Портативна сонячна панель

Після ракетних атак на енергосистему України, більшість жителів купили різні системи батарейного резервного електроживлення. У попередній статті ми показали, що це відкриває доступ до зеленої енергетики. Для реалізації такого доступу потрібно як мінімум придбати сонячні панелі та розмістити їх на освітленій сонцем поверхні. Короткому опису придатних для такого застосування сонячних панелей присвячена ця стаття.

Найкраща електростанція

Сонячна енергетика – найкраща серед відновлюваних чистих енергій, тому що вона:

1. Не просто екологічно нейтральна, але навіть дає плюс: забираючи частину енергії сонця, знижує сьогоднішнє катастрофічне потепління.
2. Вона найпростіша, найнадійніша і найдовговічніша: у сонячної електростанції немає ніяких рухомих, обертових і тертьових елементів. Встановили панелі – і років 30 користуйтеся.

Кілька слів про технології

Виробництво почалося в 1950-х роках з монокристалів кремнію. Потім у 80-х з’явилася технологія полікристалів. Зменшилася енергоефективність сонячних панелей, але здешевилося виробництво. Також були випробувані тонкоплівкові технології, органічні та інші матеріали. Які технології будуть завтра – передбачати не будемо, але на сьогодні більшість виробників повернулася до монокристала кремнію через високу енергоефективність сонячних панелей на його основі (до 24%) і довговічність (за 30 років – до 20% зносу). А багаторазово збільшені обсяги виробництва призвели до зниження вартості.

Типи сонячних панелей за конструкцією

Сонячні, або PV-панелі (PV – від слів “Photo Voltanic”) за конструкцією поділяються на стаціонарні, гнучкі та портативні. Наразі на ринку більшість із них є монокристалічними та мають енергоефективність у межах 19-23%.

• Стаціонарні відрізняються низькою вартістю і високою довговічністю, тому вони є найвигіднішим варіантом. Однак для мешканців багатоповерхівок їх встановити складно, адже одна така панель зазвичай важить 25 – 30 кг. і має розміри близько 2м. х 1м. Тому потрібне не тільки надійне кріплення, а й, найімовірніше, узгодження з житлово-експлуатаційними службами.

• Гнучкі панелі дуже зручні для монтажу на кривих поверхнях, у т.ч. на автомобільному, водному і повітряному транспорті. Вони істотно тонші та легші за стаціонарні, і їх можна встановити на балконі вашої квартири. За ступенем гнучкості такі панелі діляться на два види:
  • Монокристалічні допускають вигин лише 30-60 градусів, але вирізняються високою ефективністю 19-23%.

• • Тонкоплівкові з аморфного кремнію з енергоефективністю 15-17%, але з високою гнучкістю: їх можна згорнути в рулон.
• Портативні сонячні панелі з’явилися нещодавно. Вони є складними, їх зручно переносити і можна швидко розгорнути та згорнути.

Найчастіше вони виготовляються з монокристалічного кремнію, мають таку саму високу ефективність, як і стаціонарні, але значно тонші та легші. Портативні сонячні панелі нескладно розмістити із зовнішнього боку балкона, або вікна на сонячній стороні.

А за необхідності їх можна швидко зняти. Під час літньої спеки можна однією або кількома складними сонячними панелями закрити вікно або балкон від палючого сонця. І, звичайно, їх дуже зручно взяти в похід, на риболовлю тощо. Ці переваги портативних сонячних панелей спричинили зростання їхньої популярності. Тому їм присвячуємо цю статтю.

Характеристики портативних сонячних панелей

Перед покупкою обов’язково вивчіть такі характеристики портативних сонячних панелей:

1. Потужність портативної сонячної панелі – це максимальна електрична потужність, що генерується, в ідеальних умовах: на екваторі під прямим кутом до променів сонця. Зараз на ринку є складні PV-панелі потужністю від 10 до 500W. Для квартирної міні-електростанції потужність портативної сонячної панелі має бути не нижчою за 100W, тому слабші не розглядаємо.
2. Розмір портативної сонячної панелі в розгорнутому вигляді пропорційний її потужності. Площа в середньому дорівнює 0,6 – 0,7 м. кв. на 100W. Якщо ця величина виявиться значно меншою, то це означає, що продавець недобросовісно завищив потужність портативної сонячної панелі, що поки що буває нерідко. А якщо значно більшою, то це означає низьку енергоефективність портативної сонячної панелі. Співвідношення сторін залежить від конструкції, а розміри в складеному вигляді – від числа складань.
3. Вага портативної сонячної панелі також пропорційна потужності і зазвичай лежить в межах 2,5 – 3,5 кг. на 100W.
4. Робоча напруга портативної сонячної панелі потужністю 100W і вище зазвичай перебуває в межах 14 – 20V, що підходить для 12-тивольтного акумулятора міні-електростанції. Для 24V потрібно дві такі панелі з’єднати послідовно. У більш потужних панелей буває більш висока напруга.
5. Комплектація портативної сонячної панелі зазвичай включає необхідні дроти, роз’єми і вбудований адаптер з виходами USB для зарядки мобільних пристроїв.

