О солнечных батареях для зарядки аккумулятора автомобиля

Солнечная зарядка аккумулятора автомобиля

Самодельное солнечное зарядное устройство для аккумулятора автомобиля: фото самоделки с описанием изготовления.

Выезжая автомобилем на природу, неоднократно сталкивался с ситуацией, когда утром после ночёвки, аккумулятор разряжается. Решил, что нужно сделать собственную электростанцию в авто на солнечной батарее.
Мне достаточно небольшой солнечной панели для поддержания заряда аккумулятора, но она должна стоять на автомобиле постоянно, а реллингов у мене нету, но есть два люка: впереди поменьше и сзади побольше.

Приобрёл солнечную панель мощностью 25 Ватт, обрезал всё лишнее, чтобы поместилась по толщине в переднем люке между стеклом и шторкой, закрывающей люк.

На фото: вид сверху.

Клеил на двусторонний скотч и в трех точках подпёр, чтобы не отпало.
Там где ручка открывания и на противоположной стороне по углам, просто распорками.
По периметру проклеил обычным прозрачным скотчем, типа загерметизировал, чтобы пыль во внутрь не попадала и не ложилась слоем на солнечную панель.

Купил на eBay контроллер для солнечной панели на 10 ампер, с запасом по мощности.

Установил его в панель приборов.

Контроллер подсоединён к солнечной панели, к аккумулятору и к розеткам на панели приборов.

Пока через контроллер подключены только розетки на приборной панели, планирую установить в салоне и подключить по такой же схеме вот такие розетки.

Выводы: нынешней солнечной панели не достаточно для полной автономности, поэтому в планах заказать набор для самостоятельного изготовления солнечной панели.

По моим расчётам, если максимально эффективно использовать всю поверхность люка, то мощность панели будет как минимум в два раза больше, а если использовать не поликристаллические кремневые пластины, а более дорогие но и более эффективные монокристаллические,
то мощность можно поднять до 70-80 ватт.

Дополнительно можно поставить контроллер получше, который учитывает тип аккумулятора,
для более эффективного управления процессом зарядки.

В автомобиле есть ещё и второй люк, который в два с половиной раза больше первого, в него можно вставить съёмную солнечную панель, на время путешествий.

Использование солнечных батарей для автомобильных аккумуляторов

Как все начиналось

Первый автомобиль, работающий на солнечной энергии, был представлен миру компанией General Motors в 1955 году. Это была не полноценная машина, а тихоходная модель размером 40 см, по всей поверхности которой располагались фотоэлементы. Она демонстрировала идею, принципиально новый подход к автомобилестроению.

1987 год — в Австралии впервые стартовали соревнования среди машин, передвигающихся за счет энергии Солнца — The Bridgestone World Solar Challenge и с тех пор проводятся регулярно. В последнее время — каждые два года. В 2015 году принимали участие 43 команды из 23 стран. В 2017 году участники отпразднуют тридцатилетие гонок. Во время соревнования машины преодолевают 3022 км. Едут они по обычным автомобильным дорогам, используя только солнечную энергию.

Россия, до настоящего времени, участия в этих соревнованиях не принимала. Первый в истории нашей страны электромобиль на солнечных батареях разрабатывает команда из 20 студентов Санкт-Петербургского политехнического университета. Уже летом этого года они планируют доехать на солнцемобиле из Санкт-Петербурга до Сочи, а в октябре принять участие в соревнованиях в Австралии. Кузов машины будет изготовлен из армидных сот и углепластика, которые раньше использовались только в космической промышленности. Благодаря применению этих материалов, максимально уменьшится вес машины, что позволит добиться высокой скорости. Модель получила имя SOL.

Все машины, принимающие участие в гонках, создаются специально для них и серийно не производятся.

Почему не выпускают серийно?

В 2008 году появились первые коммерческие машины на солнечных батареях: компания Venturi заявила о выпуске модели Astrolab, которую может приобрести любой желающий за 92 000 евро. Развивает скорость до 120 км/час, вмещает 2 человека. Без подзарядки способна преодолеть 110 км.

В 2016 году немецкая компания Sono Motors анонсировала выпуск двух серийных моделей автомашины SION с солнечными панелями. Первая — Extender, может проехать 250 км без подзарядки. Заявленная стоимость — 16 000 евро. Вторая — Urban. Стоимость —12 000 евро, способна преодолеть 120 км без подзарядки. Машина находится в стадии разработки и интересна еще тем, что в системе вентиляции используется живой лишайник в качестве воздушного фильтра. Испытания показали, что он не требует ухода и полива, самостоятельно добывает влагу, необходимую для поддержания жизнеобеспечения, из воздуха; не подвержен плесени; обладает высокой устойчивостью к огню. Тест драйв прототипа запланирован на июль 2017 года (г. Мюнхен).

