Malé ostrovní systémy

Ostrovní systémy jsou takové, které nedodávají energii do sítě a jsou od sítě nějakým vhodným způsobem odděleny. Buď pomocí relé, které přepíná napájení ze sítě/z fotovoltaiky, nebo u stejnosměrných obvodů lze oba zdroje spojit přes diody. Případně jsou ostrovní systémy v místech, kde síť není k dispozici.

Za takové úplně nejmenší solární systémy můžeme považovat solární lucerničky na zahradě. Přes den se baterka nabije a v noci, nebo aspoň nějakou dobu večer, než se baterka vybije, to svítí.

Ostrovní solární systém obsahuje solární panel (někdy miniaturní panýlek, někdy i více velkých panelů na střeše) a může, někdy taky nemusí obsahovat baterii. Pokud obsahuje baterii, zpravidla je nutný regulátor pro její nabíjení. No a spotřebič, který tu energii využívá.

Moje první soláry

Někdy je pořízení solárního systému velice výhodné, jako to bylo v mém případě. Protože hodně záleží, s čím se to porovnává :-) Při stavbě domu si moje žena vzala do hlavy, že na chodbě nahoře bude takové tmavé místo a přece se tam nebude pořád svítit žárovkou. A že musíme pořídit světlík se světlovodem. Je to taková ta plastová bublina na střeše, zrcadlová trubka a dole to končí stropním svítidlem. Stálo to před těmi 12 lety asi 20000 Kč, narušilo by to tepelné izolace a na půdě by ta trubka překážela.

CIS panel 100W

štítek panelu

baterka a měniče

Proto jsem tehdy vymyslel elektronický světlík. Na střeše 100W CIS panel a k němu bez jakékoliv regulace připojit ledky s výkonem 100W. Panel tehdy stál 6000 Kč a nerezové přichycovací prvky snad asi 4000 Kč. Pokrývač mi panel namontoval na střechu a na ty ledky nikdy nedošlo ... K panelu jsem nakonec připojil MPPT měnič pro nabíjení baterie, baterii jsem měl vyřazenou NiCd 12V 360 Ah. Druhým měničem jsem 12V z baterie převáděl na 36V pro ledkové osvětlení domu. Světelný okruh mám pro ledkové moduly stejnosměrný. Stavěl jsem v době, kdy se s ledkama začínalo, nebyl v tom zrovna velký výběr a tak jsem si LED moduly i předřadníky dělal sám.

Pár let jsem to takhle provozoval a když mi v měniči odešel výkonový tranzistor, najednou jsem neměl sílu ho vyměnit. Uvědomil jsem si, že osvětlení je zanedbatelná část spotřeby domu, baterka v dílně překáží a začal jsem uvažovat o "dospělé" fotovoltaice. Tu jsem si nakonec pořídil.

Poslední využití panelu, než šel ze střechy dolů, bylo pro předpěstování paprik a rajčat. Na kus hliníkového plechu jsem naskládal LED moduly, co mi zbyly z osvětlení domu. Na ploše 30x30 cm jsem naměřil 1/3 osvětlení, než bylo venku. Rostlinkám se dařilo. Nakonec jsem panel umístil místo původního malého panýlku na zahradní domek.

Zahradní domek

Před 8 lety jsem potřeboval vyřešit osvětlení zahradního domku, ale nechtělo se mi kvůli tomu kopat výkop a tahat tam kabel. Měl jsem asi 20 let starou baterii z 10 článků NKDU11. Jsou to NiCd články, co se dávaly do hornických a nádražáckých svítilen. K baterii jsem připojil 20W panel pověšený na jižní stěně domku. Jediný nabíjecí "regulátor" byla trochu výkonnější 15V zenerova dioda paralelně k baterce. Jednou za 1-2 roky jsem do článků dolil vodu a to byla veškerá údržba. Baterka byla sice už téměř mrtvá, ale na osvětlení domečku to stačilo.

Jenže pak jsme s přítelkyní řešili zahradu a dělal jsem automatické zalívání. Baterka nejen že neměla kapacitu, ale měla už tak velký vnitřní odpor, že proud 2A pro čerpadýlko v sudu už pořádně nedala. Při nejbližší pracovní cestě do baterkárny do depa šla baterka na eko likvidaci.

Ve stavebninách jsem koupil za úžasnou akční cenu :-) Li-on baterky určené asi do nějakého akušroubováku. Panel takhle napřímo dokázal 18V baterky nabít v zimě, v létě mu napětí teplotou trochu kleslo a baterky měly 1 čárku ze tří.