Найпотужніші портативні сонячні панелі найчастіше не мають вбудованого адаптера, але нерідко комплектуються повноцінним контролером заряду батареї, в якому, як правило, є і виходи USB.

6. Ціни на портативні сонячні панелі в Україні займають широкий діапазон: від 120 до 250$ за 100W потужності. Ціна залежить від якості товару, розкрученості бренду і солідності продавця. Найдешевше можна купити “з рук”, щоправда сумнівної якості та без гарантій. Ми намагаємося пропонувати найкращий товар за співвідношенням ціна/якість і прагнемо до рівня близько 150$ за 100W, що робить наші складні PV-панелі вельми привабливими.

У таблиці наведено деякі характеристики переносних сонячних панелей, що є в наявності:

Потужність	Число складань	Розмір розгорнутої	Розмір складеної	Вага, кг.	Напруга	Адаптер або контролер
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 контролер
400W	6	3070х740х5мм	510х740х40мм	8,5	18V	PWM контролер

Використання портативних сонячних панелей у повсякденному житті

Нещодавно ми робили тест складної сонячної панелі 120W. Для цього ми підключали до неї акумулятор плюс навантаження і кулонометром фіксували всі її електричні параметри. В одному випадку панель було зафіксовано під вікном лоджії на стіні багатоповерхівки, а в іншому її встановили на рухому конструкцію на кшталт драбини та протягом дня повертали, намагаючись забезпечити положення перпендикулярно до сонця. Отримані результати дають змогу зробити певні висновки і дати вам практичні рекомендації.

Скільки енергії реально згенерує складна PV-панель

На широті Києва в сонячний вересневий день можна отримати такі результати:

1. Потужність на виході сонячної панелі – до 75% від заявленої виробником.
2. За один сонячний день можна зі 100W заявленої потужності панелі зібрати до 500 Wh енергії, якщо панель повертати, щоб вона весь час була перпендикулярна сонячним променям. І в районі 400Wh, якщо панель закріпити вертикально на стіні на південній стороні.
3. За один сонячний день можна з 100W заявленої потужності залити в 12V акумулятор понад 30Ah ємності, якщо панель протягом дня тримати перпендикулярно до сонця, і до 28Ah, якщо її зафіксовано вертикально на південній стороні.
4. Із 100W заявленої потужності можна отримати струм до 5,5A для заряду батареї 12V.

Застосування складних сонячних панелей – практичні рекомендації

1. Основна потужність у панелей 100W і вище знімається з DC виходу, а вбудовані порти USB – всього лише бонус.
2. DC вихід і кабелі найчастіше оснащені роз’ємами 5,5х2,1. Для підключення панелі потрібно буде придбати перехідник, наприклад, як на фото:

3. Перехідник не знадобиться, якщо у вас є зарядна станція з таким самим гніздом.

4. Якщо будете заряджати свинцевий акумулятор, включно з гелевим і AGM, то для його довгого життя знадобиться контролер заряду.

5. Якщо у вас літієва акумуляторна батарея з будь-якою хімією, то вона має бути оснащена вбудованою BMS, тому PWM-контролер вам точно не потрібен. Можете використовувати MPPT для того, щоб зібрати з панелі максимум енергії, але він істотно дорожчий.
6. Не допускайте навіть невеликого затінення панелі, це сильно зменшить генерацію енергії.
7. Термін життя портативних сонячних панелей менший, ніж у стаціонарних. Він визначається не стільки деградацією кристалів кремнію, скільки живучістю гнучких провідників і елементів конструкції. Продовжити цей термін можна дбайливим ставленням.

