки батареи из 10 никель- кадмиевых аккумуляторов, включенных последовательно, необходимо обеспечить напряжение на них равное 14 вольт (10*1,4=14). При максимальном КПД работы солнечной батареи, когда напряжение на одном солнечном элементе составит 0,45 вольт, напряжение 14 вольт может обеспечить солнечная батарея состоящая из 31 элемента (14/0,45=31).

Учтем падение напряжение на диоде, равное 0,7 вольта. Следовательно, солнечная батарея должна иметь еще два лишних элемента. Суммарное количество солнечных элементов в батарее в этом случае будет равно 33 (31+2=33). Напряжение фото ЭДС солнечной батареи содержащей 33 элемента составит 19,8 вольт. Итак, мы подошли к важной вещи. Оказывается, для зарядки аккумуляторной батареи напряжением 12 вольт, необходима солнечная батарея напряжением фото ЭДС почти 20 вольт! Такую батарею можно собрать самостоятельно используя отдельные солнечные элементы или несколько готовых солнечных батарей.

В паспорте на солнечные батареи указывают как раз напряжение фото ЭДС. В продаже имеются солнечные батареи на напряжения фото ЭДС равное 12 и 9 вольт. Следовательно, при оптимальном сопротивлении нагрузки (см. рис. 6) напряжение на этих батареях составит 6,75 вольт, для 9- вольтовой солнечной батареи, 9 вольт для 12 вольтовой солнечной батареи.

Две последовательно включенные солнечные батареи, имеющие напряжение фото ЭДС 9 и 12 вольт можно с успехом использовать для зарядки 12 вольтовой аккумуляторной батареи. Превышение суммарного напряжения, которое для двух батарей составит 21 вольт, расчетного напряжения 20 вольт на один вольт не страшно. Это превышение будет компенсировано некоторым уменьшением выходного напряжения солнечной батареи которое произойдет из-за неравномерного освещения элементов, составляющих солнечную батарею. Конечно, следует не забывать, что ток солнечных батарей не должен превышать зарядный ток аккумуляторов.

Две последовательно включенные солнечные батареи на напряжение 9 вольт не смогут обеспечить полную зарядку аккумуляторной батареи. Они осуществят лишь ее подзарядку, до уровня не более 20% от необходимого заряда (см. рис. 3). Однако, подключенная к 12 вольтовой аккумуляторной батареи солнечная батарея с фото ЭДС 18 вольт поможет «разгрузить» режим работы этой аккумуляторной батареи. Она сможет сгладить пиковые токовые нагрузки и обеспечит по мере своих сил подзарядку аккумуляторов.

Эксплуатация солнечных батарей

При использовании солнечных батарей необходимо стремиться к тому, чтобы они были размещены на максимально освещенном месте и были освещены одинаково. Необходимо принять меры, исключающие механическое повреждение батарей, а также прямое воздействие на них влаги и пыли. При транспортировке необходимо избегать тряски солнечных батарей.

Необходимо соблюдать температурный режим солнечных батарей, который указан в их паспорте. Обычно это -40° +50° С. Летом, в жаркую погоду необходимо располагать солнечные батареи на поверхности мало подверженной нагреванию, например, на отрезе белой материи, или на блестящей алюминиевой фольге. В этом случае они слабо нагреваются и обеспечивают удовлетворительную работу расположенной поверх их солнечной батареи.

Необходимо отметить, что никель-кадмиевые аккумуляторы тоже плохо работают при повышенных и пониженных температурах. Понижение температуры аккумулятора ниже 0° С приводит к значительному понижению их мощности.

Результаты испытания солнечных батарей

Практические испытания солнечных батарей совместно с аккумуляторными батареями показали большую эффективность такой совместной работы.

На практике мной были использованы несколько комплектов солнечных батарей. Один комплект обеспечивал напряжение фото ЭДС 18 вольт. Он был составлен из двух солнечных батарей на напряжение 9 вольт. Позже мне удалось приобрести солнечную батарею на напряжение 12 вольт. В результате этого, появилась возможность использовать комплект солнечных батарей на напряжение 21 вольт. Эти солнечные батареи обеспечивали ток в нагрузке пределах 40 миллиампер.

