Dapatkah saya dengan aman menetas mengisi baterai aktuator garasi 24v dengan sepasang panel surya 12v?

Saya memiliki aktuator pintu Hormann Promatic Akku Garage, karena garasi saya tidak memiliki listrik. Secara umum saya sangat terkesan dengan seberapa baik kerjanya. Sayangnya sementara itu berlangsung sekitar dua bulan antara pengisian daya, hampir tidak ada pemberitahuan tentang kapan daya baterai hampir habis.

Saya ingin itu bertahan lebih lama antara biaya, jadi beberapa waktu yang lalu saya membeli beberapa pengisi daya tenaga surya rendah. Kekhawatiran saya adalah bahwa mungkin ada sesuatu yang saya lewatkan dalam cara naif saya berniat untuk menghubungkan mereka.

Latar Belakang

Unit baterai Hormann (kanan bawah pada gambar) memiliki sepasang soket XLR, sehingga Anda dapat menancapkan kabel daya aktuator ke salah satunya. Saya menduga bahwa Hormanns memiliki colokan pengisi daya surya (sangat mahal dan tidak tersedia di Inggris) ke soket lain. Secara internal, ada beberapa baterai 12v dalam seri.

^{Attrib. Hormann .}

Ketika terisi penuh, modul baterai mengukur 26.3v dan aktuator menolak untuk bekerja ketika tegangan turun ke 23.3v.

Panel surya yang saya miliki hanya 1w, tetapi memiliki dioda integral. Mereka dijual sebagai pengisi ulang baterai 12v solar, dan penelitian yang saya lakukan pada saat itu menyarankan bahwa watt yang kecil harus dihitung sebagai tetesan pengisian baterai, sehingga pengisian daya yang berlebihan seharusnya tidak menjadi masalah. Saya perhatikan bahwa tegangan sirkuit terbuka di bawah sinar matahari yang cerah dapat mencapai 18V.

Pada salah satu panel, dioda meledak, jadi saran untuk menggantinya juga akan berguna (saya melepas dioda lama, tapi panas terpaku pada panel dan melepasnya menggores beberapa ID, saya kira itu a 1N4007 meskipun).

Bagaimana saya bermaksud menghubungkan mereka

Jadi, secara naif, saya hanya akan memasang kedua panel secara seri, sama seperti baterainya terhubung, melalui steker XLR dan membiarkannya terhubung secara permanen.

Saya juga mempertimbangkan apakah mungkin lebih baik untuk meninggalkan dioda dari panel kedua dan hanya menghubungkan kedua panel bersama-sama dengan satu dioda di antara mereka.

Kekhawatiran saya

Dengan asumsi hari musim panas Inggris yang langka, saya tahu bahwa hanya dengan 1w @ 18v berarti arus yang cukup rendah untuk baterai, tetapi mungkin 36v dari sepasang panel merusak sirkuit aktuator? Saya menduga bahwa terhubung ke baterai akan turun tegangan itu tepat di atas tegangan baterai, tetapi akan lebih baik untuk mengetahui dengan pasti.

Juga, ketika aktuator sebenarnya menggambar arus, itu menggambar beberapa watt selama 20-30 detik. Mungkinkah sel surya rusak? Melihat datasheet diode, sepertinya masing-masing dioda akan lebih dari mampu mengatasi arus dan tegangan yang kita bicarakan.

Saya telah memeriksa pertanyaan terkait pengisian dan penandaan baterai sel surya , tetapi bukan yang bisa saya temukan untuk mengatasi masalah saya.

tetapi mungkin 36v dari sepasang panel merusak sirkuit aktuator?

Jadi, inilah kesepakatannya. Baterai timbal-asam terlihat secara elektrik seperti sumber tegangan / sink dengan resistansi seri kecil, dengan level voltase merupakan fungsi dari kondisi pengisian daya. 2V / sel (ada 6 sel seri dalam baterai 12V) adalah nominal, dan jika saya ingat benar, tegangan rangkaian terbuka mereka adalah sesuatu seperti 1.9V kosong, 2.1V penuh. Itu mencakup 90% dari perilaku mereka.

Menimbang bahwa, spesifikasi "1W @ 18V" dari panel surya tidak akan dapat "menang" terhadap baterai, dan tegangan panel surya akan diturunkan ke tegangan baterai, menghasilkan kemungkinan 0,055A (= 1W / 18V) pada tegangan baterai apa pun.

Namun, ketika baterai benar-benar penuh, resistansi seri meningkat secara dramatis, dan voltase naik, hingga ada cukup tegangan untuk memulai elektrolisis cairan dan Anda mendapatkan pembangkitan H2 dan O2 di terminal dan hilangnya elektrolit. Baterai timbal-asam, tergantung pada tipe + pabrikannya, memiliki tingkat rekombinasi H2 + O2 => elektrolit tertentu yang dapat ditangani; jika Anda mengelektrolisis pada arus yang lebih tinggi dari itu, itu menyebabkan hilangnya elektrolit permanen (+ karenanya kehilangan kapasitas)

Jadi ada arus aman yang dapat dikirim ke baterai timbal-asam terus menerus, di mana pelepasan sendiri karena elektrolisis menyeimbangkan arus pengisian. Itu tergantung pada manufaktur + konstruksi. Saya tidak akan merasa khawatir dengan tingkat pengisian C / 10 atau C / 20 (di mana C = arus yang diperlukan untuk mengeluarkan baterai dalam 1 jam). Baterai pintu garasi mungkin kapasitas> 1Ah sehingga Anda harus aman dengan arus pengisian 55mA.

