Солнечная энергия

Трехмесячные испытания в Саудовской Аравии показали, что дополнительная система солнечных батарей может собирать воду без помощи электричества, используя дневное и ночное нагревание и охлаждение солнечных панелей.

«Я уверен, что система может быть изготовлена экономично», — говорит Пэн Ван из Университета науки и технологии имени короля Абдуллы. «Мы рассчитываем на сотрудничество с потенциальными промышленными партнерами, чтобы ускорить этот процесс».

Все дело в особом слое гидрогеля, помещенном под каждую фотогальваническую панель и находящегося в металлическом корпусе. Ночью коробка открыта, чтобы через нее проходил воздух пустыни, где гидрогель поглощает водяной пар .

Днем ящик закрывается. Солнце нагревает солнечную панель и, следовательно, гидрогель под ней, заставляет воду испаряться из геля. Влажность в закрытом ящике становится настолько высокой, что вода конденсируется на металле и ее можно слить.

Во время испытаний, с мая по июнь 2021 года, прототип системы производил 0,6 литра воды на квадратный метр солнечной панели в день.

Основная идея не нова. Несколько других команд разработали похожие сборщики воды, использующие перепады температур днем и ночью. Но Ван говорит, что его команда первой создала интегрированную систему, которая извлекает воду и одновременно вырабатывает электричество.

Одним из преимуществ использования является то, что не требуется дополнительной земли. Во-вторых, выработка электроэнергии немного увеличилась — почти на 2 процента — потому что передача тепла гидрогелю охлаждает солнечные панели. Высокие температуры снижают эффективность солнечных батарей.

Охлаждающий эффект можно усилить, оставив контейнер для конденсата открытым в течение дня. Хотя это останавливает добычу воды, в ходе испытаний это увеличило выработку электроэнергии на 10 процентов. Ван предполагает создание гибких систем, которые могли бы переключаться между добычей воды и более высокой выработкой электроэнергии солнечными панелями по мере необходимости.

В ходе испытания команда использовала воду из панели для орошения небольшого участка растений. Ван надеется, что крупномасштабные системы смогут одновременно производить пищу, воду и электричество.

Также в ограждённом отделе под карпортом через предохранитель на 15А я изготовил ответвление из нагрузочного разъёма контроллера площадью 2,5 квадратных миллиметра с напряжением 12В и подключил его в панель на стене, в которую встроил многочисленные розетки и клеммы, а также слоты для различных аккумуляторов для подключения широкой массы потребителей с различными штекерами - крокодилы, бананы, колодки, штифты, автомобильные розетки и USB - если я один или с друзьями в саду и что-то надо быстро зарядить или подключить - дрель, рацию, мобильный телефон, аккумулятор, фонарик, я делаю это там.

Индикатор показывает общий ток для всех устройств на данной шине.

Моя основная система имеет пиковую мощность 600 Вaтт, что означает, что в облачную погоду, зимой или летним вечером она вырабатывает едва ли 100 Вaтт. Для покрытия дефицита используется выше названная батарея из двух аккумуляторов ёмкостью 240 Ач.

Солнечным днём, пока я использую грубо говоря 150Вт, остальные, вплоть до 450Вт в полдень, идут в аккумулятор, а вечером, когда солнца на небе нет или в дождь, когда выработка электричества не производится или совсем мизерная, запасённая энергия из аккумуляторов идёт на покрытие текущих расходов освещения, телевизора или ноута итд.

Если учесть ёмкость акумуляторной сборки, то при условии, что летом система с 21:00 до 07:00 ничего или почти ничего не вырабатывает, а используется только аккумуляторный резерв, при среднем расходе 150 Ватт в час я черпаю из аккумуляторов с 21:00 до 24:00 около 600Вт. Это приблизительно 25% всей ёмкости аккумуляторной сборки.

Потом я всё отключаю и иду спать - в живых остаются только системы сигнализации с током потребления 1А. За тёмное время суток они в состоянии дежурства расходуют порядка 9-10 Ач и с восходом солнца опять запитываются от солнечных панелей.

На следующий день солнечные панели восполняют потраченную энергию в аккумуляторах в среднем за 3 часа, если день солнечный или за 8-9, если сумрачно или зима на дворе. Отсюда следует, что при сумрачной, осенней и дождливой погоде, когда солнце может находиться за тучами неделями, энергия и днём будет постоянно тянуться из аккумуляторов, которые не будут успевать полностью заряжаться.

По моим статистическим данным, без ограничения в использовании выше названных потребителей я могу рассчитывать на бесперебойную работу системы в пасмурную погоду до того, как аккумуляторы будут полностью истощены, минимум пять дней, максимум - неделю, всё это в условиях жёсткой экономии электроэнергии. Потом, в данных условиях, энергии солнечной батареи будет не хватать уже и на потребителей, не то что на заряд аккумуляторов. Поэтому у меня в сарайчике также стоят четыре полностью заряженных аварийных аккумулятора общей ёмкостью 480 Ач. С ними я всегда протяну дополнительные 2-3 дня до солнечного периода, а потом, когда они зарядятся, они опять отключаются и становятся на дежурство. Все части системы уже успешно протестированы как по одиночке, так и в связке - работоспособность системы гарантирована.

