MPPT czyli latanie w blasku słońca

[marek1707]

Tak jakoś chodził za mną ten temat od kilku miesięcy. Trochę poczytałem, trochę policzyłem, jakieś symulacje, schemat, zrobiłem drobne zakupy i.. działa Mam przetwornicę, do której z jednej strony podłączamy baterię słoneczną a z drugiej LiPola 2 lub 3S. Ustawiamy maksymalny prąd ładowania jaki nasz aku może łyknąć i już. Układ w sposób ciągły wyszukuje punkt maksymalnej mocy podłączonych ogniw (MPPT czyli Maximum Power Point Tracking) w danych warunkach oświetlenia, podwyższa napięcie do masymalnego dla danego aku i go ładuje. Nie przeszkadza mu jednoczesne obciążenie silnikiem więc gdyby tak położyć baterie na skrzydłach, możnaby zalecieć nieco dalej :roll: Jako zestaw próbny mam 12 ogniw połączonych szeregowo. Każde daje w pełnym słońcu ok. 0.55V (jak każde ogniwo słoneczne) i prąd max. ok. 4.5A - zależny od powierzchni. W sumie otrzymuję trochę ponad 30W z 12 kwadratów 125x125mm. Sprawność modelu przetwornicy to ok. 90% ale mam nadzieję na jeszcze kilka procent więcej. Na razie całość oświetlam żarówkami w miniszklarni ze skrzynki po pomidorach ale w końcu trzeba będzie wyjść w pozaprzestrzeń. Układ ładnie się dopasowuje do warunków oświetlenia i modyfikuje parametry pracy przetwornicy w zależności od mocy dostarczanej z ogniw. Jakby ktoś był zainteresowany tematem, to jestem do dyspozycji.

[buwi777]

Waga, Panie Marek, waga i cena ....

[marek1707]

Pytasz o cenę ogniw czy przetwornicy?

Ogniwa są różne, na aukcjach albo u dystrybutorów. Czasem pojedyńcze a czasem w pakietach. Ja kupiłem luzem 12 sztuk MOTECH po 18.30zł i zlutowałem baterię. Ważyłem, ale żeby nie skłamać napiszę wieczorem. Teraz nie pamiętam. Przetwornica no to na razie prototyp. Nie przymierzałem się do ceny. Kawał rdzenia, procesor AVR, MOSFET i diody. Nic wielkiego a program dość lekki

[Wiesiek]

Waga, Panie Marek, waga i cena ....

Z waga nie ma juz dzisiaj takiego problemu,takie modele sa od dawna np.Solar Excel Simprop czy Solar-UHU Graupnera,a z cenami to roznie Ceny nie najgorsze np.tutaj

[madrian]

Energię słońca w Polsce szacuje się na ok. 900Wh/m2. To wartość uśredniona. W Lato jest nieco większa, w zimie mniejsza. Zależy też od warunków lokalnych i pogodowych.

Mi wychodzi, że z takiej powierzchni baterii jesteś w stanie uzyskać ok 170W w ciągu godziny.

Nie za dużo. Jakieś niecałe 3W na minutę.

[marek1707]

Sorry ale chyba coś z jednostkami "nie teges". Średnio 900W/m2, choć widziałem mapy, gdzie w lato może być nawet 1300. Jeśli policzyłeś, że z pola powierzchni wychodzi 170W to OK. Teraz sprawność ogniw (jakieś 18%) i dostaję 30Watów. Oczywiście w dzień, przy dobrym ustawieniu do Słońca itp. Nie odkryłem niczego nowego. Zrobiłem tylko układzik który wykorzystuje te 30W w sposób maksymalny. Pełno jest teoretycznych opracowań na temat MPPT. Różne algorytmy, od bardzo prostych (np. P&O) do bardzo skomplikowanych. Ten zaimplementowany u mnie jest gdzieś po środku. Stara się utrzymać prąd ogniw na takim poziomie, by moc z nich pobierana była największa a to co dostanie, transformuje na użyteczne napięcie ładowania LiPola. Tyle.

 

Te godziny to Ci się zaplątały bo co to niby znaczy 3W na godzinę?

[RomanJ4]

A warta skórka za wyprawkę?

[marek1707]

Właśnie o to Was pytam.

