Полезная информация

контроллеры продолжение статьи

Методика испытаний и тестовый стенд

 

Единовременно испытывалось по два солнечных контроллера. Поэтому для испытаний использовалось по две пары АКБ типа AGM (12 В 100 Ач) и по две монокристаллические панели моно кристалл (24 В 200 Вт).

Каждая пара состояла из двух аккумуляторов соединённых последовательно, на 24 В (общая ёмкость 100 Ач * 24 В ) с присоединёнными, через испытуемые контроллеры, солнечными панелями, которые тоже соединялись последовательно (в сумме 48 В 400 Вт). Таким образом, обеспечивалось двойное превышение напряжения, исходя из обозначенных номиналов оборудования.

 

Кроме того, для чистоты эксперимента, был добавлен тумблер-переключатель, которым в любой момент времени солнечные панели можно было мгновенно перекоммутировать с одного испытуемого солнечного контроллера на другой (мгновенно поменять их местами).

 

Так же, к аккумуляторам была подключена нагрузка в виде мощных ТЭН-ов 2 Ом (ток потребления порядка 12 А).

Тест на ярком солнце

Первый день испытаний был безоблачный, свет от солнца был практически равномерным, поэтому замеры делались практически в статическом режиме.

 

Сразу отметим – стоит закрыть хоть немного край панели – отдача от неё падает в разы. Поэтому, советуем очень внимательно отнестись к месту установки и обеспечить отсутствие даже малейшего затенения от веток деревьев, столбов или краёв крыши.

 

Испытания начались ближе к 16 часам, да и угол наклона панелей не был оптимальным, поэтому максимальную заявленную мощность от двух солнечных панелей (400 Вт) получить не удалось. Однако, для сравнительных испытаний контроллеров, это не важно. Результаты помещены в таблицу.

Марка солнечного контроллера ECO Энергия MPPT Pro 200/100 Victron BlueSolar Charge Controller MPPT 150/70 Morningstar TriStar MPPT 60А Prosolar SunStar MPPT SS-50C
Страна производства/ производитель Россия, ООО "МикроАРТ" Нидерланды, компания Victron Energy США, Morningstar Corporation Тайвань, компания Rich Electric
Сайт производителя www.mppt.pro
www.invertor.ru
www.victronenergy.com www.morningstarcorp.com www.rich-electric.com
Ток выдаваемый контроллером 11,5 А 11,7 А 11,1 А 11,1 А
Относительный процент эффективности 104% 105% 100% 100%

Несколько комментариев по полученным результатам. Данные цифры являются средними, статистически усреднёнными. В процессе экспериментов, солнечные панели в обязательном порядке и многократно меняли местами с помощью переключателя. Показания снимались как с цифрового табло приборов, так и контролировались цифровыми токовыми клещами.

 

Компания Victron пишет о своем контроллере, как о самом быстром, в результате чего, его эффективность может быть выше обычных MPPT-солнечных контроллеров до 10%. И действительно, уже при самых обычных условиях его эффективность выше на 5%. Возможно, с ростом массива панелей (на больших мощностях) или при облачности, он обгонит конкурентов и на 10%.

Компания МикроАРТ тоже применила и самую последнюю компонентную базу (разработка самая свежая, 2013 г.) и быстрые алгоритмы. В результате, удалось добиться прироста в 4% по сравнению с обычными МРРТ-контроллерами, однако, по сравнению с контроллером Victron есть небольшое отставание. Возможно, его удастся преодолеть, усовершенствовав программу, т.е. оптимизировав прошивку микропроцессора.

Два других контроллера (TriStar и SunStar), были разработаны несколько лет назад и их производительность была взята за эталон.

Тест в условиях меняющейся облачности

Сложнее было провести замеры в условиях переменной облачности. Простая равномерная пасмурность на самом деле, меняет во времени свою проницаемость для солнечных лучей.

Кроме того, возможны бегущие облака, при которых динамика изменений может быть очень быстрой (в том числе на общем фоне пасмурности).

Оборудование и условия теста совершенно не менялись.