Причины, по которым автомобили на солнечных батареях пока не получили широкого распространения: высокая стоимость фотоэлементов и низкий коэффициент полезного действия. Чтобы установить достаточное количество модулей на машине, требуется большая площадь, габариты и вес машины увеличиваются, а это сказывается на скорости. Коэффициент полезного действия в среднем составляет от 18 до 24%, в зависимости от используемых элементов.

Почему возможен прорыв?

Цена на солнечные батареи за последние 30 лет уменьшилась в 135 (!) раз, а КПД увеличился. Одно из последних достижений компании BOEING — в ее дочерней фирме Spectrolab разработаны ячейки с коэффициентом полезного действия — 30%. Как только удастся достигнуть 50%, эксплуатация авто на солнечных батареях станет экономически выгодным. Наряду с этим растет емкость и уменьшается вес аккумуляторов.

Введен в действие закон, по которому автозаправочные станции по всей России должны обеспечивать возможность подзарядить электромобили. Пока в Санкт-Петербурге только 5 таких заправок, а в Москве — 30, но это только начало. Сочетание всех факторов позволяет специалистам утверждать, что уже в ближайшее время автомобиль на солнечных батареях станет обычным явлением в нашей жизни.

Солнечная энергия в нашей жизни

Процесс неизбежен, потому что принесет выгоду человечеству. Прежде всего, это экологическая составляющая: резко уменьшится загрязнение окружающей среды. При разработке нефтяных месторождений, добыче, переработке и использовании нефти и газа, мы наносим вред природе. Кроме того, рано или поздно их не станет. Солнечная энергия бесплатна и бесконечна, нужно только научиться ее сохранять.

Еще 35 лет назад о солнечных батареях мало кто слышал, а сейчас они становятся частью нашей жизни. Фотоэлементы используют в различных областях, например:

• в конце 2016 года во Франции открылась первая в мире автомобильная дорога, 1 км которой вымощен такими панелями. Планируют, что она сможет обеспечить ночное освещение улиц в городе;
• в западной части Японии с 2015 года функционирует самая крупная в мире плавающая электростанция на фотоэлементах мощностью 2,3 мВт;
• при производстве миниатюрных игрушек. Популярностью пользуется игрушечная машинка на солнечной батарее. Ее размер меньше спичечного коробка. Можно купить порхающих бабочек и птичек колибри, прыгающих лягушек, которым не нужны батарейки.

Как можно использовать

Солнечные панели на частных автомобилях пока не выгодно использовать в качестве единственного источника энергии из-за их высокой себестоимости, но как источник постоянной подзарядки аккумулятора — это очень удобно. Особенно, если автомобиль стоит много дней без движения, используется при низких температурах или, наоборот, активно эксплуатируется не только машина, но и множество гаджетов в ней: медиасистема, мобильные телефоны, холодильник, переносной телевизор — все, что потребляет много энергии. В таких условиях аккумулятор приходится часто подзаряжать, а это требует времени и сил. Несколько лет назад на отечественном рынке появились удобные устройства, которые уже оценили автолюбители. Они помогают поддерживать заряд аккумулятора на должном уровне. Состоят из панели с фотоэлементами, контроллера и, в некоторых случаях, инвертора.

В нашей стране распространение получили изделия российской компании Телеком-СТВ и канадской SunForce. Встречаются подобные товары и китайского производства, но прежде чем их купить, почитайте отзывы: в некоторых моделях корпус изготовлен из некачественного пластика, который плавится при высоких температурах.

Производители предлагают несколько видов устройств для автомобиля, отличающихся размерами. Для подзарядки гаджетов можно разместить небольшую батарею на фотоэлементах на приборной панели машины. Она снимет нагрузку с аккумулятора, но подзарядить его не сможет — не хватит мощности. Чтобы поддерживать уровень заряда, достаточно 5 – 6 Вт, а для полной зарядки потребуется свыше 30 Вт. Для этой цели применяется солнечная батарея на автомобиль размером 1 кв. ми больше. Чаще всего ее устанавливают стационарно на крышу автомобиля, но есть и складной вариант, который можно хранить в багажнике и использовать при необходимости.

Какую модель выбрать?

