Портативная солнечная панель

После ракетных атак на энергосистему Украины, большинство жителей купили различные системы батарейного резервного электропитания. В предыдущей статье мы показали, что это открывает доступ к зеленой энергетике. Для реализации такого доступа нужно как минимум приобрести солнечные панели и разместить их на освещенной солнцем поверхности. Краткому описанию подходящих для такого применения солнечных панелей посвящена данная статья.

Самая лучшая электростанция

Солнечная энергетика – лучшая среди возобновляемых чистых энергий, потому что она:

1. Не просто экологически нейтральна, но даже дает плюс: забирая часть энергии солнца, снижает сегодняшнее катастрофическое потепление.
2. Она самая простая, надежная и долговечная: у солнечной электростанции нет никаких движущихся, вращающихся и трущихся элементов. Установили панели – и лет 30 пользуйтесь.

Пару слов о технологиях

Производство началось в 1950-х годах из монокристаллов кремния. Затем в 80-х появилась технология поликристаллов. Уменьшилась энергоэффективность солнечных панелей, но удешевилось производство. Также были опробованы тонкопленочные технологии, органические и другие материалы. Какие технологии будут завтра – предсказывать не будем, но на сегодняшний день большинство производителей вернулось к монокристаллу кремния по причине высокой энергоэффективности солнечных панелей на его основе (до 24%) и долговечности (за 30 лет — до 20% износа). А многократно выросшие объемы производства привели к снижению стоимости.

Типы солнечных панелей по конструкции

Солнечные, или PV-панели (PV – от слов «Photo Voltanic») по конструкции делятся на стационарные, гибкие и портативные. Сейчас на рынке большинство из них являются монокристаллическими и имеют энергоэффективность в пределах 19-23%.

• Стационарные отличаются низкой стоимостью и высокой долговечностью, поэтому они являются самым выгодным вариантом. Однако для жителей многоэтажек их установить сложно, ведь одна такая панель обычно весит 25 – 30 кг. и имеет размеры около 2м. х 1м. Поэтому потребуется не только надежное крепление, но, скорее всего согласование с жилищно-эксплуатационными службами.

• Гибкие панели очень удобны для монтажа на кривых поверхностях, в т.ч. на автомобильном, водном и воздушном транспорте. Они существенно тоньше и легче стационарных, и их можно установить на балконе вашей квартиры. По степени гибкости такие панели делятся на два вида:
  • Монокристаллические допускают изгиб всего 30-60 градусов, но отличаются высокой эффективностью 19-23%

• • Тонкопленочные из аморфного кремния с энергоэффективностью 15-17%, но с высокой гибкостью: их можно свернуть в рулон.
• Портативные солнечные панели появились недавно. Они являются складными, их удобно переносить и можно быстро развернуть и свернуть.

Чаще всего они изготавливаются из монокристаллического кремния, имеют такую же высокую эффективность, как и стационарные, но значительно тоньше и легче. Портативные солнечные панели несложно разместить с наружной стороны балкона, или окна на солнечной стороне.

А при необходимости их можно быстро снять. Во время летней жары можно одной или несколькими складными солнечными панелями закрыть окно или балкон от палящего солнца. И, конечно, их очень удобно взять в поход, на рыбалку и т.д. Эти преимущества портативных солнечных панелей вызвали рост их популярности. Поэтому им посвящаем данную статью.

Характеристики портативных солнечных панелей

Перед покупкой обязательно изучите следующие характеристики портативных солнечных панелей:

1. Мощность портативной солнечной панели – это максимальная генерируемая электрическая мощность в идеальных условиях: на экваторе под прямым углом к лучам солнца. Сейчас на рынке имеются складные PV-панели мощностью от 10 до 500W. Для квартирной мини электростанции мощность портативной солнечной панели должна быть не ниже 100W, поэтому более слабые не рассматриваем.
2. Размер портативной солнечной панели в развернутом виде пропорционален ее мощности. Площадь в среднем равна 0,6 – 0,7 м. кв. на 100W. Если эта величина окажется значительно меньше, то значит продавец недобросовестно завысил мощность портативной солнечной панели, что пока бывает нередко. А если значительно больше, то это означает низкую энергоэффективность портативной солнечной панели. Соотношение сторон зависит от конструкции, а размеры в сложенном виде — от числа сложений.
3. Вес портативной солнечной панели также пропорционален мощности и обычно лежит в пределах 2,5 – 3,5 кг. на 100W.
4. Рабочее напряжение портативной солнечной панели мощностью 100W и выше, как правило, находится в пределах 14 – 20V, что подходит для 12-тивольтного аккумулятора мини электростанции. Для 24V потребуется две такие панели соединить последовательно. У более мощных панелей бывает более высокое напряжение.
5. Комплектация портативной солнечной панели обычно включает необходимые провода, разъемы и встроенный адаптер с выходами USB для зарядки мобильных устройств.