Сначала, приведём результаты для равномерной плавно меняющейся облачности:

Марка солнечного контроллераТок выдаваемый контроллеромОтносительный процент эффективности
ECO Энергия MPPT Pro 1,7А 2,0А 2,1А 2,2А 3,2А 3,7А 106%
Prosolar SunStar MPPT SS-50C 1,6А 1,8А 1,9А 2,0А 3,3А 3,5А 100%
Марка солнечного контроллераТок выдаваемый контроллеромОтносительный процент эффективности
ECO Энергия MPPT Pro 4,9А 7,0А 5,7А 100%
Morningstar TriStar MPPT 60А 4,9А 7,0А 5,7А 100%
Марка солнечного контроллераТок выдаваемый контроллеромОтносительный процент эффективности
ECO Энергия MPPT Pro 1,2А 3,2А 1,2А 100%
Victron BlueSolar Charge Controller MPPT 150/70 1,2А 3,2А 1,2А 100%

Как можно заметить, при пасмурности, ток заряда от тех же самых панелей в 2 – 9 раз меньше и «плавает» в соответствии с, не особо заметной нашему глазу, меняющейся проницаемостью света.

Результат немного удивил. В условиях медленно меняющейся пасмурности однозначного выигрыша у «быстрых» МРРТ-контроллеров (Victron BlueSolar и ECO Энергия MPPT Pro) по сравнению с обычными, - нет. Есть 6% выигрыш по сравнению с SunStar, но совершенно никакого преимущества перед TriStar.

Тест с быстро бегущими облаками на фоне пасмурности, между быстрыми контроллерами

Марка солнечного контроллераТок выдаваемый контроллеромОтносительный процент эффективности
ECO Энергия MPPT Pro 3,5А 3,5А 2,9А 2,8А 1,2А 1,2А 100%
Victron BlueSolar Charge Controller MPPT 150/70 3,7А 3,7А 3,1А 3,0А 1,4А 1,4А 109%

Контролер от компании Victron оказался быстрее контроллера ECO Энергия MPPT Pro на 9%. Видимо не зря их инженеры пишут про усовершенствованный поиск точки максимальной мощности, если происходит частичное затемнение солнечных панелей (как они выражаются, используется «инновационный алгоритм»). В таких условиях отдача энергии от панелей конечно небольшая, тем не менее, разработчикам компании МикроАРТ есть ещё над чем поработать.

 

* Дополнение в статью от 01.07.2014 г

В 2014 г. на рынке России появился новый относительно недорогой MPPT контролер высокого класса - Epsolar eTracer ET x145N 12V/24V/36V/48V на ток до 30, 45, или до 60A. Мы испытали его (самую мощную модификацию на ток до 60А) и дополняем результатами тестов эту статью.

Сначала краткий обзор возможностей солнечного контроллера MPPT Epsolar eTracer ET x145N 12V/24V/36V/48V

Внешне контроллер выглядит вполне симпатично – корпус голубой металлик с серебряными радиаторами и никаких вентиляторов.

 

Ключевые преимущества:

  • Счетчик входящих А*ч/Вт*ч
  • Возможность обновления встроенного программного обеспечения
  • Ethernet порт поддерживает HTTP, TCP / IP протоколы для обеспечения полной поддержки веб-интерфейса между eTracer и локальной сетью, обеспечивает при наличии сети и интернета:
    - мониторинг контроллера через веб-браузер;
    - отправку текстовых сообщений по электронной почте, если возникает неисправность или сигнал тревоги
  • Относительно низкая цена

Недостатки:

  • Нет программируемых реле управления внешними устройствами.
  • Нет внешних датчиков тока.
  • Нет возможности выставить более точно ток заряда АКБ (можно выбрать ток ступенями 20/40/60А).

Для испытаний использовались четыре АКБ типа AGM (12 В 100 Ач), соединённые последовательно на напряжение 48 В и девять чёрных монокристаллических панелей моно кристалл (24 В 200 Вт), три соединённых параллельно цепочек, в каждой из которых, по три соединённых последовательно панелей, на напряжение 72 В (эффективное 112 В, пиковое на ХХ – 135 В). Общая мощность солнечных панелей составила 1800 Вт, угол их наклона на северо-запад около 20 градусов (к сожалению, пришлось использовать имеющуюся крышу).