NAMUN - Saya mungkin akan meletakkan (dioda zener dan resistor secara seri) secara paralel dengan masing-masing baterai, dioda zener sekitar 14V dan resistor mungkin sekitar 10 ohm atau lebih, sehingga menjaga terminal baterai tidak terisi terlalu jauh.

Juga: jika Anda bisa, pasang setiap panel surya ke masing-masing baterai (dan pertahankan dioda), daripada pasangan panel secara seri yang dihubungkan ke baterai secara seri - yaitu mencoba menghubungkan keran tengah. Dengan melakukannya, Anda akan mengisi daya setiap baterai secara independen. Jika tidak, yang dapat merusak masa pakai baterai adalah jika voltase baterai berbeda - voltase yang lebih tinggi akan cenderung mengalami pengisian berlebih, sedangkan yang lainnya cenderung kelebihan muatan dan tidak terisi penuh.

Ringkasan:

• Saat dioperasikan di Oxford, Inggris, pengisi daya akan memberikan keuntungan yang berguna dalam waktu antara pengisian ulang selama 6+ bulan dalam setahun.

• Pengisi daya dapat digunakan apa adanya dengan aman (dengan dua seri terhubung langsung di baterai 24V). Menghubungkan satu baterai di setiap baterai dapat dilakukan, tetapi tingkat dayanya sangat kecil sehingga keuntungan dari keseimbangan baterai karena melakukan hal ini tidak mungkin berguna.

• Dioda 1N400x akan bekerja dengan baik (untuk panel kurang dari 10 Watt).

• Jika Anda menggunakan dua panel secara seri, Anda hanya perlu satu dioda - Anda dapat memintas dioda pada panel kedua jika diinginkan.

• Baterai tidak boleh habis dalam, meskipun "dalam debit dinilai" jika Anda ingin masa pakai baterai maksimum. Potongan 23.3V yang ada mungkin diatur untuk memenuhi kebutuhan ini.

______________

Ukuran dalam AH baterai tidak diketahui - anggaplah "bata" 2 x 7AH - mungkin lebih besar.
Ukuran panel PV = 2 x 1 Watt nominal.

Sesuaikan hasil di bawah ini sesuai jika masing-masing baterai lebih atau kurang dari 7 Ah.

Stop Press: Situs ini menawarkan a

• "Baterai pertukaran isi ulang WA 24, 10 Ah untuk Promatic - Akku lengkap dengan dudukan"

untuk 213 Euro 'belaka'!
Dengan asumsi yang asli juga 10 Ah maka angka-angka di bawah ini perlu ditingkatkan sekitar 1,5 dalam hal kapasitas. Tarif pengisian daya dari panel PV 1W bahkan lebih tidak berbahaya. Saya akan mempertimbangkan merevisi jawaban ini mengingat 'pengetahuan' ini pada waktunya.

Situs Gaisma yang benar - benar luar biasa yang menyediakan banyak informasi berguna tentang insolasi (tingkat sinar matahari, curah hujan, kecepatan angin, dan banyak lagi) dari ribuan situs di seluruh dunia, menyarankan bahwa sinar matahari harian rata-rata setiap bulan dari bulan ke bulan di Oxford Inggris, Januari hingga Desember adalah:

Insolasi, kWh / m² / hari = "Jam matahari"

• Bulan / rata-rata sinar matahari per hari
  Jan 0.67
  Feb 1.23
  Mar 2.23
  Apr 3.39
  Mei 4.39
  Jun 4.64
  Jul 4.66
  Agu 3.99
  Sep 2.76
  Okt 1.59
  Nov 0.82
  Des 0.50

yaitu 4,66 pada bulan Juli dan 0,5 pada bulan Desember.

Itu rata-rata jam Watt harian yang akan Anda dapatkan per Watt panel PV AT BEST.

Baterai 12V memberi nominal sekitar 12 Watt jam per jam kapasitas amp. Jadi "bata" 7AH akan memberikan 84 Watt jam.

Pada hari BAIK Juli panel 1 W akan memberi Anda 4,66 Wh output atau lebih dari 24 jam itu rata-rata 0,2 Watt. Jadi untuk mengisi penuh baterai 84 Wh pada tingkat ini (dengan asumsi efisiensi 100%) akan membutuhkan 84 / 0,2 = 420 jam. yaitu tingkat biaya rata-rata di Inggris Oxford pertengahan musim panas dengan panel yang berorientasi baik adalah C / 420. Bahkan saat mengisi daya penuh pada siang hari, nilainya adalah 1 Watt / 84 Wh = C / 84.

