Экипировка нашего дома для путешествий. Автономная электрическая система

Как вы уже читали, мы не только обзавелись жилым прицепом, но и опробовали его прошлым летом. Я попытался сделать домик максимально автономным. С точки зрения электро энергии, это, можно сказать, удалось на 110%. Главные компоненты:

• аккумулятор;
• солнечная панель;
• контроллер солнечной панели;
• счетчик электро энергии;
• инвертор с 12В на 220В.

Теперь подробнее про каждый из компонентов.

Аккумулятор литий-железо-фосфатный (LiFePO4)

Это разновидность литий-ионного аккумулятора с иным материалом электрода. Плюс его, по сравнению с традиционным литий-ионом, в том, что количество циклов заряд-разряд у него не 300, и даже не 500, а порядка 3000. А у хороших образцов и более. Стоит отметить, что количество циклов батареи сильно зависит от глубины разряда батареи. Например, если регулярно разряжать аккумулятор на 60-70%%, то батареи хватит примерно на 3 000 циклов. Если разряжать на 90%, то количество циклов снижается где-то до 1 000 - 1 500. Та, "полюбому", с таким подходом, должно хватить на 10 лет... Нас бы хватило еще на 10 лет такой жизни! А там, придумают термоядерный реактор в спичечном коробке ;).

Многие караванеры привыкли использовать свинцовые (кислотные) аккумуляторы. Вроде как более распространенные и подешевле. На мой взгляд, это мнение обманчиво. Если считать в долгосрочной перспективе, то литий-железо-фосфатный выходит выгоднее в эксплуатации. Не считая, что литий-ион в 4 раза легче и его можно разряжать не на 40%, а на 80-90%% без опасности деградации и скорой смерти. Он не боится недозаряда. Можно заряжать большими токами, например, от генератора. Да, LiFePO4 нельзя заряжать при температуре ниже нуля. Про это нужно помнить. Но пользоваться, то есть разряжать, можно!
Свинцовые аккумуляторы дают большие токи (можно запитать ту же мощную мультиварку через инвертор, например). Но они не любят тряски (а в прицепе во время поездки трясёт ого-го!), тяжелые, сравнительно капризные, имеют малое число циклов заряд-разряд (от 150 до 300). Боятся глубокого разряда и недозаряда.

Я купил тяговую батарею 12В на 55 Ач. Изначально, она проектировалась для лодочных моторов. Вот здесь её характеристики (моя модель самая младшая RT-L55).

Масса 5,5 кг. В батарею встроена система балансировки ячеек и защита от перезаряда, глубокого заряда и короткого замыкания. Форм-фактор в виде чемодана. Изначально чемодан должен был быть герметичным, но я в этом сомневаюсь, потому что ручка уже скрипит при переноске и появляется щель. Чемодан легко снять, отнести домой для зарядки Зимой, я это делаю регулярно: раз в неделю примерно. Да, во время стоянки дома, трейлер является моим офисом. Можно использовать аккумулятор в других целях, где нужно альтернативное питание электроприборов. Например, провести новогоднюю ёлку в школе, если там вдруг выключили электричество :). Или масленицу для детей с музыкой на природе. Зимой я использую аккумулятор для питания освещения в прицепе и раздува газовой печки. Солнечная батарея зимой не работает - прицеп находится на крытой стоянке и солнце на панель не попадает.

Если нужны большие ёмкости (250 и более А*Ч), то стоит обратить внимание на аккумуляторы от Лиотех. Там все сложнее и дороже.
Покупался мой аккумулятор за 28 900 р. Заказать можно здесь.

Гибкая солнечная батарея на 210 ватт

Многие боятся гибких батарей. Типа ненадежно. Если её не сгибать сильнее 30 градусов и не ломать, то должна работать. Теоретически, полимерные плёнки могут со временем помутнеть. Но там применяется специальная плёнка, устойчивая к ультрафиолету. Время покажет, насколько её хватит. Гибкая батарея имеет массу 3 кг., против 22кг. у сопоставимой по мощности, но “надежной” стеклянной. В жилом прицепе важно считать каждый килограмм. Гибкая батарея на момент покупки стоила существенно дороже стеклянной. Я долго думал, как бы её установить так, чтобы она была максимально эффективной. Читал статьи, чужие мысли и мнения. Изначально хотел сделать возможность раскладывать батарею под оптимальным углом к солнцу. На широте Крыма это примерно 46 градусов к горизонту. Но в результате, просто приклеил её на крышу. Да, эффективность батареи уменьшилась где-то на 20%. Зато мегапрактично! Клеил на силиконовый безуксусный герметик. По периметру наклеил фольгированный скотч в два слоя (купил в Леруа-Мерле). После большой дороги, проверил состояние батарей и заметил, что ветками деревьев чуток повредил фольгированный скотч в одном месте. Наложил небольшую латку в один слой.

Отмечу, что КПД панели снижается при сильном нагреве. Летом батарея сильно разогревается на солнце и работает при неоптимальной температуре. Это минус ~ 20% КПД. Если на батарею плеснуть холодной воды, мощность на контроллере ощутимо возрастает. Да, еще алюминий крыши коробится и идет волнами под батареей при сильном нагреве от солнца. А потолок с внутренней стороны, под панелью, ощутимо теплее, чем в других местах. Но крыша от этого вроде как не страдает особо. Еще и пыль садится, тоже уменьшая КПД. Итого, более 150 ватт фактической мощности от нее я не видел в минувшем году.