Первое время эксперименты проводились совместно с солнечной батареей имеющей напряжение фото ЭДС 18 вольт. Солнечная батарея была постоянно подключена к аккумуляторам по схеме показанной на рис. 7. Солнечная батарея на напряжение 18 вольт обеспечивала успешную подзарядку аккумуляторной батареи с использованием элементов ЦНК-0,45 и 1,5-НКГН. К сожалению только подзарядку. Интенсивно разряженные во время ночной работы аккумуляторы такая солнечная батарея уже зарядить не смогла. В результате этого, на следующую ночь аккумуляторы работали непродолжительное время.

Однако при небольших нагрузочных токах этих аккумуляторов такая солнечная батарея была довольно полезной. Во время светлого периода она обеспечивала постоянную подзарядку аккумуляторов, держала их под тренировочным током, что благоприятно сказывалось на работе аккумуляторов. В результате этого, аккумуляторы совместно с солнечной батареей работали гораздо дольше, чем без нее.

Но совсем иная картина была при использовании солнечной батареи на напряжение 21 вольт, которая была составлена из батареи на напряжение 9 и 12 вольт. Эта солнечная батарея позволила производить зарядку аккумуляторов во время светового дня. Причем этой зарядки вполне хватало для интенсивной вечерней работы трансивера мощностью 1 ватт. Конечно, оптимальной такую солнечную батарею надо считать только для зарядки аккумуляторов типа ЦНК-0,45, имеющих зарядный ток равный 45 миллиампер. Аккумуляторы типа 1,5 НКГН, имеющих зарядный ток равный 150 миллиампер, такая батарея полностью зарядить не могла. Но в тоже время она им значительно прибавит растраченной за темное время работы емкости!

Батарею на напряжение 21 вольт можно подключать к работающим в дневное время аккумуляторам типа 1,5 НКГН. Подключать ее к работающим совместно с радиоаппаратурой аккумуляторам типа ЦНК-0,45 нежелательно. В этом случае этот тип аккумуляторов будет работать в тяжелом для них режиме, что может вызвать их ускоренный выход из строя. Для избежания этого в экспедиции желательно использовать две аккумуляторных батареи, одну для работы, а другую в это время для зарядки.

Внимание: возможен перезаряд!

Необходимо обратить внимание радиолюбителя, что в некоторых случаях солнечная батарея может сделать перезаряд аккумуляторной батареи. А это приведет к переполюсовке элементов аккумуляторной батареи и к выходу ее из строя. Сразу можно сказать, что при использование 18 вольтовой солнечной батареи можно не опасаться перезаряда аккумуляторной батареи на 12 вольт. Как мы уже разбирали, солнечная батарея на напряжение 18 вольт сможет обеспечить только дозарядку аккумуляторной батареи на уровне 20% от ее номинальной мощности. После этого солнечная батарея обеспечит только тренировочный ток для этих аккумуляторов.

Совсем другой случай будет при использовании солнечной батареи на напряжение 21 вольт. Эта батарея способна обеспечить зарядный ток даже после полного заряда аккумуляторов. Сразу необходимо отметить, что при использовании солнечной батареи обеспечивающей зарядный ток 40 миллиампер можно испортить только аккумуляторы типа ЦНК- 0,45. Аккумуляторы типа 1,5-НКГН, которые требуют зарядного тока величиной 150 миллиампер такой солнечной батареей за время экспедиции испортить трудно. Но, все же необходимо соблюдать осторожность и при их зарядке.