Мой подход сочетает в себе все пути решения А и В - путь А очевидно в гораздо меньшей степени, но остальное есть в полной мере.

Разумеется, в зимнее время я расчехляю все доступные панели, так как с низким Солнцем выработка идёт по минимуму.

Конечно, это станет критично только тогда, когда электричества не будет совсем. А пока наоборот - в некоторых районах Германии энергокомпании возвращают деньги за электричество, массовое использование солнечной и ветряной энергии повлекло за собой сверхвыработку электричества в этом и прошлом годах.

Кстати, о критичной ситуации - есть многочисленные рассказы очевидцев, что в балканских регионах, где шла война наибольшее преимущество имели люди с запасом газа и электричества (способные защитить это богатство). Они получали с каждой зарядки зажигалки банку тушёнки, с каждой заряженной рации литр чистой воды. Я понимаю, что западной Европе и центральной России это напрямую не грозит, что бы там не говорили лидеры наших стран, но слов из песни не выкинешь, правда есть правда.

Также в планах на следующую весну поставить на машину хотя бы 50-ваттную сборку элементов для аварийного заряда аккумуляторов и косвенного обеспечения радиостанции, рабочего света и аккума маленькой лебёдки. Как я уже объяснял, гибкие панели на машину лучше не ставить, даже при плавающем монтаже в них от вибраций появляются трещины и падает мощность.

Что ещё хотелось бы сделать - провести проводку от солнечной систему к стиральной машине и сушилке в хозяйственном подвале (потребляемый ток 8 Ампер) и к холодильнику (4А, 8А при старте) - это ещё 150 Вт в сумме, но постоянно будет работать лишь холодильник - а это всего 50 дополнительных Ватт нагрузки на инвертер.

А вот что точно не удастся сделать с изолированной солнечной системой - это эффективно использовать её для обогрева жилых помещений площадью больше, чем 10-15 квадратных метров. Если посмотреть на обычные калориферы, они про мощности 2-3 киловатта едва нагревают помещения размером с прихожую. Если такой калорифер подключить к соответствующему дорогому, мощному и сверхпроизводительному инвертеру, подключенному проводами с площадью среза 40 квадратных миллиметров к аккумулятору, стоамперчасовой аккумулятор будет высосан током 200 Ампер с учётом потерь на конвертацию приблизительно за двадцать минут.

К сожалению, при ограниченном запасе трансформация электрической энергии в тепловую низкоэффективна и для широкого применения непригодна. Для запитывания небольшой термопластинки для внутреннего обогрева силового шкафа или угла с аппаратурой мощи конечно хватит с избытком, ну да а много-ли им нужно..

Кроме в.н. системы у меня ещё есть две стационарные независимые солнечные панели Reolink, которые запитывают четыре камеры Argus Pro производителя Reolink. Эти панели размером немного меньше А4 висят над камерами в виде козырьков и дополнительно закрывают их от осадков и прямого солнечного света. Используются они для постоянного подзаряда аккумуляторов в камерах, разъём выполнен в формате мини-usb с дополнительной сдвигаемой влагонепроницаемой муфтой, поэтому подключить в случае чего можно любую портативную солнечную систему - или к ним подключить их к телефону, например. Запитывать их можно так-же и от любого блока питания с возможным выходным током выше 500mA на 5В. Так как это решение не имеет стандартизированного интерфейса для систем наблюдения итд, кроме собственного приложения - я повесил в спальне у кровати на стену небольшой дешёвый планшет, на котором постоянно крутится клиентское приложение с одновременным мониторингом всех камер.

Если верить производителю, панели выдают 500мА при 5В напряжения, что позволяет полностью зарядить пустой аккум камеры за приблизительно 28 часов прямого солнечного света, что более, чем достаточно, так как аккумулятор разряжается без подзаряда за 10 недель и за это время в любом случае 28 солнечных часов наберётся. Т.е. в периоды, когда аккумуляторы камер полные, панели можно удобно использовать для подзаряда портативных устройств - телефонов, планшетов, накопителей итд итп.

Сами камеры много энергии не потребляют, т.к. настроены на активную съёмку лишь в том случае, когда распознают движение в зоне покрытия. По паспорту одного полного заряда аккумулятора должно хватать на несколько месяцев, фактически его хватает на десять недель. А солнечные панели заряжают его - ну или постоянно поддерживают заряд, особенно в солнечные дни. Поэтому за почти уже два года использования я никогда не сталкивался с пустыми аккумами.

Для походов и использования в автомобиле я приобрёл две одинаковые 28-ваттные раскладные панели, каждая из которых имеет по периметру несколько металлических креплений-колец для паракордовых растяжек или кабельных стяжек. В лесу я могу их положить на землю и получить на выходе около 3,5А на 12В, для рации и аварийного заряда аккумов хватает. Так как в моём бобике я всегда вожу два складных алюминиевых стержня на два с половиной метра, я вешаю панели на них под оптимальным углом.

