Идея заряжать электромобиль напрямую от солнца имеет определенную привлекательность. Никакой электросети, никаких счетов за электричество — только чистая энергия, поступающая прямо в автомобиль. Звучит почти слишком просто. И в некотором смысле так и есть. Изучив несколько различных вариантов — от небольших портативных устройств до полноценных домашних установок — можно сказать, что реальность оказывается немного сложнее, чем иногда пытаются представить маркетологи.
Тем не менее, зарядка от солнечной энергии — это вполне реальная вещь. Она действительно работает. Но то, как именно она работает и целесообразно ли её использование в конкретной ситуации, зависит от нескольких ключевых факторов.
Здесь мы рассмотрим, что такое зарядное устройство для электромобилей на солнечной энергии что это на самом деле такое и как устроена вся система в целом.
Что на самом деле представляет собой зарядное устройство для электромобилей на солнечной энергии
Существует распространенное заблуждение, что зарядное устройство для электромобилей на солнечной энергии представляет собой отдельное устройство — вроде обычного зарядного устройства с присоединенной солнечной панелью. На самом деле это не так. На самом деле это целая система. Солнечные панели генерируют постоянный ток. Этот ток куда-то поступает. Затем происходит зарядка автомобиля.
Основные конфигурации
Существует три основных варианта настройки, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.
| Настройка | Как это работает | Лучшее для |
|---|---|---|
| Солнечная система, подключенная к сети, + зарядное устройство для электромобилей | Солнечные панели обеспечивают дом электроэнергией; автомобиль заряжается от электросети; система нетто-учёта компенсирует расходы | Владельцы жилья, которые хотят снизить расходы на электроэнергию без лишних сложностей |
| Солнечная батарея + аккумулятор + зарядное устройство | Солнечные панели заряжают аккумулятор; автомобиль заряжается от аккумулятора (а также от электросети в качестве резервного источника питания) | Дома, не подключенные к электросети, или те, кто хочет заряжать устройства исключительно за счет солнечной энергии |
| Портативное солнечное зарядное устройство | Небольшие солнечные панели питают портативный аккумуляторный блок, который затем заряжает автомобиль | Использование в экстренных ситуациях, кемпинг, очень медленная зарядка |
Большинство людей, говорящих о зарядном устройстве для электромобилей на солнечной энергии, на самом деле имеют в виду первый вариант — подключенную к электросети солнечную систему с зарядным устройством для электромобилей. Автомобиль не питается напрямую от панелей непосредственно в момент зарядки, но в течение года количество выработанной солнечной энергии равняется или превышает количество энергии, потребляемой автомобилем. Это учетный подход, но он работает.
Как работает зарядное устройство для электромобилей на солнечной энергии: пошаговое руководство
Давайте рассмотрим типичную домашнюю систему. Солнечный свет попадает на солнечные панели, установленные на крыше. Панели генерируют постоянный ток. Инвертор преобразует этот постоянный ток в переменный (поскольку в доме и в большинстве зарядных устройств используется переменный ток). Этот переменный ток поступает в распределительный щит дома. Оттуда он может питать освещение, бытовую технику или — когда автомобиль подключен к розетке — зарядное устройство для электромобилей уровня 2.
Роль системы нетто-учёта
И вот тут дело становится интересным. Когда светит солнце, а автомобиль находится вне дома, солнечные панели по-прежнему вырабатывают электроэнергию. Этот избыток возвращается в сеть. Счетчик электроэнергии вращается в обратную сторону (в переносном смысле, во всяком случае), накапливая кредиты. Позже той же ночью, когда автомобиль подключён к розетке и заряжается, дом потребляет электроэнергию из сети. Но эти кредиты компенсируют расходы. Автомобиль фактически работает на солнечной энергии, просто не в режиме реального времени.
С точки зрения наблюдения, это наиболее практичный подход для большинства домовладельцев. Он не требует использования батареек. Он позволяет учитывать график работы (автомобиль находится у офиса в часы максимальной солнечной активности). И это самый недорогой способ обеспечить зарядку “за счет солнечной энергии”.
Подход на основе батарей
Тем, кто хочет, чтобы автомобиль заряжался непосредственно от солнца — без подключения к электросети, — потребуются аккумуляторы. Днем солнечные панели заряжают аккумуляторную батарею. Вечером, когда автомобиль находится дома, аккумулятор разряжается в Зарядная станция постоянного тока (или, что чаще встречается, зарядное устройство 2-го уровня через инвертор). Автомобиль никогда не подключается к электросети.
Компромисс заключается в стоимости. Аккумуляторы увеличивают стоимость системы на тысячи долларов. Для большинства людей с финансовой точки зрения более целесообразно использовать систему с подключением к электросети и учетом чистой энергии. Однако для домов, не подключенных к электросети, или для тех, кто хочет обеспечить резервное электроснабжение на случай отключений, аккумуляторы — это идеальное решение.
Может ли портативное зарядное устройство работать от солнечной энергии?
Да, но с некоторыми оговорками. Есть небольшие, портативное зарядное устройство устройства, оснащённые раскладными солнечными панелями и встроенным аккумулятором. По сути, это гигантские портативные зарядные устройства с солнечным питанием. Достаточно подключить автомобиль, и заряд аккумулятора поступает в автомобиль.
Однако на самом деле портативные солнечные зарядные устройства работают медленно. Типичная портативная солнечная установка при идеальном солнечном освещении может генерировать 200–400 ватт. Это позволяет увеличить запас хода примерно на 2–4 мили за час прямого солнечного света. Для ночного похода, когда автомобиль стоит на месте несколько дней, это подходит. А для повседневной езды — вряд ли.