Для того, что бы, не испортить аккумуляторную батарею, необходимо вести учет времени ее работы. После этого проводить дозарядку отданной емкости. Приведу пример такого расчета. Возьмем самый простой случай. Аккумуляторная батарея, составленная из элементов ЦНК-0,45 (следовательно, имеет зарядный ток 40 миллиампер), питает приемник с током потребления равным 40 миллиампер. Предположим, этот приемник проработал вечером 4 часа. Следовательно, утраченная емкость аккумулятора равна 160мА/час (40*4=160). Для восстановления утраченной емкости аккумуляторной батареи она должна получить заряд на 150% превышающий утраченный заряд. Следовательно, для восстановления заряда эта аккумуляторная батарея днем должна находиться под зарядным током 40 миллиампер в течение 6 часов ( 160/40=4; 4*1,5=6).

А если аккумуляторная батарея использовалась для питания трансивера, который работает на передачу? Что же, необходимо учитывать время, в течение которого он работает на передачу. Допустим, трансивер потребляет 50 миллиампер на прием и 150 миллиампер во время передачи. Работал трансивер в течение 3 часов, из них полчаса на передачу. Следовательно, аккумуляторная батарея 2,5 часа отдавала ток 50 миллиампер и 0,5 часа 150 миллиампер. Рассчитаем утраченную емкость:

• во время приема 125мА/час (50*2,5=125);
• во время передачи 75мА/час (150*0,5=75);
• общая утраченная емкость равна 200мА/час (125+75=200).

Для восстановления утраченной емкости аккумуляторной батареи она должна получить заряд на 150% превышающий утраченный заряд. Следовательно, для восстановления заряда эта аккумуляторная батарея днем должна находиться под зарядным током 40 миллиампер в течение 7,5 часов ( 200/40=5; 5*1,5=7,5).

Устранение эффекта памяти

К сожалению, никель-кадмиевые аккумуляторы обладают так называемым эффектом памяти. В чем это проявляется? Если аккумулятор несколько раз разряжать не полностью, допустим на 30% от его емкости, а затем снова производится его дозарядку, то аккумулятор «запомнит» разрядный цикл. Впоследствии аккумулятор будет отдавать только 30% своего заряда, даже при получении им полного заряда. Обычно в радио экспедициях аккумуляторы не успевают подхватить эту болезнь. Аккумулятор каждый день испытывает разные разрядные/зарядные циклы, причем разрядные циклы бывают довольно глубокими. Однако, после окончания экспедиции, в которой использовалась подзарядка аккумуляторов, для устранения эффекта памяти, аккумулятору необходимо дать не менее двух циклов полного разряда/заряда.

Солнечная панель для зарядки автомобильного аккумулятора 12В: особенности и обзор зарядных устройств

Особенности зарядки автомобильного аккумулятора от солнечной батареи

Состояние автомобильного аккумулятора — предмет постоянного внимания и заботы автолюбителей. Не вовремя разрядившееся устройство доставит массу хлопот даже в городе, а если такое произойдет вдали от оживленных автомобильных дорог, то проблема окажется весьма сложной. Удачный вариант решения вопроса — использовать солнечную панель для зарядки автомобильного аккумулятора, дающую возможность «оживить» севший аккумулятор без привлечения посторонней помощи.

Автомобильный аккумулятор постоянно отдает запасенную энергию, как во время движения, так и на стоянке. Работа различных устройств — приемника, CD-чейнджера, авторегистратора, холодильника, кондиционера и прочих установок требует повышенного расхода энергии АКБ. Нередки случаи, когда владелец автомобиля в спешке оставляет включенным радиоприемник или другое устройство, а когда возвращается к автомобилю, обнаруживает безнадежно севший аккумулятор. Хорошо, если найдется, у кого «прикурить», но такая удача случается не всегда.

Для подобных случаев созданы солнечные батареи для зарядки 12В аккумулятора автомобиля. Они имеют разные параметры, размеры и возможности. Специфика таких устройств заключается в способности эффективно работать только в солнечный день. Источник солнечной энергии поистине неисчерпаемый, но возможности современных технологий позволяют получить от него ограниченное количество энергии. производительность устройства напрямую зависит от площади рабочей поверхности солнечной панели.

Таким образом, особенностями зарядки автомобильной АКБ от солнечной батареи являются:

• зависимость от времени суток;
• зависимость от погодных условий;
• зависимость от размеров светоприемной панели.