В заключение хотелось бы сказать, что если тяжёлый кризис уже на дворе и электричества в доме больше нет, солнечная электростанция становится единственным бесшумным и малозаметным бестопливным источником тока в городских условиях и как следствие имеет притягивающую силу для различного дикого отребья. В силу того, что она имеет небольшой размер и почти нулевую толщину, её можно использовать в замаскированном виде, расположив не на крыше, а на земле или в глубине балкона с учётом затенения и потери вырабатываемой энергии.

Так как в кризисное время очень вероятны нападения и мародёрские набеги, система должна быть хорошо защищена или сконструирована таким образом, чтобы её было можно быстро разобрать или спрятать в подвале или ином надёжном месте.

Также стоит подумать о противодействии хулиганским акциям уже и в спокойное время - всегда возможны попытки вывести солнечную батарею из строя посредством стрельбы (вероятнее всего из пневматического оружия) и ударов камнями по панелям или заливанию панелей краской или едкими субстанциями. Я познакомился с этим на своём опыте, когда неизвестные пытались разбить панели - несколько глубоких царапин осталось на алюминиевой раме.

Если стрельбе можно противостоять лишь законным способом (это в мирное время - а в военное конечно по закону военного времени), то защититься от камней можно возведя решётку над рабочей поверхностью батарей - либо закрыть их сеткой-рабицей на расстоянии хотя бы полметра от поверхности, для предотвращения жёсткого затенения панелей.

Смоле или краске можно противостоять посредством нанесения на рабочую сторону панелей прозрачного тефлонового слоя из баллончика, который не особо помешает работе батареи, но все загрязнения с которого можно будет смыть ведром воды без остатка.

Как я чищу панели - обычно просто поливаю водой из шланга и протираю резиновой губкой. Если на панелях лежит снег или опавшие листья - напором воздуха из компрессора очистка происходит за несколько секунд.

А лучшее решение - не забывать о дикости многих современников и не светить своими достижениями перед всеми.

Именно поэтому я отказался от идеи использования мощных ветрогенераторов и открытой системы гидроэлектричества в дополнение к солнечной энергетике, хотя здесь сильные ветра и река прямо за окном.. Даже если человек живёт в своём доме, ставит у себя на крыше ветряки и не имеет проблем с соседями, это ещё не всё. Такие конструкции зачастую видно с расстояния 2-3 километра - и в неспокойное время во многие головы обязательно придёт идея - а не сходить ли к нему в гости, не попытаться ли его раскулачить.

Кроме того - мощные ветрогенераторы производят большое количество шума - особенно в то время, когда в городе тишина - что абсолютно неприемлемо, если человек хочет жить не привлекая внимания мародёров и любителей чужого добра.

Гидрогенераторы также видно и с воды и суши. Даже если они не размером с мельницу, а с лодочный мотор - это всё равно дополнительный риск, который совершенно никому не нужен.

Надеюсь увидеть большое количество интересных комментариев, с предложениями, дополнениями, новыми идеями и критикой.

Вот и всё, и не забывайте - если о ком либо говорят, что он хитрый - это не так.

Буенавентура, и до новых встреч.

Сегодня я хотел бы поговорить на благодарную тему солнечной и регенеративной энергетики вообще в свете препперства, выживания в экстремальных условиях - и не только. Думаю, что многим это будет интересно, как в виде общеобразовательной информации - ведь лишних знаний не бывает (особенно верно это во время кризиса), так и в виде помощи в планировке конкретного энергетического решения. Тема довольно обширная, даже если не вдаваться в подробности, поэтому пост будет длинным.

Я сознательно не называю солнечную энергетику альтернативной энергетикой, так как по моему убеждению в ней нет ничего альтернативного (энергия, как и в любом другом способе получения электроэнергии просто переходит из одного состояния в иное) - скорее всего, данный термин альтернативности применим только к псевдонаучным способам добычи энергии, которые непризнанными гениями якобы добываются из грёбаного ничто - ну т.е. энергия из вакуума, торсионные поля, бестопливные генераторы и прочая забавная псевдонаучная ересь рассчитаная на наивных людей с "гуманитарным образованием" и лишними деньгами, готовых платить за лекции и книги полные бреда много денег. Майк Брэди - то всё ещё сидит или уже откинулся? Если кто не в курсе - основатель лавочки perendev, коммерческий мошенник "в особо крупном размере", после разоблачения свистнул-сдристнул из Германии. Словили его в 2010 году в Швейцарии, посадили за обман тучи наивняков с экономическим образованием не умеющих в базовую физику обещаниями о КПД > 100% почти на шесть лет. Сейчас затих, видимо не хочет опять в клетку.

Вообще - официальное название отрасли, куда попадает также и солнечная энергетика - возобновляемая или регенеративная энергетика. Вот хорошая тема для беседы в будущем: научное фричество и псевдонаука в лице таких ярких личностей, как Чудинов, Рыбников, Петрик, Фоменко, итд - смотри списки лауреатов престижной премии лженауки "Академик ВРАЛ" в интернете (типа игнобелевской премии и золотой малины) и вообще отличные видео из цикла форума "Учёные против мифов".