Своими руками на крыше машины можно установить, например, отечественную панель «ТСМ-15F» размером 60х27х0,5 см, напряжением 1 А и мощностью 15 Вт, или более мощную (17 Вт и 1,5 А) модель канадского производства Sun Force размером 97х35х4 см. Первый вариант имеет КПД — 22%, изготовлена в герметичном прочном гибком корпусе, ее можно складывать. Автолюбители крепят такие панели силиконовым герметиком.

Второй вид имеет жесткую конструкцию и укомплектован контроллером, вилкой для прикуривателя и клеммами для подсоединения к аккумулятору. Модель тяжелее, крепится на саморезы. Работает в дождь и туман.

Неплохая модель Sunsei SE-500 — имеет размер 38х36х3 см, мощность 7,5 Вт, напряжение 0,6 А. Для полной зарядки аккумулятора не годится, нужно покупать несколько изделий. Способна поддерживать заряд несколько часов. Крепится на штатив и имеет влагонепроницаемый чехол. В комплекте клеммы и вилка для прикуривателя.

Если вы решили модернизировать свой автомобиль, помните, что панель нельзя оставлять на солнце надолго, без контроля, подключенной к аккумулятору, можно его загубить. Чтобы этого не произошло, обязательно используйте контроллер или проверяйте уровень заряда вручную.

Использование панелей с фотоэлементами в качестве подзарядки аккумулятора — отличная идея, которая понравилась многим автолюбителям.

Зарядка автомобильных аккумуляторов от солнечных батарей: реальность или утопия?

Солнечные батареи в домашних энергосистемах уже давно никого не удивляют. А вот автомобиль, оснащенный фотомодулями – это все еще технологическая диковинка. Крупные автоконцерны на волне всеобщего интереса к альтернативной энергии выпускают различные экспериментальные образцы, полностью работающие на энергии солнца. Простых же автолюбителей больше интересует более практический вопрос, а именно: «Можно ли использовать солнечные лучи для зарядки автомобильного аккумулятора?»

Ответ вполне очевиден: можно. Ведь не случайно в большинстве домашних гелиосистем установлены как раз обычные автомобильные аккумуляторы. А производители сегодня предлагают такой выбор солнечных батарей, что подобрать нужный вариант по мощности и напряжению не так уж сложно.

Реанимация и поддержание заряда

С проблемой внезапно «севшего» аккумулятора сталкивался каждый автолюбитель. Кто- то слишком долго слушал музыку, кто-то забыл выключить фары, а у кого-то машина чересчур долго простояла на морозе. И, как правило, происходит такая неприятность в самый неподходящий момент. Конечно, хорошо, когда в багажнике лежит запасная АКБ или поблизости оказался другой автовладелец, «прикуривший» разряженный аккумулятор. А если нет? Вот в такой ситуации и поистине незаменимым окажется устройство, способное влить в АКБ хоть немного энергии.

Поскольку полная зарядка аккумулятора от солнца – процесс довольно длительный, то солнечная батарея больше подойдет именно для восстановления работоспособности или поддержания заряда во время пути. Это особенно актуально для тех, кто часто ездит на большие расстояния и активно пользуется при этом автомобильным мультимедиа и тому подобными энергорасходными системами.

Где разместить гелиопанель?

Обычно такие панели устанавливают на крыше машины, поскольку для получения высоких показателей и обеспечения более-менее быстрой зарядки потребуется фотомодуль площадью хотя бы 1 м2. В жарких странах на крышах машин монтируют даже несколько солнечных батарей (делается это при помощи специальных стоек и кронштейнов). Таким образом, можно создать небольшую мобильную электростанцию, что очень удобно для жителей отдаленных районов. Причем как показали эксперименты, если позволяют климатические условия, можно вообще убрать электрогенератор. В этом случае не только повысится рабочий ресурс аккумуляторов, но и снизиться расход топлива. Но это возможно только при наличии достаточно производительных панелей и высокой инсоляции.

Вообще же все зависит от целей. Так, для радиоприемника и прочих неэнергозатратных устройств подойдет небольшая батарея, которую вполне можно разместить прямо на приборной панели. Но если необходимо все-таки заряжать аккумулятор, то стоит выбрать гораздо более мощную модель.

Более того, солнечную батарею не обязательно стационарно размещать на крыше. Вполне можно приобрести складной вариант, которые не займет много места в багажнике. Или же купить несколько маленьких компактных модулей, которые можно соединять между собой, повышая при необходимости их выходную мощность.