Кроме того, на работу комплекта влияют технология и качество производства, страна и фирма-производитель и прочие обычные факторы, действующие в отношении любого оборудования.

Применение

Перед тем, как заказывать гелиосистему нужно понимать, что восстановить полностью севший аккумулятор ни одна станция пока не в состоянии за короткое время. На это потребуется как минимум 9-11 часов.

Следовательно, выбирать солнечный модуль нужно для быстрой подзарядки аккумулятора, пока тот не сел окончательно. Таких систем много и именно они станут полезными для водителей, которые совершают длительные переезды, используя при этом все прелести мультимедийных систем.

Оптимальное место для размещения

Солнечные батареи 12В для зарядки автомобильного аккумулятора, как и солнечные батареи для туристов, требуют для нормальной работы наличия солнца и удачно выбранного положения, при котором световой поток падает перпендикулярно на всю поверхность светочувствительных элементов. При больших размерах панелей, позволяющих получить от зарядки максимальный эффект, размещение устройства становится заметной проблемой.

Если речь идет о стоянке, особенно в полевых условиях, то вопрос решается достаточно просто. Однако, при необходимости подзарядки во время движения, солнечная панель в автомобиль для зарядки аккумулятора превращается в довольно сложную задачу, решение которой отчасти предлагается производителями установок. Они изготавливают специальные подставки, позволяющие разместить панель в удобном для приема солнечных лучей положении.

Солнечная зарядка для автомобильного аккумулятора вставляется в специальное гнездо на штанге, которая имеет возможность фиксации под определенным углом к горизонту. При повороте на солнце и выборе оптимального наклона рабочая поверхность получает световой поток максимальной силы.

К сожалению, такие опорные конструкции чаще всего прилагаются к маломощным устройствам. Более производительные панели в развернутом виде имеют большую площадь, и производители предоставляют автовладельцам самостоятельно решать вопрос оптимального размещения установок.

Наиболее удобными считаются два варианта:

1. Размещение панелей на крыше салона.
2. Укладка на верхнюю плоскость приборной доски.

Оба варианта имеют свои достоинства и недостатки, поэтому следует поговорить о них особо.

Крыша авто

Наружная поверхность крыши салона имеет достаточно обширную площадь и расположена таким образом, что на нее постоянно падают лучи солнца. Это позволяет разместить на ней солнечную панель суммарной площадью 1 м2, и даже больше, что дает достаточно энергии для полной зарядки автомобильной АКБ даже после глубокого разряда. Солнечное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора 12 v, обладающее достаточной для этого мощностью в 30-60 Вт, нуждается именно в подобной площади.

Недостатком этого варианта является необходимость как-то фиксировать панели на крыше, поскольку они имеют относительно небольшой вес и могут быть сдвинуты или сброшены обычным порывом ветра. При движении проблема многократно возрастает, так как встречный поток воздуха создает значительное давление и может сорвать панели. Во время движения есть риск не сразу заметить этот момент, что вынудит разворачиваться и ехать на поиски.

Кроме того, светочувствительные элементы, расположенные на крыше автомобиля, в городских условиях легко могут стать добычей для асоциальных личностей, что также осложняет монтаж в этом удобном, но слишком открытом месте.

Приборная панель

Верхняя плоскость приборной доски удобна для размещения солнечной панели подходящего размера. Устройство находится внутри салона, что обеспечивает ему защиту от атмосферных проявлений или посягательств нечистых на руку граждан.

Дополнительным удобством является возможность присоединения к прикуривателю или соответствующим клеммам, что гораздо удобнее, чем при установке панелей на крыше, когда с проводами возникает небольшая проблема. Можно заряжать аккумулятор как на стоянке, так и во время движения без принятия дополнительных мер для усиленной фиксации устройства.

Недостатком становится ограниченная площадь панели, не позволяющая производить полноценную зарядку АКБ. Обычная солнечная батарея для зарядки аккумулятора автомобиля нуждается в большей площади, а на приборной доске можно установить только дополнительную панель, подзаряжающую аккумулятор до определенного уровня.