Самые мощные портативные солнечные панели чаще всего не имеют встроенного адаптера, но нередко комплектуются полноценным контроллером заряда батареи, в котором как правило есть и выходы USB.

6. Цены на портативные солнечные панели в Украине занимают широкий диапазон: от 120 до 250$ за 100W мощности. Цена зависит от качества товара, раскрученности брэнда и солидности продавца. Дешевле всего можно купить «с рук», правда сомнительного качества и без гарантий. Мы стараемся предлагать лучший товар по соотношению цена/качество и стремимся к уровню около 150$ за 100W, что делает наши складные PV-панели весьма привлекательными.

В таблице приведены некоторые характеристики переносных солнечных панелей, имеющихся в наличии:

Мощность	Число сложений	Размер развернутой	Размер сложенной	Вес, кг.	Напря-жение	Адаптер или контроллер
100W	2	1080х700х5мм	540х700х15мм	3,6	18V	2 х USB 5V 2,0A
100W	4	1660х425х5мм	425х360х20мм	2,65	18V	2 х USB 5V 2,0A
120W	4	1580х540х5мм	360х540х30мм	3,65	18V	2 х USB 5V 2,0A
300W	5	2660х700х5мм	510х700х35мм	6,7	18V	PWM контроллер
400W	6	3070х740х5мм	510х740х40мм	8,5	18V	PWM контроллер

Использование портативных солнечных панелей в повседневной жизни

Недавно мы делали тест складной солнечной панели 120W. Для этого мы подключали к ней аккумулятор плюс нагрузку и кулонометром фиксировали все ее электрические параметры. В одном случае панель была зафиксирована под окном лоджии на стене многоэтажки, а в другом ее установили на подвижную конструкцию типа стремянки и в течение дня поворачивали, стараясь обеспечить положение перпендикулярно солнцу. Полученные результаты позволяют сделать определенные выводы и дать вам практические рекомендации.

Сколько энергии реально сгенерирует складная PV-панель

На широте Киева в солнечный сентябрьский день можно получить следующие результаты:

1. Мощность на выходе солнечной панели — до 75% от заявленной производителем.
2. За один солнечный день можно с 100W заявленной мощности панели собрать до 500 Wh энергии, если панель поворачивать, чтобы она все время была перпендикулярна солнечным лучам. И в районе 400Wh, если панель закрепить вертикально на стене на южной стороне.
3. За один солнечный день можно с 100W заявленной мощности залить в 12V аккумулятор свыше 30Ah емкости, если панель в течение дня держать перпендикулярно солнцу, и до 28Ah, если она зафиксирована вертикально на южной стороне.
4. С 100W заявленной мощности можно получить ток до 5,5A для заряда батареи 12V.

Применение складных солнечных панелей – практические рекомендации

1. Основная мощность у панелей 100W и выше снимается с DC выхода, а встроенные порты USB – всего лишь бонус.
2. DC выход и кабели чаще всего оснащены разъемами 5,5х2,1. Для подключения панели нужно будет приобрести переходник, например, как на фото:

3. Переходник не понадобиться, если у вас есть зарядная станция с таким же гнездом.

4. Если будете заряжать свинцовый аккумулятор, включая гелевый и AGM, то для его долгой жизни понадобится контроллер заряда.

5. Если у вас литиевая аккумуляторная батарея с любой химией, то она должна быть оснащена встроенной BMS, поэтому PWM-контроллер вам точно не нужен. Можете использовать MPPT для того, чтобы собрать с панели максимум энергии, но он существенно дороже.
6. Не допускайте даже небольшого затенения панели, это сильно уменьшит генерацию энергии.
7. Срок жизни портативных солнечных панелей меньше, чем у стационарных. Он определяется не столько деградацией кристаллов кремния, сколько живучестью гибких проводников и элементов конструкции. Продлить этот срок можно бережным отношением.