Портативна сонячна панель для дому та квартири

Наш досвід використання портативних сонячних панелей показав, що вага, розміри і конструкція всіх вищевказаних PV-панелей дають змогу доволі легко розмістити їх ззовні стандартного балкона міської квартири, а панелі 100-120W можна навіть на зовнішній частині стіни під вікном.

Для цього знадобитися встановити в стіні кілька кріпильних елементів, на які повісити панель, використовуючи призначені для цього отвори і петлі. Далі підключаєте до вашої системи батарейного резервного живлення, яка, найімовірніше, у вас залишилася від минулорічних блекаутів, – і отримуєте невелику квартирну сонячну електростанцію (СЕС). Подробиці читайте в попередній статті.

Така квартирна СЕС потужністю 100-400W може принести таку користь:

1. Збільшення автономії. Якщо будуть нові відключення, то ви відчуєте користь навіть від панелі 100W. Наприклад, якщо від своєї системи резервного живлення ви під’єднали холодильник, ноутбук, LED-освітлення і зарядки мобільних гаджетів, то середнє споживання енергії у вас, найімовірніше, не перевищить 100Wh. І отримані за сонячний зимовий день від сонця 200Wh збільшать час автономного живлення на 2 години.
2. Зниження рахунків за електроенергію. Панель 300W здатна згенерувати за літній день за невеликої хмарності 1kWh енергії, або до 30kWh на місяць, якщо весь місяць не буде хмар. За звичайної погоди – близько 20 kWh. На цю цифру зменшиться ваше споживання, а значить і рахунок за енергію. Але для цього ваша система резервного живлення має віддати отриману від сонця енергію вашим споживачам. Про те, як це зробити технічно читайте в інших наших статтях.
3. Зниження навантаження на енергосистему країни. Зараз це дуже актуально. І навіть такі малі квартирні сонячні електростанції внесуть свою лепту, якщо їх буде багато. Тому розповідайте своїм сусідам, друзям і знайомим про це.

Портативна сонячна панель для автомобіля та кемпінгу

Під час тривалих стоянок автомобіля його бортова мережа часто використовується для того, щоб живити холодильник, закип’ятити чай, накачати надувний матрац, заряджати ґаджети, ноутбуки та звісно, щоб слухати музику. Усе це розряджає бортовий акумулятор. Якщо у вас із собою є складна сонячна панель, то вам не доведеться заводити двигун для зарядки акумулятора, слухати його торохтіння і дихати його вихлопом. Підключіть DC вихід складаної сонячної панелі до акумулятора автомобіля і поки світить сонце, він буде заряджатися. Щоб вам не стежити вольтметром за його напругою, використовуйте недорогий PWM-контролер.

Портативна сонячна панель для подорожей і риболовлі

Якщо під час походів і риболовлі вам потрібна тільки енергія від USB портів, то вам достатньо буде панелі потужністю 50W. Однак складна панель 100W дасть змогу заряджати ваші гаджети і в похмуру погоду.

Якщо вам, окрім USB, знадобляться напруги 12V і 220V, то придбайте не тільки портативну сонячну панель, а й зарядну станцію потрібної вам потужності та ємності.

Портативна сонячна панель для бойлера

Якщо ви купили складну сонячну панель для походів і риболовлі потужністю 100W і більше, то розумно було б не давати їй валятися вдома без діла. Одним із варіантів її корисного застосування було б підтримання температури води у вашому невеликому бойлері (50л.) за її невисокого розбору. Для цього доведеться підняти напругу до рівня, за якого ТЕН бойлера зможе прийняти максимальну потужність, що видається PV-панеллю. Ми підрахували, що якщо панель видає 75W, а потужність бойлера дорівнює 1000W, то потрібна напруга 60V.

Купуємо на Алі за 2,3$ підвищувальний DC/DC конвертор, як на фото, підключаємо між панеллю і бойлером, регулюємо вихідну напругу і струм до потрібного рівня, і система працює. Недолік – при середньому і великому розборі води доведеться бойлер відключити від системи і включити в мережу 220V для набору робочої температури. Ще є нюанс: такий конвертор потребує невеликого доопрацювання, щоб він не згорів при падінні напруги на його вході. Якщо комусь це цікаво – звертайтеся, дамо всі подробиці.

Ваша фантазія плюс наше знання електротехніки

Якщо ви придбали переносну сонячну панель і вам спала на думку незвичайна ідея її нового застосування – напишіть у коментарях, або зв’яжіться з нами, – обговоримо, підкажемо, допоможемо реалізувати.

Давайте увійдемо в зелену енергетику разом!