Еще одним недостатком является возможность получения эффективного солнечного потока только при определенном направлении движения или расположении машины во время стоянки. Если направление движения не совпадает с положением солнца, эффективность работы панелей резко падает. Несмотря на заявления производителей о способности работать в пасмурную погоду, устройство заметно теряет производительность при ограничении доступа к прямому потоку света.

Правила зарядки

Каждый автолюбитель знает, что не нужно торопить время, когда заряжаешь свой аккумулятор. Емкость тока для свинцово-кислотных аккумуляторов не должно превышать 10-12 % от его емкости.

Другими словами, если хороший аккумулятор емкостью 60 A/час полностью разряжен, то значение тока при зарядке не должно превышать 5-6 A. Время зарядки при таких условиях составит 10-12 часов. Если превысить эти показатели, то существует риск повреждения аккумуляторной батарее автомобиля.

С солнечными панелями можно не переживать, так как максимальная сила тока в них не более 1-2 A. Батарея емкостью 40 A/час будет заряжаться медленно, но не выйдет из строя.

Солнечная гелиосистема мощностью до 7 Вт способна лишь поддерживать аккумулятор, для полной зарядки понадобится панель мощностью 50-70 Вт. Однако, для такой схемы нужно приобрести контроллер, который будет следить за мощностью и не даст испортить аккумуляторную батарею.

На практике одна солнечная панель мощностью 40 Вт и напряжением 20 В способна зарядить аккумулятор емкостью 50 A/час на 40-50% за 7-9 часов.

Полезный совет: если мощности одной панели не хватит, то всегда можно подключить вторую или третью батарею. Это сократит время зарядки.

Качественные модели солнечных батарей

Уже упоминавшаяся в статье марка S-Freedom всегда выпускается со всеми необходимыми аксессуарами. Линейка представлена моделями, имеющими мощность 40, 65, 80 и даже 120 Вт. Чем выше показатель мощности, тем больше будет скорость зарядки.

Солнечные источники питания фирмы Sunsei — тоже хороший вариант. Например, портативная панель SE-500 идет в комплектации с влагоустойчивым чехлом и штативом, на который она надежно устанавливается. Такая АКБ может питать аккумулятор автомашины в течение нескольких часов при заглушенном моторе. В комплект входят клеммы и вилка для автоприкуривателя. Мощность у нее небольшая, но всегда есть возможность размещения на крыше нескольких батарей.

Канадская панель SunForce отличается оборудованием более высокой мощности — при 150 Ватт сила тока составляет 8,7 А. В комплектацию входят контроллер, вилка и клеммы. Панель прекрасно помещается на крыше автомашины или даже небольшой яхты. Эта модель отличается тем, что может работать в условиях туманной и дождливой погоды.

Панель ТСМ 15-F — портативная и удобная разновидность с гибким, но прочным корпусом. Уровень мощности — 15 Ватт при токе в 1 Ампер. Удобна в транспортировке и размещении, фиксация надежная и крепкая.

Таким образом, солнечная батарея для зарядки аккумулятора, без сомнения, полезное и нужное устройство, которое всегда может помочь автомобилисту в непростых условиях дороги. Если у вас установлено такое устройство на крыше авто, оно всегда окажется полезным в пути. Конечно, придется быть готовым к тому, чтобы постоянно следить за тем, как конструкция закреплена на крыше. Особенно, если панелей несколько. Для того чтобы солнечная АКБ прослужила гораздо дольше, стоит приобретать товар только у проверенных производителей и обращать особое внимание на прочность материала, из которого изготовлен корпус.

Уровни мощности и напряжения солнечных источников питания

Выбрать солнечный источник питания для автомобиля просто, и процесс мало чем отличается от выбора обычного аккумулятора:

• Показатель уровня напряжения — как минимум 13 В, потому что U (в случае, если зарядка АКБ полная), показывает около 12,7 Вольт.
• Мощность источника питания. Бывают портативные панели для зарядки аккумулятора с выходным U 12 вольт и показателем мощности 7 Вт. Соответственно, уровень тока у этой АКБ будет небольшим, примерно полампера. Мощность — условный критерий при инсоляции от солнца в количестве 1000 Ватт на один квадратный метр. Даже если солнце будет светить ярко, при условии нагрузки ток будет составлять меньше 0,3 ампера (от солнечной панели в 7 Вт и 12 В).