Итак - солнечная энергетика. На первый взгляд всё просто - Солнце сообщает энергию солнечным панелям, которые преобразуют её в электрический ток при подключении потребителя. Xотя сам принцип относительно прост, всё остальное - планирование, техника, размеры, устройство панелей, расчёты потребностей, преобразование постоянного в переменный ток, окупаемость, накопление и расход энергии итд - это всё не так очевидно и поэтому интересно.

Широчайшее на данный момент распространение, КПД панелей а также остальных элементов солнечных систем привели к тому, что окупаемость системы на 12 киловатт для обеспечения одного дома составляет в западной европе примерно вoсемь лет. В Испании, Италии, на юге Франции и Португалии - около пяти лет. Эта система как правило подключена к городской электрической сети в доме и при пиковой мощности она отдаёт сверхплановое электричество в городскую сеть. Таким образом можно зарабатывать деньги, запитывая и продавая излишки своему энергопроизводителю. В Германии, например, есть/были субсидии от государства, если система подключена к городской сети.

Если нет финансовой возможности, места или потребности для возведения системы такого размера, существуют решения называемые изолированными или островковыми, которые призваны обслуживать лишь небольшое количество потребителей, и которые так просто не окупятся - это пока ещё невозможно. Под изолированным решением понимается небольшая солнечная электростанция на балконе, в саду или на даче, с мощностью <1000 Ватт. Общая средняя стоимость такого решения будет на сегодняшний день (2022) равняется примерно 1000 Евро, в зависимости от того, как эта система будет применяться и из каких компонентов она состоит.

Начнём с того, что окупаемость и экономическая выгода изолированной солнечной системы - это не самое главное (в т.ч. и из за сравнительно небольшой стоимости). Пока есть действующие розетки в квартире, мы от данного вида энергии не зависим. Но как только напряжение в доме пропадает (в худшем из возможных случаев - навсегда), изолированная система становится действительно жизненно важной и тогда уже никого не волнует, как и когда она в данном случае окупится - считается, что в этот момент она уже полностью и даже многократно окупилась. Это постоянный бесценный резерв энергии с минимальным сроком службы 20 лет, который не требует никаких затрат на ремонт, обслуживание, топливо и так далее.

Мне как препперу предельно важно быть кроме всего прочего также и энергетически независимым от коммерческих поставщиков энергии. В Германии у них есть договоры с правительством, по которым они обязаны поставлять энергию населению, но как говорится - нет правительства, нет договора - поэтому в случае краха финансовой и социальной системы надеяться на гуманизм и альтруизм компаний, существующих ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО для зарабатывания денег - это очень изощрённое самоубийство.

Поэтому, если вернуться к окупаемости - она в изолированных системах является лишь второстепенным фактором, которым можно пренебречь без особых потерь. Гораздо важнее тут такие факторы, как долговечность, ремонтопригодность, мощность, удобство пользования, безопасность и маскировка (когда уже прижало) и универсальность.

Уже в мирное, спокойное время многие заинтересованые в технических хобби - не только препперы - "фундаменталисты" - инвестируют в установку небольших солнечных систем для обеспечения основных приборов, способных дать информацию - телевизор, усилитель, радио, телефон, модем и рутер, ноутбуки, зарядные устройства для мобильных и планшетов, а также для аккумуляторов, освещения, наблюдения итп. То есть всё то, что потребляет в сумме не более, чем несколько сотен Вт. Причём данные системы могут быть как цельными, так и модулярными, части которых можно быстро вычленить для временного использования на автомобиле итд.

На самом деле модулярность - это отличное решение: при поездке на машине в поле или на дачу с собой берётся один чемодан и несколько панелей. Чемодан содержит контроллер заряда и несколько выходов - на 5, 12 и 18/19 Вольт в виде USB, массивных кабелей и адаптеров для ноутов итд. Там может также находиться небольшой инвертер ватт на 600. В это же время домашняя система работает без перерыва дальше, заливая энергию в буферные аккумуляторы.

Современные телефонные и сетевые линии не зависят от питания, важно лишь, чтобы работали модемы и базисные станции у беспроводных телефонов - поэтому если они обеспечены энергией, всё ещё есть вероятность (хотя и небольшая), что дозвониться или выйти в интернет будет возможным, если тока нет в пределах региона.

Также многим важно, особенно в районах с нестабильным питанием, чтобы например холодильник (инсулин) или морозилка (пельмени, как много в этом слове) не переставали работать. Многим людям необходима бесперебойная система питания для домашних серверов, способная в случае отсутствия напряжения в розетке продержаться несколько дней. Медицинские приборы. И так далее. Также солнечная система может служить резервным источником питания для системы наблюдения и охраны дома и участка.

То есть у каждого, кто ставит на участке или на балконе изолированную солнечную систему, есть на то свои личные веские причины. Мои причины - независимость, безопасность и технический интерес плюс любопытство.

Моя островкоая система на данный момент состоит из четырёх основных двенадцативольтовых панелей с максимальной общей мощностью 600 Ватт и трёх дополнительных панелей общей макс. мощностью 300 Ватт.