Портативная солнечная панель для дома и квартиры

Наш опыт использования портативных солнечных панелей показал, что вес, размеры и конструкция всех вышеуказанных PV-панелей позволяют довольно легко разместить их снаружи стандартного балкона городской квартиры, а панели 100-120W можно даже на наружной части стены под окном.

Для этого понадобиться установить в стене несколько крепежных элементов, на которые повесить панель, используя предназначенные для этого отверстия и петли. Далее подключаете к вашей системе батарейного резервного питания, которая скорее всего у вас осталась от прошлогодних блэкаутов – и получаете небольшую квартирную солнечную электростанцию (СЭС). Подробности читайте в предыдущей статье.

Такая квартирная СЭС мощностью 100-400W может принести следующую пользу:

1. Увеличение автономии. Если будут новые отключения, то вы почувствуете пользу даже от панели 100W. Например, если от своей системы резервного питания вы запитали холодильник, ноутбук, LED-освещение и зарядки мобильных гаджетов, то среднее потребление энергии у вас скорее всего не превысит 100Wh. И полученные за солнечный зимний день от солнца 200Wh увеличат время автономного питания на 2 часа.
2. Снижение счетов за электроэнергию. Панель 300W способна сгенерировать за летний день при небольшой облачности 1kWh энергии, или до 30kWh в месяц, если весь месяц не будет туч. При обычной погоде – около 20 kWh. На эту цифру уменьшится ваше потребление, а значит и счет за энергию. Но для этого ваша система резервного питания должна отдать полученную от солнца энергию вашим потребителям. О том, как это сделать технически читайте в других наших статьях.
3. Снижение нагрузки на энергосистему страны. Сейчас это очень актуально. И даже такие малые квартирные солнечные электростанции внесут свою лепту, если их будет много. Поэтому рассказывайте своим соседям, друзьям и знакомым об этом.

Портативная солнечная панель для автомобиля и кемпинга

Во время длительных стоянок автомобиля его бортовая сеть часто используется для того, чтобы питать холодильник, закипятить чай, накачать надувной матрас, заряжать гаджеты, ноутбуки и конечно, чтобы слушать музыку. Все это разряжает бортовой аккумулятор. Если у вас с собой есть складная солнечная панель, то вам не придется заводить двигатель для зарядки аккумулятора, слушать его тарахтение и дышать его выхлопом. Подключите DC выход складной солнечной панели к аккумулятору автомобиля и пока светит солнце, он будет заряжаться. Чтобы вам не следить вольтметром за его напряжением, используйте недорогой PWM-контроллер.

Портативная солнечная панель для путешествий и рыбалки

Если во время походов и рыбалки вам нужна только энергия от USB портов, то вам достаточно будет панели мощностью 50W. Однако складная панель 100W позволит заряжать ваши гаджеты и в пасмурную погоду.

Если вам кроме USB понадобятся напряжения 12V и 220V, то приобретите не только портативную солнечную панель, но и зарядную станцию нужной вам мощности и емкости.

Портативная солнечная панель для бойлера

Если вы купили складную солнечную панель для походов и рыбалки мощностью 100W и более, то разумно было бы не давать ей валяться дома без дела. Одним из вариантов ее полезного применения было бы поддержание температуры воды в вашем небольшом бойлере (50л.) при ее невысоком разборе. Для этого придется поднять напряжение до уровня, при котором ТЭН бойлера сможет принять максимальную мощность, выдаваемую PV-панелью. Мы подсчитали, что если панель выдает 75W, а мощность бойлера равна 1000W, то потребуется напряжение 60V.

Покупаем на Али за 2,3$ повышающий DC/DC конвертор как на фото, подключаем между панелью и бойлером, регулируем выходное напряжение и ток до нужного уровня, и система работает. Недостаток – при среднем и большом разборе воды придется бойлер отключить от системы и включить в сеть 220V для набора рабочей температуры. Еще есть нюанс: такой конвертор требует небольшой доработки, чтобы он не сгорел при падении напряжения на его входе. Если кому-то это интересно – обращайтесь, дадим все подробности.

Ваша фантазия плюс наше знание электротехники

            Если вы приобрели переносную солнечную панель и вам пришла необычная идея ее нового применения – напишите в комментариях, или свяжитесь с нами, — обсудим, подскажем, поможем реализовать.

Давайте войдем в зеленую энергетику вместе!