Если все правильно рассчитать, окажется, что аккумулятор автомобиля при таких условиях будет стоять на зарядке очень долго: около 100 часов, а может и больше. Следовательно, солнечной панели мощностью 7 Вт вам точно будет недостаточно. И не стоит прислушиваться к заявлению особенно назойливых рекламщиков или продавцов по поводу того, что этого показателя хватит. Для того чтобы полноценно зарядить аккумулятор в максимально короткое время, вам понадобится солнечная панель, как минимум, в 40 Вт мощности.

Также вам понадобится приобрести подходящий кабель и несколько зажимающих устройств- «крокодилов» для правильного подсоединения к аккумулятору автомашины. Схема подсоединения проста: либо через вилку к прикуривателю, либо «по прямой», на клеммы АКБ. Зажим и кабель не всегда входят в основную комплектацию поставки. Чаще всего они покупаются отдельно, либо можно сделать их для вашей батареи своими руками. Кстати, солнечные панели Freedom — одни из немногих, которые укомплектованы и кабельными шнурами, и «крокодилами».

Несколько полезных рекомендаций

Перед приобретением важно понимать, что за короткое время зарядить АКБ автомобиля с помощью солнечного источника питания не удастся, даже если у вас есть батарея, имеющая показатель мощности 40 Ватт. Время, в течение которого аккумулятор полностью зарядится, в данном случае, обычное. Оно такое же, как при использовании стандартных зарядных устройств. Минимальный срок зарядки — от 9 до 11 часов. Чаще всего солнечные АКБ приобретаются именно с той целью, чтобы подзарядить батарею автомашины в экстренном порядке, что немаловажно при поездках на далекие расстояния.

Как уже было сказано, солнечную систему больших размеров и высокой мощности часто устанавливают на крышу автомашины. Но есть и более компактные варианты, которые поместятся, к примеру, на приборной панели. Они предназначены для того, чтобы немного разгрузить АКБ, питая приемник, телевизор или другие приборы в салоне.

Важно перед покупкой внимательно осмотреть товар на предмет надежности корпуса. Не стоит вестись на слишком дешевые китайские панели из хлипкой и легкой пластмассы, которая легко расплавляется, если на нее действует прямой солнечный свет.

Зарядка аккумулятора от солнечной батареи примечательна тем, что не отличается большой силой тока. Это отличает ее от стандартных зарядных устройств. Показатель тока у солнечной панели максимум 2 Ампера, так что риска перезарядить аккумулятор нет. Зарядка будет осуществляться медленно, но надежно и безопасно, а в это время вы сможете спокойно отдыхать, не беспокоясь о том, что может случиться перезаряд.

Параметры солнечной батареи CHN90-36M

Тип элементов:	кремниевые монокристаллические солнечные элементы Grade A++ 125×125 мм.
Число элементов и соединений:	36 (4×9)
Эффективность элементов (КПД):	16.48%
Немецкий сертификат качества и мощности TUV:	Есть
Панели производителя прошли ускоренный тест старения PID test:	Да
Максимальная мощность при стандартных условиях (STC), Ватт:	90
Напряжение разомкнутой цепи (Voc), В:	21.680
Ток короткого замыкания (lsc), А:	5.471
Напряжение в точке максимальной мощности (Vmp), В:	17.569
Ток в точке максимальной мощности (lmp), А:	5.123
Размер солнечного модуля, мм.:	1200 x 540 x 30
Вес, кг:	7,8
Температура эксплуатации:	от -40°C до +85°C
Максимальное напряжение системы:	1000 В постоянного тока
Температура нормальных условий (NOCT):	45°C±2°C
Температурный коэффициент напряжения, %/К:	-0.34
Температурный коэффициент тока, %/К:	+0,06
Температурный коэффициент мощности, %/К:	-0.44
Тип выходных контактов:	герметичная соединительная коробка
Тип кабеля:	2 кабеля PV1-F(4.0mm²) по 90 см
Тип разъемов кабеля:	2 разъема type lV (MC4 – папа и мама)

Нужен ли контроллер?