Таким образом, обеспечивалось полуторное превышение напряжения СП над АКБ, исходя из обозначенных номиналов оборудования.


Так же, для чистоты эксперимента, использовался тумблер-переключатель, которым в любой момент времени солнечные панели можно было мгновенно перекоммутировать с одного испытуемого солнечного контроллера на другой (мгновенно поменять их местами).

Нагрузка в виде ламп накаливания и масляных обогревателей на 220 В, подключалась к выходу инвертора МАП, который нагружал используемые АКБ. Токи контролировались не только по табло солнечных контроллеров, но и высокоточными токовыми клещами.

 

Тест на ярком солнце

Свет от солнца был практически равномерным, однако неправильный угол установки панелей, и их засорённость из-за почти плоской установки, давала о себе знать существенным падением мощности СП.

 

Москва, яркое солнце, около 11 утра

 
ECO Энергия MPPT.PROEpsolar eTracer
Найденное напряжение панелей в точке MPPT Ток от солнечных панелей Мощность вырабатываемая солнечными панелями Ток к АКБ и инвертору Найденное напряжение панелей в точке MPPT Ток от солнечных панелей Мощность вырабатываемая солнечными панелями Ток к АКБ и инвертору
1 93 В 10,0 А 930 Вт 18,0 А 93 В 10,0 А 930 Вт 18 А
2 93 В 11,0 А 1023 Вт 18,5 А 87 В 12,0 А 1044 Вт 18,8 А
3 95 В 11,3 А 1074 Вт 19,2 А 82 В 13,0 А 1066 Вт 18,9 А

Как видно из таблицы, оба контроллера показывают одинаковую результативность.

Тест при пасмурной погоде

Позже у нас появилась возможность сравнить работу контроллеров при глухой пасмурности и накрапывающем дождике.

Москва, глухая пасмурность, дождь, около 17 дня

 
ECO Энергия MPPT.PROEpsolar eTracer
Найденное напряжение панелей в точке MPPT Ток от солнечных панелей Мощность вырабатываемая солнечными панелями Ток к АКБ и инвертору Найденное напряжение панелей в точке MPPT Ток от солнечных панелей Мощность вырабатываемая солнечными панелями Ток к АКБ и инвертору
1 95 В 0,84 А 79,8 Вт 1,76 А 92,5 В 0,62 А 57 Вт 1,1 А
2 98 В 1 А 98 Вт 1,9 А 101 В 0,74 А 75 Вт 1,4 А
3 101 В 1,27 А 128,3 Вт 2,2 А 101 В 1,02 А 103,2 Вт 1,9 А

Выработка от ECO Энергия MPPT.Pro в пасмурность оказалась заметно выше. И хотя в абсолютных цифрах прибавка небольшая, в процентном выражении она хорошо заметна.

В целом, солнечный контролер Epsolar eTracer ET x145N нашим специалистам не понравился.

Во-первых, он может довольно надолго зависать в поиске точки МРРТ (от 20 секунд до минуты), во-вторых, детальное изучение осциллограмм его работы вызывает вопросы.

А). Осциллограмма работы Epsolar eTracer ET x145N в режиме дозаряда без нагрузки:

 

Осциллограмма работы ECO Энергия MPPT.PRO в режиме дозаряда без нагрузки:

 

Как можно заметить, в первом случае, дозаряд происходит с колебаниями напряжения (от 55,4 В, до 60,6 В в пике, при разрешённом для АКБ типа АГМ не более 58 В). Превышение напряжения, пусть и кратковременное не очень хорошо для герметизированных АКБ.

А на второй осциллограмме (от ECO Энергия MPPT.PRO) напряжение практически стоит на 58 В.

Осциллограмм было сделано много, но мы приведём ещё только парочку.