Wiem, że lata wiele konstrukcji eksperymentalnych ale czy to już jest na tyle dojrzała technologia, że typowy modelarz może się tym zainteresować? Moja bateria waży 140g + kabelki + przetwornica. Pewnie można zejść do ok. 200g. Mi wychodzi, że do lotu poziomego mój poczciwy ES zużywa średnio ok. 42W latając przez 25minut na LiPolu 2S 2200mAh i silniku szczotkowym. Gdyby tak użyć lepszego płatowca i silnika BL to być może magiczną granicę 30W da się osiągnąć. A 12 ogniw na większego EasyGlidera jakoś da się upchnąć. To będzie latanie na ochłapach, ale gdyby wydłużało czas lotu choćby dwukrotnie to może już warto się pobawić? Może przy dalekich FPV?

Mój układ może też być "naziemną" ładowarką. Zwykle i tak latamy w ładną pogodę, więc obok samochodu można położyć baterię i.. złapać trochę słoneczka

[armand]

Problem jest w płatowcu, jak będzie miał wystarczającą doskonałość to spokojnie będzie sobie latał. To i tak będzie motoszybowiec elektryczny więc nie zawsze będzie lot silnikowy, a jak słoneczko to termika :wink:

Powinno sie udać, trudno powiedzieć czy zysk takiego napędu będzie warty zastosowania ale czemu nie. Dochodzi jeszcze trochę niewiadomych np. jak bardzo popsują panele opływ skrzydła, chyba by trzeba od razu budować skrzydło przystosowane do "noszenia paneli", itd.

[madrian]

To się mierzy w Joulach. A Joule przelicza się na Watogodziny, a nie czyste Waty.

Czyli, że uzyskasz 900W, ale po godzinnym naświetlaniu 1m2.

 

Gdyby w każdej chwili dało się z jednego metra uzyskać prawie kilowat energii, to od wielu lat nikt by się nie bawił w elektrownie węglowe czy jądrowe.

 

Mam 2h pola, zastawiam lustrami i produkuję 18MW w każdej sekundzie. :twisted:

20h i Kozienice się chowają...

Niestety to nie jest tak super. Muszę czekać całą godzinę na uzyskanie takiej energii.

 

W twoim przypadku będzie to samo. 170W, ale przez całą godzinę.

Na chwilowy pobór mocy, wychodzi malutko.

Między innymi dlatego, samoloty słoneczne mają ogromne skrzydła, minimalną masę i słabiutkie silniczki. Po prostu nawet na wypalonej słońcem pustynii, energii jest ciut za mało, dla konwencjonalnych kostrukcji, normalnych rozmarów.

 

Natomiast jako zasilenie odbiornika i serw - może się nawet przydać.

[marek1707]

Madrian, z całym szacunkiem ale chyba mylisz chwilami energię z mocą. Po godzinnym naswietlaniu zgromadzisz lub zużyjesz 900Wh, nie 900W.

 

Napisałem o sprawności ogniw: 18%, czyli z mocy słoneczka dostajesz niecałą 1/5 mocy prądu. Z padających na każdy m2 - przyjmijmy Twoje 900W, dostajemy 160W. Tak naprawdę jeszcze mniej, bo zwykle ogniwa nie pokrywają płaszczyzny w 100%. Są zupełnie okrągłe albo mają zaokrąglone brzegi (jak moje) no i marnujemy trochę powierzchni na połączenia. Ponieważ nie zdecydowałem się zainwestować kasy na cały m2, moje 12 ogniw ma 12*0.125*0.125 czyli ok. 0.17m2, uwzględniając 10% straty na zaokrąglenia. No i ze 160 robi się 27W ale za to bateria jest dużo mniejsza i lżejsza

W każdej chwili, gdy dobrze świeci słońce mogę pobrać z baterii 27W. Z elektrowni w każdej chwili możemy pobrać np. 800MW. Moc nie odnosi się do czasu. Jest wartością chwilową, jest pochodną energii po czasie. Dlatego nie rozumiem tego zdania o 20h i Kozienicach. Choćbyś nie wiem jak długo czekał nie zmienisz faktu, że jedno źródło ma moc prawie 30 milionów razy większą niż drugie. Jeśli zaczniesz liczyć to w czasie, to stosunek energii będzie taki jak mocy: na to co wyprodukują Kozienice w 1 sekundzie moja bateria będzie pracować 30 milionów sekund. Twoich 18MW z pola nie produkujesz "w każdej sekundzie". Taką mocą dysponujesz. W ciągu sekundy wyprodukujesz 18MWs, czyli 18MJ, czyli 5kWh i tego Ci życzę Wielkość ta będzie oczywiście rosła w czasie pod warunkiem, że energia będzie gdzieś przepływać. Po następnej sekundzie uzbierasz już 10kWh, dalej 15kWh itd. A moc nie rośnie - wciąż będzie 18MW. No, przynajmniej do wieczora..