Основные панели изготовлены по монокристаллиновой технологии - попросту говоря, они имеют сравнительно высокий КПД, который при нагревании или субоптимальном угле солнечных лучей значительно уменьшается по сравнению с поликристаллом. Дополнительные панели изготовленные по поликристаллиновой технологии имеют несколько меньший КПД, но очень хорошо показывают себя утром и вечером, в условиях меньшей освещённости.

Раньше, в старой квартире я использовал всю систему модулярно, то есть были панели на крыше сарайчика, были аккумуляторы и был чемоданчик с контроллером заряда и несколькими разъёмами для потребителей - USB, 18-19 Vdc итд. Я мог загрузить всё по отдельности в машину, уехать в Альпы или лес и там автономно жить в избушке, охотиться итд.

Но так как я в конце-концов решил использовать систему исключительно для запитывания электроприборов на участке / в подвале , а инвертер, преобразующий 12В с аккумуляторов в 230В переменки был слишком большой и в чемодан не помещался, я решил перевести всю систему на постоянную основу. В связи с переездом из квартиры в дом в городе места работы, я получил возможность устанавливать аппаратуру любого размера и функционала непосредственно на крышу и прочие места на участке.

Первым делом я установил все основные солнечные панели на крыше карпорта, где они направлены на юго-восток и находятся весь день на солнце. Как уже было сказано, дополнительно к основной системе я использую вторичную, состоящую из трёх стоваттных панелей, использующихся в случае многодневного отсутствия прямого солнечного света или повышенного расхода потребления. Эта подсистема установлена на наклонном козырьке на южной стенке карпорта, который служит защитой от дождя и солнца, когда сидишь на скамейках под ним.

Когда у меня нет пиковых потреблений, они накрыты листом непрозрачного пластика для предотвращения повреждений и деградации, а также излишнего перегрева контроллера. Но когда предстоят либо пиковые нагрузки, либо осень/зима и/или нет солнца или его мало либо аккумуляторы скоро опустеют - я их вручную расчехляю и получаю дополнительную мощность и ускоренный заряд буферных аккумов. Оба кабеля от них аккуратно и максимально незаметно проложены по крыше карпорта, где в конце они заходят под навес и идут в ограждённый отдел под навесом. В этом сарайчике на стене висит контроллер заряда, инвертер, несколько показателей основных параметров системы в разных её участках. На полу в несгораемом контейнере находятся четыре аккумулятора для буферизации и запасения электроэнергии. Обо всех этих приборах и пойдёт сейчас речь.

Так как в изолированной системе удобство использования и безопасность системы из-за зачастую DIY-подхода к конструкции системы очень важны, выход от солнечных панелей не сразу идёт на аккумуляторные клеммы, хотя это и не возбраняется. Между этими двумя блоками находится так называемый контроллер заряда (уверен, что подавляющее большинство посетителей канала знают, что это такое) - это прибор, который разрешает настроить напряжение заряда и окончания заряда аккумуляторов, оптимирует их заряд, позволяет по часам отключать выход для потребителей итд.

В моём случае это известная модель PWM 80, способная перерабатывать входной ток до 80 Ампер (не проверял, но 50А тянет без проблем уже несколько лет) и имеющая в наличии ЖК-экран со всей информацией и термометр, данные которого судя по руководству используются для оптимизации процесса заряда подключенных аккумуляторов. В нём также есть слот USB с макс. током 500 мА. Я использую его для освещения контейнера, где смонтировано вся оборудование посредством небольшого гибкого USB - фонарика. Небольшие модификации - улучшил контакт с охлаждающей поверхностью и встроил подсветку экрана (запитал от шины разъёма USB).

У данного прибора есть недостаток - так как это не MPPT, а PWM - контроллер, при ярком солнце и наполовину заряжённых аккумуляторах он вместо фактического уровня заряда показывает 99% - параллельно с достигнутым целевым напряжением окончания заряда и тем самым создаёт ложное впечатление, что аккумуляторы полностью заряжены. Но это не так, удостовериться можно отключив от него панели - показание в процентах сразу падает до фактичеcкого уровня заряда. Дополнительно, при этом он показывает, что ток заряда равен нулю, что тоже неверно и легко проверяется мультиметром, последовательно подключенным в разрыв цепи, т.е. заряд идёт как надо - поэтому в данном случае можно не обращать внимание на показания этой погоды на Марсе, а просто оставить систему в покое - она работает, а для точного контроля использовать нижеописанные приборы.

В кабелях, соединяющих солнечную батарею с контроллером заряда и контроллер заряда с аккумуляторной батареей есть разрывы, в которых я использую мультиметры, способные измерять ток до 130 Ампер и что важно - суммировать показатели (как например объём сгенерированной энергии) для контроля и статистики. Уверен, что они также широко известны большинству посетителей канала. Один из таких мультиметров показывает информацию об энергии, поступающей в контроллер заряда, второй - ток потребительского контура. Данные по току и напряжению батареи индицируется также и самим контроллером заряда. Стоят они по 15 Евро.

