Dezvoltarea rapidă a tehnologiilor bazate pe energie regenerabilă a dus la atingerea unui nivel de preț accesibil pentru sistemele de producere a electricității cu ajutorul panourilor fotovoltaice.
Acestea sunt întâlnite tot mai frecvent pe vehiculele recreaționale pentru că asigură, în mare măsură, independența dar și un nivel de confort mai ridicat.
Elementele principale ale unui sistem de furnizare a energiei electrice bazat pe panouri fotovoltaice
- Panouri fotovoltaice
- Controler de încărcare
- Bateria de stocare
- Inverter
- Componente de siguranță
- Componente de monitorizare
Panouri fotovoltaice
Panoul fotovoltaic generează energie electrică proporțional cu intensitatea radiației solare disponibile, unghiul de incidență, temperatură și eficiența celulei.
Cele mai întâlnite tipuri sunt (clasificate conform structurii lor semiconductoare foto-sensibile) cele monocristaline și cele policristaline.
Panourile monocristaline au o eficiență mai ridicată dar și un preț ceva mai mare.
Controler de încărcare
Controlerul de încărcare este cel care asigură transformarea energiei generate de panourile fotovoltaice în energie pentru încărcarea bateriilor de stocare sau direct pentru consum.
Există două tipuri de controlere de încărcare disponibile: PWM si MPPT.
Controlerul de tip PWM (Pulse Width Modulation) poate atinge eficiențe de conversie de aproximativ 70%, este fiabil, ieftin și considerat rentabil în configurații mici.
Celălalt tip de controler este MPPT (Maximum Power Point Tracking).
Acesta dispune de algoritmi mai avansați, poate monitoriza și converti mai inteligent energia solară variabilă în încărcarea bateriei pentru a obține eficiențe de 90% și mai mult!
Aceste performanțe superioare în condiții de lumină mai slabă fac controlerele MPPT recomandabile pentru vehicule utilizate pe tot parcursul anului și/sau pentru care performanța este prioritară.
Bateria de stocare
Energia provenită din surse exterioare (panouri fotovoltaice sau rețea) necesită o baterie de stocare, care să fie folosită pentru furniza energie electrică în perioada când acestea nu sunt disponibile.
Tipuri de baterii
Bateriile de stocare sunt diferite de bateriile de start utilizate pentru pornirea motorului.
Acestea din urmă sunt construite pentru a asigura un curent foarte mare dar se descarcă mai rapid iar tensiunea nu mai este menținută constantă la niveluri mari de descărcare.
Pentru stocare sunt utilizate doua tipuri mari de baterii:
Bateriile tip plumb-acid cu gel / AGM cu ciclu profund sunt adesea folosite deoarece sunt ieftine și fiabile cu dezavantajul unei greutați destul de mari.
Bateriile bazate pe litiu devin din ce în ce mai obișnuite, în special pentru situații în care greutatea este un factor critic.
Bateria de stocare este utilizată pentru a alimenta direct o serie de dispozitive de 12 V sau, printr-un inverter, alimentarea circuitelor de curent alternativ la 220V.
Capacitatea bateriei de stocare
Capacitatea bateriei de stocare se alege în funcție de puterea totală a consumatorilor instalalați în vehicul, de frecvența și durata utilizării acestora.
Trebuie luat în calcul faptul că dacă se dorește utilizarea vehiculului în orice perioadă a anului.
De exemplu iarna când energia furnizată de panourile fotovoltaice este redusă și în condiții off-grid (fără posibilitate de alimentare din rețea) bateria de stocare va compensa pentru o perioadă deficitul de energie.
Tensiunea bateriilor se exprimă în V (volt).
Sistemele instalate pe autovehiculele mici (exemplu autoturisme, vanuri) au tensiunea 12V curent continuu (DC).
Sistemele instalate pe autovehiculele mari (exemplu camioane, autobuze) au tensiunea 24V curent continuu (DC).
Capacitatea bateriilor se exprimă în Ah (amper ora).
Puterea totala ce poate fi stocată de o baterie de 110Ah la 12V este 110Ah*12V=1320Wh.
Puterea utilă este limitată de nivelul maxim de descărcare de 20% sub care se poate deteriora bateria așa încât se pot folosi circa 1000 Wh.
Inverter
Inverterul este folosit pentru a converti curentul continuu la 12V DC furnizat de bateria de stocare în tensiune alternativă 220V AC care poate fi găsită în fiecare priză de perete de uz casnic.
În funcție de consumatorii instalați se alege puterea maximă ce poate fi susținută de inverter.
Această putere poate fi apoi utilizată pentru a alimenta o gamă largă de aparate electrocasnice, cum ar fi laptopuri, fierbătoare sau cuptoare cu microunde.
Pe lângă funcția de bază care este furnizarea tensiunii 220V AC inverterele pot avea și funcții suplimentare cum ar fi posibilitatea de conectare la rețeaua electrică și asigurarea unor funcții de tipul UPS, încărcarea bateriilor de stocare, monitorizare baterii.
Componente de siguranță
Componentele de siguranță au rolul de a proteja circuitele sau utilizatorul de accidente electrice.
Acestea sunt de tipul siguranțelor electrice de tip auto pentru circuitele de 12V DC sau siguranțe automate (inclusiv diferențială) pentru circuitele la 220V AC, grupate în tablouri electrice.
Dimensionarea acestora se face corespunzător consumului maxim pe circuitul protejat.
Componente de monitorizare
Funcția principală a unui monitor de baterii este calcularea consumului (Ah) și nivelul de încărcare a unei baterii.
Consumul exprimat în Ah se calculează prin integrarea curentului de intrare sau de ieșire din baterie.
Sistem de monitorizare baterie pot fi tip aparent (exemplu Victron Energy BMV-700) care afișează informațiile pe un ecran sau cu montaj ascuns tip Smart shunt.
Sistemele moderne de monitorizare permit vizualizarea datelor și prin conectarea Bluetooth cu un dispozitiv tip smartphone (exemplu Victron Energy BMV-712 Smart).
Smart Shunt este un monitor de baterie complet dar fără ecran de afișare.
El se conectează prin Bluetooth la aplicația VictronConnect de pe dispozitivul smartphone sau tableta și puteți vizuliza parametrii bateriei tip nivelul de încărcare, timpul de utilizare disponibil (autonomia), informații privind istoricul utilizării.
SmartShunt este o alternativă pentru un monitor de baterie BMV, în special pentru sisteme unde se dorește monitorizarea bateriei, dar fără aparatură vizibilă.
Aceste sisteme pot fi utilizate și pentru monitorizarea unei baterii suplimentare sau cu senzori de temperatură pentru baterie.