В ближайшие два года солнечные элементы могут планово деградировать на ~10%. Поглядим... Но, знаете ли, нам энергии хватает. В световой день выходит чуть больше киловатчаса энергии. Я столько не расходую за летние сутки. Конечно, мультиварка с радостью распорядилась бы этой энергией. Но пока наша солнечная система обходится без нее.

Еще момент. Для более эффективной работы контроллера, нужно подбирать солнечные батареи одного номинала и производителя. Тогда контроллер более эффективно будет определять точку максимальной мощности.

Батарея покупалась здесь. Цена была порядка 22 000 р. Но моя батарея была мощностью 210 ватт, не 200 ватт как под ссылкой.

Контроллер солнечной батареи EpSolar Tracer

Это та умная железка, которая отслеживает точку максимальной эффективности солнечной панели. Грузить не буду. Скажу лишь, что установил EpSolar Tracer 3215BN. До этого  дрочил на  изучал солнечный контроллер от Микроарта, но, почитав пол сотни страниц форума на Форумхаусе, понял, что он еще сырой. Малого того, цена у него - КОСМОС!

Коротко про мой EpSolar - это MPPT контроллер на 30 ампер. Может работать с 12В или 24В аккумулятором. Максимальная мощность для системы 12В - 390 ватт, при 24В - 780 ватт. Моя система на 12В (аккумулятор 12-вольтовый). Планировалась вторая такая же панель на 210 ватт. Я покупал контроллер с монитором. Монитор встроил в стенку шкафа, вместе со счетчиком энергии (о нем ниже). Можно было смело брать контроллер на 20А и экономить $50. Контроллер хорош тем, что может работать с литий железофосфатной батареей (гибко настраивается напряжения). Не каждый котроллер это может!

Контроллер я настроил на отключение нагрузки при понижении напряжения до 11,7В, это выше, чем напряжение отрубания батареи - 9В. Так я сделал по нескольким причинам. Уменьшить степень разряда аккумулятора, оставить солнечную систему живой и готовой к заряду. Если аккумулятор вырубится, то даже при появлении солнца, заряд стартовать не сможет потому, что сам контроллер питается от аккумулятора (который вырубился). Получается замкнутый круг: девок нет, потому что прыщи; прыщи, потому что нет девок.

Стоит отметить, что контроллер имеет выход на нагрузку и может хитро перераспределять мощность от солнечной панели. Например, аккумулятор может взять не более 5А, а солнечная панель выдает 7А. Если нагрузки нет, то контроллер рубит ток до 5А. Если потребитель есть и, например, его ток 10А, то с панели снимаются все 7А, а оставшиеся 3А добираются с аккумулятора. Минус контроллера в том, что он на нагрузку (не заряд, а именно нагрузку) отдает не более 20А.
Контроллер покупал тут. Цена была $189,90 (вместе с монитором). 

Инвертор на 300 ватт

Инвертор на 300 ватт от Сибконтакта. Волне нормальный инвертор. Чистоту синуса не проверял - нечем. Плоский монитор на 27" (120 ватт мощности) работает нормально, но жужжал еле слышно. От розетки такого не происходит. Домашний холодильник, мощностью 120 ватт, не запустился. Оно и понятно, так и должно быть. У него стартовые токи в несколько раз больше.

Счетчик энергии

Использую счетчик энергии вот такой. Мне хватает. Его можно использовать как сигнализатор при повышении или понижении напряжения. Сигнализация сводится к миганию подсветкой. Накопленные значения можно сбросить кнопкой. Память счетчика энергонезависимая - не пропадает, когда питание отключено. Вижу, что сколько залил в аккумулятор ватт-часов, столько и слил. КПД аккумулятора высокий (ближе к 98%). При комнатной температуре сливал 650 ватт-часов. Так что заявленная ёмкость в аккумуляторе есть. При низкой температуре, сливается меньше. Это нормально, так и должно быть.

Если бы...

Сейчас я свой конфиг пересмотрел бы иначе:

• Аккумулятор взял бы вот этот. Не обращайте внимания, что их нет в наличии. Если поглядывать, они периодически появляются. Еще есть интересные варианты тут. Почему они лучше - это новое поколение литий-железо-иттрий-фосфатных (LiFeYPO4) батарей. Больше циклов. Существенно большие токи. Отличная цена (я покупал почти что в два раза дороже). Более стабильные к разбалансировке ячейки, поэтому там нет электроники. Токи ничем не ограничены. Но и убить батарею можно быстрее. Однако, если правильно её "прописать" в контроллере, то убить нереально. Стоит отметить, что доставить батареи из этого магазина в Россию нельзя. Ибо батареи должны транспортироваться как особо опасный груз. Хотя, парадокс, LiFePO4 таким не является. Это сам магазин признает. Так что, если будете в Чехии, советую прикупить аккумулятор.
• Солнечные панели взял бы вот эти. И сразу 4 штуки. Тот контроллер, что идет в комплекте - посредственный. В стоимость уже включена доставка в Россию!
• Контроллер тот же или с меньшим током, если панелей 2 вместо 4. Данная модель котроллера меня полностью устроила.

Пожалуй, всё, что хотелось бы изложить. Если вопросы остались - пишите в комментариях, попробую найти ответ.