C / 100 akan menjadi daya tetesan yang sangat sederhana untuk baterai asam timbal sehingga dengan asumsi panel 1 x 1 Watt per baterai 7Ah (2 baterai, 2 panel) yang dapat dibiarkan di tempat tanpa masalah.

Kabar baiknya adalah bahwa Anda mengatakan bahwa saat ini baterai bertahan "sekitar 2 bulan antara pengisian daya". 60 hari x 24 jam = 1440 jam. Jadi artinyalaju pengosongan baterai akan terlampaui oleh output panel pada bulan Juli. Bahkan untuk tingkat rata-rata turun untuk mengatakan C / 1200 (memungkinkan beberapa ketidakefisienan) tingkat insolasi harian rata-rata perlu turun menjadi 4,66 x 420/1200 ~ = 1,6 kWh / hari (atau 1,6 jam sinar matahari / hari). Nilai ini terlampaui untuk 9 bulan dari Maret hingga Oktober inklusif. Seperti sebelumnya, ini mengasumsikan panel 1 W kondisi baik dan baterai 7Ah 12V. Tingkat pengisian efektif aktual akan lebih rendah karena panel diberi peringkat 1 Watt atau apa pun pada titik daya optimal. Murphy mengatakan panel mpp dan tegangan baterai biasanya akan berbeda. Ada juga kerugian efisiensi konversi, tetapi asam timbal memiliki efisiensi arus yang cukup baik (arus keluar / arus masuk) - mungkin 80% - 90%. Pada tingkat pengisian yang rendah (seperti ini) efisiensi energi juga cukup baik. (Pada tingkat pengisian yang lebih tinggi, tegangan terminal naik karena penurunan tegangan pada resistansi internal). Asumsikan Anda mendapatkan efisiensi konversi 80% untuk perhitungan.

Semua hal di atas harus dapat digunakan untuk mengetahui bagaimana beberapa baterai Ah lainnya dan panel Wattage lainnya akan bekerja pada bulan tertentu.

NB: meskipun baterai Anda dalam siklus yang dalam, isi daya baterai sebelum siklusnya dalam. Seumur hidup akan meningkat. Pengisi daya surya juga akan membantu ini.

Saran menggunakan zener karena perlindungan tegangan lebih baik, tetapi Anda dapat dengan mudah membangun perangkat cutoff jauh lebih tajam jika diinginkan. Regulator shunt TL431, 4 resistor dan P Channel MOSFET atau transistor PNP akan membuat regulator penjepit dari tegangan yang dapat dirancang, sebanyak disipasi yang dimungkinkan oleh transistor dan tegangan "lutut" yang sangat tajam. Lebih lanjut tentang itu jika diinginkan.

Saya akan sangat tertarik mengetahui:

Ah peringkat masing-masing baterai?
Per watt panel.
Jenis panel (silikon amorf atau kristal atau ...?)

Energi per pembukaan?
Motor yang mengoperasikan
Motor Wattage saat ini ?

Hanya perkiraan waktu - lihat asumsi di bawah.

Menganggap:

• 24V x 10 Ah.

• 80% kapasitas tersedia karena perlindungan deep-discharge.

• 3 x (pembukaan + penutupan) per hari. Ini memungkinkan 2 kali pada semua hari dan beberapa kali di akhir pekan dll.

• 30 detik membuka atau menutup waktu.

• 60 hari antara pengisian ulang

10 Ah x 80% = 8Ah.

Waktu pengoperasian per pengisian = 1/2 menit x 2 operasi x 3 per hari x 60 hari = 180 menit.
Katakan 200 menit.

Undian saat ini = 8 Ah x 60 menit / jam / 200 menit = 2.4A

2.4A x 24V ~ = 100 Watt atau ~~ = 1/8 motor HP

Energi per pembukaan ~~~ = 2,4A x 24V x 30 detik = ~ 1800 Watt-detik = 1800 Joule
= 0,5 Watt jam.

Cek kewarasan:

Kapasitas baterai = 8Ah x 24 V = ~ 200 Wh
Jadi aksi = 200 / 0,5 = 400
~ = 6 / hari
= 3 x (buka + tutup)
jadi cek kewarasan OK :-)

__________________

Informasi Gaisma untuk Oxford:

__________________________________________

Informasi pengguna:

Jawaban pengguna yang dihapus memberikan beberapa informasi tentang pengalaman 'dunia nyata' dengan produk yang sama atau serupa. Mereka berkata:

• Saya telah menggunakan panel surya 2x5W dengan regulator 5W untuk memberi daya pada pintu garasi Hormann saya sendiri. Panel surya dipasang di atap garasi datar. Baterai saya tetap terisi penuh selama bulan-bulan musim panas. Sebelum menginstal saya harus mengisi ulang setiap 2 bulan sebagai OP.

• Total biaya sekitar £ 40 menggunakan panel / regulator bersumber eBay, Perspex untuk pemasangan, dll. Layak untuk melakukannya sendiri