Как показывает практика, эти портативные солнечные зарядные устройства лучше всего рассматривать как средство на случай чрезвычайных ситуаций или для отдыха. Они не могут заменить домашнее зарядное устройство. Однако для тех, кто отдыхает вдали от цивилизации или ищет надежный резервный источник питания, не зависящий от электросети, они вполне пригодятся.
Что нужно для установки домашней зарядной станции для электромобилей на солнечной энергии
Для создания системы требуется несколько компонентов. Не все из них дорогие, но они должны работать слаженно.
Список компонентов
1. Солнечные панели: их мощность рассчитывается исходя из годового энергопотребления автомобиля. Типичный электромобиль потребляет 3 000–5 000 кВт·ч в год, что требует установки солнечных панелей мощностью около 3–5 кВт (10–15 панелей, в зависимости от их эффективности).
2. Инвертор: преобразует постоянный ток от солнечных панелей в переменный ток для дома и зарядного устройства. Чаще всего используются струнные инверторы; микроинверторы — ещё один вариант.
3. Зарядное устройство для электромобилей: стандартное зарядное устройство уровня 2 (7–11 кВт). Ничего особенного не требуется — подойдет любое качественное зарядное устройство.
4. Монтаж и прокладка кабелей: багажники на крышу, кабелепроводы, разъединители.
5. Дополнительная батарея: для работы в автономном режиме или оптимизации потребления в зависимости от времени суток.
Рекомендации по выбору размера
Распространенной ошибкой является выбор солнечной батареи недостаточной мощности. Электромобиль значительно увеличивает потребность в электроэнергии. Дом, в котором до появления электромобиля потреблялось 10 000 кВт·ч в год, после его приобретения может потребовать увеличения мощности солнечной батареи на 50%. Это значение можно рассчитать, учитывая эффективность автомобиля (миль на кВт·ч) и годовой пробег.
Приблизительные расчёты: 12 000 миль в год, поделенные на 3 мили на 1 кВт·ч, равны 4 000 кВт·ч. При цене $0,15 за 1 кВт·ч расходы на электроэнергию составят $600 в год. Солнечные панели, вырабатывающие 4 000 кВт·ч в год, могут стоить $8 000–12 000 до учёта льгот. Срок окупаемости составляет 10–15 лет в зависимости от местных тарифов на электроэнергию и льгот на установку солнечных панелей.
Практические аспекты
Несколько моментов, о которых стоит знать, прежде чем приступить к делу.
На скорость зарядки это не влияет
Автомобиль не знает и не заботится о том, откуда поступает электроэнергия — от солнечных панелей или из электросети. Зарядное устройство уровня 2 обеспечивает одинаковую мощность в обоих случаях. Без потери скорости. Без специальных адаптеров. Просто подключите — и всё работает.
Время суток имеет значение
Без аккумуляторов автомобиль заряжается быстрее всего при солнечном свете — если днём он находится дома. Для тех, кто работает вне дома, это означает, что автомобиль заряжается ночью от электросети, а накопленные днём «солнечные кредиты» компенсируют расходы. С финансовой точки зрения это выгодно, но автомобиль не работает буквально на солнечном свете.
Для пенсионеров, удаленных работников или всех, у кого автомобиль днём стоит у дома, солнечный переключатель (устройство, которое автоматически направляет избыточную солнечную энергию в автомобиль) позволяет заряжать автомобиль напрямую в режиме реального времени.
Помощь в получении льгот
Федеральные налоговые льготы в США покрывают 30% стоимости солнечных систем. Некоторые штаты и энергетические компании предлагают собственные льготы. Установка зарядных устройств для электромобилей также может подпадать под эти льготы. Чистая стоимость после учета льгот может оказаться значительно ниже цены, указанной на ценнике.
Часто задаваемые вопросы
Нужно ли использовать специальное зарядное устройство? Нет. Подойдет любое стандартное зарядное устройство для электромобилей уровня 2. Работа солнечной батареи происходит на более раннем этапе.
Может ли зарядное устройство для электромобилей, работающее на солнечной энергии, функционировать во время отключения электроэнергии? Только в том случае, если система оснащена аккумуляторами и рассчитана на автономный режим работы (отключение от электросети). Большинство систем, подключенных к электросети, отключаются во время отключений электроэнергии из соображений безопасности.
Стоит ли это того? С финансовой точки зрения это зависит от местных тарифов на электроэнергию, уровня солнечной инсоляции и наличия льгот. В регионах с высокой стоимостью электроэнергии (Калифорния, Гавайи, некоторые регионы Европы) инвестиции в солнечные зарядные устройства окупаются быстрее. В регионах, где электроэнергия производится за счет угля или гидроэнергетики, расчеты сложнее.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Сколько солнечных панелей нужно для зарядки электромобиля?
Как правило, требуется 10–15 панелей (3–5 кВт) для покрытия среднегодового пробега в 12 000 миль. Точное количество зависит от КПД панелей, интенсивности солнечного излучения в данном регионе и эффективности автомобиля.
Можно ли использовать зарядное устройство для электромобилей на солнечных батареях без домашней аккумуляторной батареи?
Да. Наиболее распространённой схемой является подключение солнечной системы к электросети с использованием системы нетто-учёта. Автомобиль заряжается от электросети, но со временем затраты компенсируются за счёт кредитов, полученных за выработанную солнечную энергию.
Сколько времени занимает зарядка электромобиля с помощью портативных солнечных панелей?
Очень медленно. Небольшая портативная солнечная установка (200–400 ватт) обеспечивает увеличение запаса хода на 2–4 мили за каждый час пребывания под прямыми солнечными лучами. Она лучше всего подходит для экстренной подзарядки или кемпинга, но не для ежедневной зарядки.