Б). Осциллограмма работы Epsolar eTracer ET x145N в режиме буферного заряда с включением и выключением нагрузки 250 Вт (соответственно показано голубыми вертикальными линиями):

 

Осциллограмма работы ECO Энергия MPPT.PRO в режиме буферного заряда с включением и выключением нагрузки 250 Вт (соответственно показано голубыми вертикальными линиями):

 

В первом случае, при включении нагрузки, мы наблюдаем длительный провал напряжения на 3,4 В. Напряжение на АКБ восстанавливается только после снятия нагрузки. Это как раз подтверждает невозможность от этого солнечного контроллера (как и у всех других солнечных контроллеров, кроме ECO Энергия MPPT.PRO) мгновенно добавить столько энергии, сколько просит инвертор, без задействования АКБ, т.е. без снижения ресурса из-за циклирования. И чем более мощную нагрузку мы будем подавать на инвертор, тем глубже будет циклирование АКБ.

На второй осциллограмме (от ECO Энергия MPPT.PRO), мы видим короткие провал и выброс напряжения (0,85 В - что совсем немного, с учётом, что АКБ соединены на 48 В). Т.е. контроллер ECO Энергия MPPT.PRO почти мгновенно добавляет ток, с помощью токового датчика «увидя» что на инвертор подали нагрузку.

Выводы:

1. Новейшие быстродействующие солнечные МРРТ-контроллеры немного более эффективны по сравнению с обычными МРРТ-контроллерами.

2. Преимущество в производительности между MPPT контроллерами не столь велико. Его можно перекрыть, чуть-чуть увеличив установленную мощность солнечных панелей. А вот «перекрыть» недостающий функционал не всегда возможно. Поэтому, сравнение имеет смысл только с учётом цены и других возможностей контроллера.

Напоследок, несколько советов

  1. Энергосистему для большого дома лучше собирать ориентируясь на напряжение АКБ 48 В (не менее 4-х двенадцати вольтовых аккумуляторов последовательно).
  2. Солнечные панели соединять так, чтобы их общее номинальное напряжение было в 1,5 – 2 раза выше, чем на АКБ.
  3. Для круглогодичной эксплуатации, панели лучше устанавливать вертикально (для средней полосы России), для весеннее-летней – под углом широты объекта минус 13 град (например, широта Москвы 56 гр – 13 гр = 43 гр). Устанавливать можно на стены, столбы, крыши, навесы, беседки. Направление – все на юг. Другой вариант, больше интересный для автономщиков, - часть на юг с небольшим разворотом на восток, а вторую часть на юг с небольшим разворотом на запад. Тогда желательно иметь и два солнечных контроллера с MPPT, работающих на один массив аккумуляторов. Такое построение системы позволит растянуть время забора солнечной энергии на большее время, что будет особенно эффективно, если задать подключение холодильника и калорифера в соответствии с поступлением солнечной энергии. В этой схеме можно использовать и ECO Энергию, несмотря на то, что пока они не умеют связываться друг с другом для совместного ограничения тока заряда на один массив АКБ (чтобы исключить риск превышения максимально допустимого тока заряда для АКБ). Просто один из двух датчиков тока у каждого ECO Энергии, можно задействовать для контроля ими друг друга.
  4. При повышении температуры панели (а она сильно разогревается на солнце), отдача энергии существенно падает. Поэтому, для обеспечения естественной вентиляции, между панелями и основанием оставляют воздушный зазор 5 – 10 см (панели, например, можно крепить на алюминиевых уголках, которые прикручиваются к основанию через стойки с надетыми алюминиевыми трубками 5 – 10 см длиной).
  5. MPPT контролер выбирается в соответствии с мощностью солнечных панелей. Если максимальный ток контроллера, к примеру, 70А и система работает при номинальном напряжении аккумуляторов 48В (у заряженных АКБ может быть напряжение и 58 В), то максимальная мощность, которую может пропустить через себя контроллер – 70 А*58 В = 4060 Вт. Значит, теоретически, можно было бы установить солнечные панели суммарной мощностью до 4 кВт. Однако всегда надо оставлять запас не менее 20 - 30%. Ведь может быть холодный день с очень ярким солнцем и панели выдадут больше чем положено по паспорту.