V létě se pak stalo něco, co jsem nepochopil. Baterkám bylo v dřevěném domku asi moc teplo a všechny tři jejich BMS odpojila. A to na trvalo. Prohledal jsem desku, jestli tam není nějaká ploška, přes kterou by se dala BMS zresetovat. Není. Tak jsem ze všech baterek odpojil původní elektroniku, všechny jsem propojil paralelně a připojil jsem k nim tuto BMS

Když už jsem měl na střeše zahradního domku 100W panel sundaný z domu, připojil jsem měnič s pevným převodním poměrem 70/20V a s omezením na 20,5V pro nabíjení baterek. Tohle umí starý a stále vyráběný zdrojový obvod TL494. Občejný DC/DC měnič bez omezení šířky impulzů na tohle použít nejde. Pokud není měnič MPPT, musí panelu nechat jeho napětí a pokud nehoním procenta výkonu panelu, MPPT je úplně zbytečný. Nakonec trimrem pro omezení šířky impulzů si mohu nastavit, kdy to na výstupu dává největší proud. A protože osvětlení i čerpadla jsou na 12V a baterie má 18V, musel jsem vše připojit přes snižovací měnič. Zase nějaký čínský modulek za pár korun. Ten není potřeba vypínat, bere naprázdno asi 2 mA.

panýlek 20W	NiCd články NKDU11	baterky 18V 2,5 Ah	nová BMS
měniče 70/20V a 20/12V	baterka v cihle

Teď mám v zahradním domečku dostatek energie na všechno. Jediný problém je, že mám v dřevěném domečku prudce hořlavou Li-on baterii. Umístil jsem jí do dutiny v betonové tvárnici, o stěnu jsem opřel kus plechu a snad se nic nestane...

Skleník

U přítelkyně jsme trochu dovybavili skleník. Zdroj energie je 20W panýlek a ve skleníku je krabička, kde se všechno ovládá. Je tam lineární stabilizátor pro omezení dobíjecího napětí, 6V baterka NiCd 40 Ah se dobíjí proudem max. 0,5A na napětí max. 7,2V. Z baterky je napájený myšoplaš, automatické zalívání a motorek pro otevírání okna. Přímo z panelu jde napájení pro akumulační solární přitápění. To je čerpadýlko v sudu, které honí vodu hadicema na plechové střeše vedlejší boudy. Čerpadlo se spouští jen když je voda v hadici teplejší, než v sudu. Podle rozdílů teplot v sudu se v září až v říjnu takhle za den naakumuluje až 2,5 KWh tepla a sud pak skleník ohřívá přes noc. Jak přijde podzimní inverze, nic nefunguje a skleník končí.

Z baterky je také napájené osvětlení skleníku a vedlejší boudy. K tomu jsem použil tuším že tyhle měniče, kde jsem vyhodil trimr, dal jsem místo něj odpor proti zemi pro snímání proudu a měnič ze 6V dělá napájení pro tři ledky. Uměl by i pro víc. Má poměrně malé referenční napětí (už si fakt nepamatuju, ale překvapilo mě to), takže na snímacím odporu jsou zanedbatelné ztráty.

panýlek 20Wp	budoucí řídící jednotka	řídící jednotka		kolektor pro ohřev vody
	baterka v králíkárně

Pěstování rajčat a paprik

Původní nápad s elektronickým světlíkem mě zcela neopustil, jen jsem ho trochu modifikoval. Na dva kusy hliníkového plechu jsem dal různé LED moduly, co mi zbyly z osvětlení domu. Celkový výkon je 100W, akorát na ten 100Wp FV panel. Dobré je, že při tomhle přímém spojení ledek s panelem osvětlení rostlinek přesně kopíruje světlo venku a není potřeba vymýšlet nějaké časování, kdy to rozsvítit a zhasnout. K bílým osvětlovacím ledkám jsem přidal i nějaké červené a UVA, i když těch mohlo být víc. Určitě to na jaře zase použiju a ještě to trochu vylepším.

Inspirace

Takový elektronický světlík by byl opravdu užitečný třeba do nějakých sklepních prostor, kde člověk chodí často a stálé světlo by se hodilo. Dá se to dělat různě. Buď menší panel a ledky, co snesou plný proud panelu a připojit je bez předřadného odporu, panel dává proud úměrný osvětlení. Nebo panel s větším proudem, než je proud ledek a k ledkám dát odpor tak, aby při maximálním napětí panelu (jeho napětí už není omezeno proudem ledek) napětí na svítidle odpovídalo jeho jmenovitému napětí. Potom to funguje tak, že až do nějakého vnějšího osvětlení ledky svítí úměrně venkovní intenzitě světla (panel je v režimu zdroje proudu) a po překročení této úrovně osvětlení už panel dosáhne maximální napětí a ledky svítí stejně. Takhle můžeme panel výkonově libovolně předimenzovat a můžeme tak zajistit stejný výkon ledek pro jasnou i částečně zataženou oblohu. V tomto případě ale výkon panelu při jasné obloze nevyužijeme.

Aby se tím dalo svítit i v noci, je potřeba napájení z panelu kombinovat s jiným zdrojem. Pokud je k dispozici el. energie ze sítě, je asi nejjednodušší kombinovat panel se síťovým zdrojem a nezabývat se bateriemi. Pokud el. energie k dispozici není, je výhodné panel proudově předimenzovat, ledky připojit přes odpor a připínat dobíjení baterie, pokud se napětí panelu zvýší kousek pod bod MPP. Na intenzitě světla ledek se to nepozná.