Многие водители, которые серьезно заинтересовались приобретением солнечных панелей для автомобильного аккумулятора, спрашивают, насколько целесообразно будет купить контроллер уровня заряда.

Все зависит от того, для какой цели вам нужна солнечная панель. В случае ее покупки только для того, чтобы подстраховаться, не подсоединяя надолго к АКБ автомобиля, контроллер покупать непринципиально. Если же планируется длительный отдых, и вам не хочется ежедневно запускать мотор для подзарядки панели от него, ее можно как раз присоединить к контроллеру и поставить на крышу автомашины. В этом случае можно не заводить мотор на протяжении всего периода отдыха, слушать в машине музыку, а аккумулятор будет постоянно заряжаться от солнечной панели, которая стоит на крыше.

Контроллер помогает предотвратить перезарядку панели, или же, напротив, ее глубокий разряд. Оптимальный показатель тока для работы контроллера — 10 Ампер.

Как сделать и установить солнечную батарею на крышу автомобиля своими руками?

Особо в этом ничего сложного нет главное все хорошенько закрепить и можно пользоваться! Чтобы самостоятельно сделать установку потребуется следующее:

1. Солнечная панель желательно на 100 ват, но можно прикупить и на 25 вот. Она идет в алюминиевом корпусе с закаленным стеклом. Если вы желаете сэкономить, тогда придется прикупить кремниевые пластинки и собрать панель своими руками. Лучше конечно же взять готовую и хорошо за герметизированную.
2. На крыше автомобиля должен быть установлен багажник, к которому и будет крепиться солнечная батарея.
3. Алюминиевый профиль. Из него нужно сделать рамку, в которой будет держаться фотоэлектрический модуль.
4. Немного резины для приклеивания к рамке панели.
5. Клей.
6. Болты или то что поможет скрепить батарею для автомобиля с багажником.
7. Брезентовая шторка (тент) или любой материал, которым удобно будет закрывать модуль.
8. Контроллер заряда для АКБ на 10 А. На всякий случай берите с запасом по мощности.

Небольшое описание процесса

Необходимо подобрать батарею таким образом, чтобы она полностью входила в багажник. Для большей надежности ее нужно поместить в алюминиевый профиль. Для этого нужно рассчитать размеры рамки. Они должны быть немного больше самой световой панели.

После изготовления рамки следует наклеить на нее кусочки резины. Это позволит снизить уровень вибрации и обеспечить амортизирующий эффект.

Затем следует солнечную батарею для автомобиля прикрепить с помощью болтов к багажнику. Если нет соответствующих отверстий придется их просверлить. Либо можно воспользоваться хомутиками.

Так же нужно к багажнику прикрепить защиту от осадков. Обычно это шторка из плотного материала.

Когда батарея надежно закреплена нужно решить задачу с проведением кабеля в салон. Провод можно подвести через дверной проем. Если где-то он торчит приклейте прозрачным терма клеем.

Провода от солнечного элемента питания должны идти к контроллеру. Этот прибор способен отключать аккумулятор, когда он зарядится. И переключить сеть на прямое питание от солнечной батареи. В итоге днем АКБ задействован не будет и энергия с экономится на ночь.

Таким образом немного подумав можно запросто сотворить солнечную батарею на крушу автомобиля своими руками!

Можно ли зарядить солнечную батарею без солнца

Каков принцип работы солнечной батареи? Полнофункциональное устройство, преобразовывающее солнечную энергию в электричество, состоит из трех элементов: фотоэлектрический элемент, контроллер заряда и аккумуляторная батарея (далее — АКБ). Для передачи нужного напряжения и силы тока на батарею, как правило, используются ШИМ-контроллеры заряда, которые помогают снизить нагрузку на батарею и продлить срок эксплуатации, благодаря уникальным алгоритмам контроля силы тока и напряжения при различных уровнях заряда АКБ.