A opłacalność energii słonecznej i wszystkich podobnych to nie tylko "moc z m2". Przy ogniwach 30% - podobno są już takie - mamy prawie 300W/m2 w Polsce. Pod równikiem to będzie pewnie z 500. To już coś, prawda? Tylko, że do tego potrzebna jest cała nadbudowa czyli systemy śledzenia ruchu słońca, przemienniki na AC, systemy odkurzania no i gdy słońce zajdzie, robi się jakby dołek. Nie jestem fanatykiem źródeł alternatywnych, bo na razie nie muszę. Póki z gniazdka przychodzi 230V i stać mnie na to, bawię się bateriami za 200zł.

[bubu2]

madrian, Pomieszałeś i to mocno. 1 W = 1J/1s

[Gość Anonymous]

marek1707, możesz wskazać źródło tych ogniw?

[marek1707]

W moim drugim poście jest link do sklepu. Źródła w sensie producenta nie znam. Nie udało mi się znaleźć lepszego stosunku mocy do ceny dla pojedyńczych ogniw. Jakbyś potrzebował, mam ich dane katalogowe w pdf. Ze strony sun-technology jakoś nie daje się to ściągnąć.

[tomekr]

marek1707, Podobny temat napędu z solarów i mnie się błąka w umyśle. Ze swojej strony mogę dodać, że zapotrzebowanie na moc do utrzymania lotu można w prosty sposób ocenić ze wzoru P[W]=V[m/s]x9,81xM[kg]/K , gdzie V-predkość modelu w locie poziomym, M-masa modelu w kg, K-doskonałośc modelu. Niestety jest to moc napedowa, trzeba uwzględnić sprawność napędu - silnik ok. 80%-92%, śmigło ok. 40%-90%. Górne wartości sprawności silnika odnoszą sie do inrunnerów wysokoobrotowych, a śmigła do dużych wolnoobrotowych śmigieł - tutaj jest potrzebny kompromis, ja skłaniałbym się do dobrego outrunnera z dużym śmigłem pracującym gdzieś przy 3000obr/min, osiągalna ogólna sprawność napędu, bez specjalnych zabiegów to ok. 70-73%.

Podoba mi się pomysł nadzorowania punktu pracy przetwornicy, ciekawi mnie sposób rozwiązania - ja bym szukał pierwszej pochodnej z zmian oddawanej mocy i zwiększał/zmniejszał obciążenie w zależności od jej wartości i odpowiednio sterował przetwornicą napięcia - niestety nie programuje procesorów. Generalnie napęd solarny jest całkiem realny, zaczynają się schody, gdybyśmy chcieli magazynować energię na lot w nocy i uzyskać możliwość ciągłego, całodobowego latania, ale przy większych modelach o iloczynie doskonałości/prędkości większym niż 2,5-3 też wydaje się to możliwe. Na razie tyle moich rozważań w tej kwestii - dodam, że jestem mocno zainteresowany układem do nadzoru zasilania. Ogniwa słoneczne chcę sprowadzić z USA z ebay-u, są dostępne w cenie ok. 400-600$/kW mocy, w zależności od parametrów.

Ja jeszcze chcę wyposażyć w ogniwa swoje autko aby mieć zapac energii do ładowania akumulatorów, zwłaszcza w związku z moimi planami uruchomienia akrobata 2,5m elektro.

[RomanJ4]

A jak Słońce zajdzie? :|

[karlem]

To :ass: , niestety

[tomekr]

można wyciągnąć model powyżej pułapu chmur, a najlepiej powyżej pułapu lotów rejsowych, tak na 15 000m - słońce gwarantowane do zachodu słońca ;D .

[Leszek_K]

Marek - a to http://www.solarimpulse.com/ widziales?