Есть правда в них одна особенность - как только наступает ночь и солнечные панели не создают напряжение, данные мультиметры навсегда выходят из строя (при напряжении на основном входе в районе 1-2В, я таким образом погубил уже два прибора) и перестают показывать информацию. Для устранения этого досадного недочёта конструкции, я нашёл подходящие штекеры для их пятивольтных разъёмов и также запитал их от USB-порта, который есть в контроллере заряда. Теперь они всегда включены, но когда наступает ночь, они просто показывают нули по всем фронтам, то есть всё как надо. Потребляемый ток при этом ограничивается в основном их LED-подсветкой, т.е. несколькими мА.

Так как изолированная солнечная система выдаёт как правило 12В (или 24 итд) с постоянным током, а приборам с обычной вилкой-штекером надо 230 вольт и переменный ток, напрямую их увы не подключить, хотя и существуют портативные электроприборы, рассчитанные на 12 вольт - авто-холодильники, мини-телевизоры, насосы итд.

Поэтому, чтобы запитать обычный комнатный телевизор или сетевой блок ноута от аккумулятора, между ними ставится инвертер, который делает именно это. На его вход подаётся напряжение со стандартного 12 вольтового (автомобильного) аккумулятора, а на выходе у него обычная розетка (или несколько розеток) с 230 вольтами переменки, в которую можно втыкать телевизор, зарядное устройство для мобильного телефона итд. Фактически это противоположность выпрямителя. Ещё, как правило, в нём установлен минимум один USB-разъём для прямого заряда аккумуляторов мелких потребителей, если все розетки заняты.

Есть три главных нюанса в обращении с данного рода устройствами:

1 - на корпусе инвертера как правило нанесена как номинальная мощность, так и пиковая (если таковая имеется). Номинальная мощность - это то, на что рассчитан инвертер при длительном использовании. Пиковую мощность инвертер способен выдавать максимально несколько секунд - некоторые электроприборы при старте нуждаются в большей мощности - холодильники, пылесосы, цепные пилы итд - в основном те классы устройств, которые имеют электромотор. Если к инвертеру подключить прибор с большей потребляемой мощностью, инвертер либо отключится, либо испортится (если нет контура защиты.)

2 - переменный ток в системе координат, где горизонтальная ось - это время, а вертикальная - амплитуда, можно представить в виде синусоиды.

Инвертеры способны выдавать переменный ток либо в виде классической синусоиды, либо с небольшими ступеньками - это дешевле и проще с инженерной точки зрения. В то время, как многим потребителям вид синусоиды не особо важен - лампе накаливания, многим моторам итд, некоторые потребители не переносят модифицированную синусоиду и функционируют только с классической, как у тока, который идёт из розетки, например - лазерные принтеры, кофе-машины, многие блоки питания для ноутов итд. Эта информация в свете того, что она ключевая, также отображена на корпусе инвертера.

В настоящее время, так как инвертеры с чистой синусоидой значительно подешевели, приобретение иного типа на мой взгляд уже не целесообразно или имеет смысл только в случае заранее запланированного 100% их использования для соотв. класса электроприборов.

3 - инвертер всегда имеет потери, размер которых зависит от качества инвертера и соответственно его цены. Процент потерь в хорошем и не самом дорогом инвертере колеблется в пределах 8-12%. Поэтому необходимо понимать, что 12-вольтная 200Ач - аккум. батарея при подключении инвертера с нагрузкой 600 Ватт будет отдавать не 50, а примерно 55-60 Ампер в час, что сокращает время до разряда с 240 до 200 минут. В реальных, не идеальных условиях хорошо, если этого хватит на три часа использования.

Розетки от моего инвертера расположены как в сарайчике для запитывания садового освещения, инструментов и насосов, так и в подвале посредством замаскированного удлинителя. В подвале все потребители питаются исключительно от солнца.

При параллельном подключении основных панелей я снимаю с данной системы ток порядка 30А при напряжении ~14,5В при зарядке свинцово-кислотных аккумуляторов. Общая ёмкость рабочих аккумуляторов составляет 240 Ач - фактически трёх ярких солнечных летних дней как правило хватает для стопроцентного их заряда от 10,8 до 14,5В без мощных потребителей. Провод, идущий к аккумуляторам имеет площадь 10 квадратных миллиметров; провод, которым параллельно соединены аккумуляторы - 25 квадратных миллиметров, с запасом - так как если дополнительно используется вспомогательная система или мощные потребители, макс. ток может составить около 50А.

Тут необходимо указать на три очень важные вещи:

1. Чем ниже напряжение, передаваемое по кабелю и чем выше ток, тем толще и дороже будет кабель. Простой пример - при сетевом напряжении 230В и потребителе 2КВт - например электрочайник, ток в цепи будет порядка 8-9 Ампер. Для этого достаточно сечения провода порядка одного-полутора квадратных миллиметров. Провод даже не будет нагреваться.

Если же при прочих равных условиях напряжение в сети будет 12 Вольт, то ток составит уже порядка 160 А, что означает, что наш провод из примера выше разбрызгается как ртуть, с красивыми светошумовыми эффектами. Если же рассчитать, какое сечение необходимо в этом случае для правильного медного кабеля - это будет 25-30 квадратных миллиметров. Это тяжёлый, толстый и дорогой провод.