Солнечный свет — основной источник энергии, обеспечивающий работу солнечной панели. Но извлечь энергию возможно и без солнца. Дело в том, что любой свет является источником энергии для фотоэлектрического элемента (солнечной панели). Другой вопрос — будет ли эффективен этот источник света для ваших целей?

Зарядка солнечной батареи в пасмурный день

Хоть и не видно солнца в пасмурную погоду, но электроэнергию солнечная панель выдавать будет. Облака — это не плотная штора, которой можно полностью перекрыть солнечный свет, поэтому часть лучей попадет на панель, и та сможет производить электроэнергию, необходимую для зарядки аккумуляторной батареи, хоть и не в таком объеме, как в безоблачный день. Количество получаемой энергии будет зависеть от площади солнечных панелей: чем больше площадь — тем больше электроэнергии вы сможете получать.

Еще один способ повысить эффективность солнечных батарей в облачную погоду — это использование контроллеров заряда МРРТ. Они увеличивают мощность системы при низком уровне освещенности или наличии облаков. MPPT-контроллеры сравнивают выдаваемое солнечными панелями напряжение и силу тока, уровень заряда АКБ и согласно заданному алгоритму выдают оптимальное соотношение напряжения/силы тока для зарядки батареи, которое может отличаться от номинального. Использование MMPT-контроллеров предпочтительней, чем применение ШИМ-контроллеров, так как с их помощью можно добиться большей мощности системы при условии недостатка прямого солнечного излучения.

Дополнительно стоит обратить внимание на чистоту солнечных панелей. Если панели загрязнены пылью, которую могло прибить дождем или нанести ветром, часть лучей будет отражаться от панели и соответственно количество получаемой энергии уменьшится. Для максимальной отдачи солнечные панели должны быть чистые. Варианты их очистки следует предусмотреть заранее, особенно если в вашем регионе снежные зимы. Покрытая снегом солнечная панель не будет производить электроэнергию.

Зарядка солнечных батарей от других источников света

Теоретически можно получать электроэнергию, направив искусственный источник света на солнечную панель. Например, направив луч прожектора с соседнего участка на ваши солнечные панели, вы получите небольшой всплеск активности фотоэлектрического элемента, но количество электричества, сгенерированного этим способом, будет ничтожно малым, его мощности вряд ли хватит, чтобы подзарядить телефон.

Но если вы в походе, у вас с собой есть портативное зарядное устройство и требуется немного зарядить какую-нибудь портативную технику, тут вам могут помочь все подручные средства, вплоть до разведения огня и зарядки телефона от света пламени. Конечно, способ сомнительный, но в ограниченных условиях, возможно, и будет неплохим подспорьем. Единственное, вам нужно расположить портативную солнечную панель на таком расстоянии от огня, чтобы она могла получать максимальное количество производимого света и не повредиться от теплового излучения костра. И возможно, поддерживая огонь продолжительное время, вам удастся хоть немного подзарядить ваше устройство.

Таким образом, для зарядки солнечных батарей можно использовать абсолютно любой источник света. Другое дело — хватит ли мощности источника для обеспечения ваших потребностей. В любом случае перед покупкой систем солнечных батарей настоятельно рекомендуется получить исчерпывающую консультацию у специалистов. А при проектировании системы — предусмотреть достаточный запас площади солнечных панелей для генерирования электроэнергии в сложных погодных условиях.

Источник https://www.qrz.ru/schemes/contribute/technology/solar.shtml

Источник https://altenergiya.ru/poleznye-stati/solnechnaya-panel-dlya-zaryadki-avtomobilnogo-akkumulyatora-12v-osobennosti-i-obzor-zaryadnyx-ustrojstv.html

Источник https://econrj.ru/stati/solnechnie-jelektrostancii-i-vsjo-s-nimi-svjazannoe/mozhno-li-zarjadit-solnechnuju-batareju-bez-solnca.html