Гелиокомплект для автомобиля

Процесс зарядки автоаккумулятора сам по себе не быстрый, это знает каждый автолюбитель. Очень важно не превышать определенный уровень силы тока (порядка 10% от емкости), поскольку иначе АКБ вполне может полностью выйти из строя. При использовании солнечных батарей превышение по току не грозит, так как их выходные параметры обычно не больше 1 А. Это означает, что полностью заряжаться АКБ будет бережно, но довольно долго. Именно поэтому такой способ применяется, как правило, либо для реанимации аккумулятора, либо для поддержания его заряда. Таким образом, для поддержания заряда вполне может хватить гелиопанели на 5-6 Вт, а вот для полной зарядки, сравнимой по скорости с обычной, понадобится целая система мощностью 30-60 Вт.

В принципе, для автомобильного аккумулятора наиболее рациональным вариантом будет модуль порядка 1 м в длину мощностью около 15 Вт при напряжении в 12 В. Но к нему обязательно потребуется и соответствующий контроллер заряда. Он необходим для предохранения аккумулятора от перезаряда или обратного разряда. Если позволяет площадь крыши (например, для микроавтобуса) можно разместить не один, а несколько солнечных батарей. В итоге получится установка, которая будет обеспечивать практически непрерывный поток энергии.

Подключение

Все современные гелиопанели для аккумуляторов подключаются двумя методами:

• При включенном зажигании через прикуриватель;
• При выключенном зажигании через клеммы-«крокодилы» непосредственно к АКБ.

При этом нужно обязательно соблюдать инструкцию производителя батареи, потому что неправильно пущенный ток вполне может повредить автомобильное хозяйство.

Предложения от производителей

Несмотря на пробуждающийся интерес к зарядке аккумулятора от солнечной батареи, практический спрос на подобные модули пока не так велик. Поэтому фирмы не торопятся выпускать на рынок большие линейки гелиопанелей, предназначенных именно для автомобилей. Тем не менее, оставить этот сегмент без внимания они не могли.

Sunsei

Довольно большим спросом пользуется солнечная батарея Sunsei SE-500. Это компактное устройство (37,5х36х2,6 см), выпускаемое в водонепроницаемом корпусе. Обеспечивает мощность 7,5 Вт при силе тока 0,5 А. Обычно данная панель крепится к машине при помощи штатива (в комплект не входит). Эта панель позволяет постоянно поддерживать аккумулятор в рабочем состоянии или же без ограничений использовать мультимедиа системы (или подключать дополнительные приборы) при длительных стоянках с выключенным двигателем.

Зарядка аккумулятора идет как при движении, так и при выключенном двигателе. Кроме того, солнечная батарея снабжена адаптером для прикуривателя и клеммами «крокодил». Данная модель подходит не только для автомобилей, она также может использоваться на тракторах, катерах и т.д. Относительно малая мощность компенсируется возможностью соединять несколько панелей между собой, создавая системы нужной конфигурации и параметров. А поскольку такие гелиомодули очень компактны, размещать их можно практически как угодно.

SunForce

Компания SunForce также предлагает свой вариант гелиопанели для автомобиля. Это более габаритная и производительная солнечная батарея для зарядки аккумулятора. Ее размеры 96,5х34,3х3,8 см, заявленная мощность – 15 Вт, ток на выходе – 1 А. Кроме того, в комплект входит контроллер 7 А/12 В, клеммы «крокодил» и адаптер для прикуривателя. Эта батарея размещается на крыше и подходит не только для автомобилей или вездеходов, но и для катеров или сельхозтехники. Причем производитель обещает работу панели даже при плохой погоде. По своим показателям этот вариант отлично подходит для зарядки 12-вольтного аккумулятора. Рабочий диапазон -37°-+80°С.

TCM-15F

Это солнечная батарея на гибкой основе. По сути, она не разрабатывалась именно как источник энергии для аккумулятора, но по рабочим параметрам вполне подходит для этой цели. Ее габариты 60х26,5х0,15 см, мощность – 15 Вт, ток на выходе – 1 А. Сама панель очень компактна, а поскольку она выполнена на гибкой основе, то ее удобно крепить на криволинейной автомобильной крыше. Спроектирована на основе солнечных элементов SunPower с КПД до 20%. Эта батарея герметична, а ее контакты можно вывести как сверху, так и снизу. Должна использоваться только с контроллером заряда.

Таким образом, сегодня солнечная батарея для автоаккумулятора – это вполне рациональное поддерживающее устройство (особенно в крайних случаях), но не полноценная замена привычной зарядке.