Поэтому, если планируется работа с инвертером, подключать его надо непосредственно к аккумулятору или к силовому выходу контроллера заряда, хотя это и не советуется делать - в редких случаях это ведёт к перегрузке контроллера. Если инвертер в режиме 12В постоянки - 230В переменки может выдавать 600 Ватт - и его планируется использовать на 100% и причём постоянно, провод от источника 12В к инвертеру необходимо выбрать площадью сечения не менее 10 квадратных миллиметров - только в данном случае гарантированно не будет перегораний и перегрева проводов, ведущего к ещё большему сопротивлению в линии и потере мощности.

2. Если инвертер подключен к аккумулятору длинным кабелем - длиннее, чем 3 метрa, причём ещё даже без нагрузки в виде потребителя, работать он как правило не будет. Мой (и другие инвертеры) стартуют, работают пять секунд - затем жалобно пищат и отрубаются, хотя напряжение на входе равно напряжению на аккумуляторе. Кстати - провода для подключения инвертера к аккумулятору, которые были в комплекте, длиной всего 30 сантиметров - это уже говорит о том, какая длина считается оптимальной.

3. Если инвертер выдаёт 600 Ватт и мы используем его на всю силу, из аккумуляторов он будет тянуть минимум 50 Ампер в час. При общей ёмкости аккумуляторов 200 Ач и при условии их 100% заряда, их заряда без постоянной подзарядки хватит на четыре часа в лучшем случае - с постоянной подзарядкой от солнечных батарей может хватить и на пять часов. Всегда выбирайте подходящую ёмкость аккумуляторов исходя из своих потребностей - об этом ниже.

Итак, чтобы закончить тему инвертеров - короткие, толстые провода непосредственно подключаемые к ёмкой батарее аккумуляторов - наше всё.

Один из вопросов, которые часто задают на форумах и в жизни - как узнать, сколько солнечных элементов и сколько аккумуляторов приобретать.

Так как я хорошо разбираюсь преимущественно в изолированых солнечных энергосистемах, мои ответы на данные вопросы применимы только к ним. Рассчитанные на постоянное обеспечение крупных строений системы, выдающие в пике 6-8 КВт имеют свои особенности, которые мне ввиду отсутствия необходимости не особо интересны.

Главное различие тут в том, нуждается ли человек в энергии постоянно, только пару дней подряд или несколько разнесённых раз в неделю.

Итак - сначала требуется посчитать общую максимальную суммарную мощность потребляемую всеми приборами, которые предполагается запитывать от солнечной системы. Например - ноуты, телефоны, зарядные устройства,сигнализация и освещение. Получаем где то 300 Ватт. С запасом.

Но не торопитесь покупать панели, которые дадут Вам 300 Ватт - они сделают это лишь летом и только в ясную погоду, только несколько часов в день и только при постоянном передвижении панелей за солнцем. Если панели настроить на обеденное солнце и не трогать весь день, дневная выработка будет постепенно нарастать, достигнет пика и медленно сойдёт на нет. Мы-то думали, что положим панели на крышу и получим 300 Ватт в течение десяти часов (то есть три КВт за день), а получили, дай бог только полтора, и то вряд ли.

Поэтому мы просто берём и удваиваем мощность и вместе с ней также и размер нашей батареи - и таким образом выигрываем ещё столько же мощности. Вот, теперь у нас вроде как три КВт в день.

Да, но только верно это будет лишь в солнечный, летний день без тени и облаков. Поэтому даже удваивания мощности будет мало. А с учётом плохой погоды, зимы итд, когда выработка падает минимум на 80%, наша мощность будет днём в пике вместо трёх КВт едва-ли 0,5 КВт. Опять не хватает. Ну ёпт.

В данной точке развития изолированной системы для достижения желаемого эффекта можно пойти несколькими путями.

Путь А - наращивать количество панелей до полного покрытия всех энергопотребностей в любую погоду - это влечёт за собой не только огромную площадь батареи и стоимость, но также и условно бесполезную выработку энергии вхолостую всей массивной системой в яркий солнечный день. Можно конечно отсоединять часть панелей в солнечную погоду и подключать их в облачную, но это уже на любителя.

Кроме того необходимо учитывать ещё и тот факт, что зимой от солнца на панели попадает гораздо менее энергии и этот дефицит света тоже необходимо покрыть дополнительными панелями. В конце-концов простые расчёты выдают примерное количество стоваттных панелей для покрытия потребности в 300 ватт в час днём - то есть приблизительно 3000 Ватт за световой день - не три, а минимум пятнадцать штук - в пять раз дороже и больше по площади. Для системы такой мощности необходим уже не китайский контроллер за 60 Евро, а дорогая и сложная система контроля стоимостью как минимум в десять раз больше. И соответствующая площадь, куда все эти панели будут крепиться.

Короче говоря, этот путь не только самый дорогой, но и самый громоздкий и наивный, его в изолированной системе как правило не применяют.

Путь Б - установка системы слежения и поворота панелей вслед за солнцем (трэкинг-система). Все панели медленно и постоянно, либо несколько раз в день системой моторов одновременно поворачиваются и наклоняются таким образом, чтобы солнечные лучи падали на панели перпендикулярно - казалось бы это даст наибольшую выработку.

Однако тут есть две оговорочки. Первая - в таком режиме панели быстро перегреваются и падает КПД, в среднем на 15-20%. Вторая - система трэкинга, которая работает в жару, холод, дождь, ветер и снег стоит хороших денег и нуждается в профессиональной установке, настройке, софте и обслуживании.

Первую проблему можно решить таким образом, что панели всегда будут смотреть на солнце не под прямым углом, а скажем под углом в 80 градусов (горизонтально или вертикально - неважно). Даже если они в таком случае будут выдавать не 12% КПД, а 17%, это всё равно лучше, чем если бы они стояли под прямым углом и из за перегрева имели бы 15%.

Вторую проблему решить несложно - нужны только деньги. Хорошая система трэкинга стоит минимум половину всей солнечной подсистемы. Хотя если собирать самому, имея соответствующие навыки, можно уложиться в 300-400 Евро.

Так как такую систему поворота можно собрать без электроники, а просто передвигать панели вручную - например установив всю батарею на какой нибудь вертикальный шток, данный путь имеет право на существование - но только если несколько раз в день выходить на улицу и двигать систему. Это я практиковал в самом начале моего пути в стране солнечной энергетики, примерно восемь лет назад - как на фото.

Как мы видим, первые два пути подходят тогда, когда человек постоянно нуждается в электроэнергии и присутствует вблизи системы. Конечно, вкупе с солнечными панелями всегда должны присутствовать аккумуляторы для буферизации энергии. Об этом речь пойдёт пару минут позже.

Ну и путь В - кодовое название: выходные на даче.

В этом случае гораздо важнее иметь аккумуляторную батарею с большой ёмкостью. Так как электричество расходуется только один-два дня в неделю, это даст панелям время зарядить аккумуляторы и держать их заряженными до приезда людей. А за пару дней они эти аккумуляторы с постоянным подзарядом в дневное время разрядить тем более не успеют, да и заряд помаленку идёт. И когда люди уедут, заряд аккумуляторной батареи восстановится за время отсутствия полностью.

Конкретный пример использования:

Итак, в моём случае солнечная система питает не только лампы, телевизор, ноуты, радиостанцию, всевозможные зарядные устройства и телефон с интернетом - она также обслуживает систему сигнализации и наблюдения, освещение сада и терассы, газонный триммер и насос для поливания участка. Суммарная мощность всей этой кухни потребителей - 1000Вт.

Конечно, я не держу все приборы постоянно включенными - либо телевизор, либо ноут с интернетом и / или радиостанцию, а освещение и полив газона вообще включается только в тёмное время суток. Так что потребность в моём случае редко поднимается выше 200Вт в любой даный момент - особенно ночью потребление совсем мизерное. Если кошу траву, то триммер может есть и 600Вт.

Ученый теплофизик, Игорь Александрович Огородников (кандидат физ.-мат. наук) кроме всего прочего, изобрел солнечную баню, которая может прогреваться от солнца.

Об этом можно прочитать в этих постах

Игорь Огородников и гостевой экодом (Часть 1)

Игорь Огородников и гостевой экодом (Часть 2)

Как продолжатель идей Игоря Александровича, я придумал для солнечной бани - солнечную купель.

Концепция солнечной бани

Идея очень простая: Горячий воздух от солнечных коллекторов обдувает купель снизу и нагревает воду в ней. Это экологично и выгодно за счет экономии дров.

В солнечный день вода в купели может прогреться до 30-40 градусов

В пасмурный день нагрева может хватить на то, чтобы вода не замерзала.

Таким образом, во второй половине солнечного дня, в купели можно будет расслабляться подолгу, как в горячем источнике.

В пасмурный день можно будет нырять в купель из парной, не парясь с долбежкой льда.

Простая автоматика позволит реализовать три режима:

+ Нагрев бани

+ Нагрев купели

+ Сброс горячего воздуха в атмосферу

1м2 воздушного солнечного коллектора, может стоить 2-3 тысячи рублей и конечно такие затраты очень быстро окупятся, так как нагрев в бане, нужен в течение всего года.

Любая существующая баня может быть преобразована в солнечную баню. И нет причин, чтобы любая новая баня не была солнечной. Солнечные конструкции просто экономят деньги и время.

В данном макете площадь коллекторов на южной стене бани – 10м2 + 7м2 на южном скате крыши. (Коллекторы на северном скате нужны для работы летом)

За один условный солнечный день 2000 литров воды в купелях прогреются с нуля до 20 градусов, соответственно одна купель может прогреться до 40 градусов.

Первичная реализация солнечных купелей планируется в качестве аттракциона на базах отдыха в каждом регионе РФ.

Уникальность и новизна объекта обеспечит бесплатный пиар для базы отдыха в региональных СМИ и в соцсетях.

Также, любой может реализовать такое у себя на участке, это не дорого, экологично и выгодно.