Заряджання електромобіля від сонця: як заряджати авто від сонячних панелей удома

Так: ви можете заряджати свій автомобіль електроенергією, яку виробляють сонячні панелі на даху вашого будинку. У мережевій (on-grid) сонячній системі панелі живлять електромережу будинку; оскільки ваш домашній зарядний пристрій під’єднаний до тієї ж мережі, значну частину заряджання, розпочатого під час сонячної генерації, покриває безпосередньо сонце. У цьому довіднику ми простою мовою пояснюємо, як працює система, скільки потрібно панелей на прикладі розрахунку та які функції зарядного пристрою найефективніше працюють із сонячною енергією.

Ідея заряджати авто від сонця поєднує дві інвестиції (дахову сонячну електростанцію та домашню зарядну станцію) заради однієї мети: знизити вартість енергії на кілометр і живити автомобіль електроенергією власного виробництва. Почнімо з важливого уточнення: Bemis є виробником зарядних пристроїв для електромобілів; сонячні панелі та інвертори належать до окремої групи обладнання, і їх проєктує ваша компанія із сонячної енергетики. Добра новина в тому, що будь-яка правильно налаштована домашня зарядна станція безпроблемно працює разом із сонячною системою.

Як працює заряджання електромобіля від сонячних панелей?

Переважна більшість домашніх сонячних систем під’єднані до мережі, тобто працюють у режимі on-grid. Панелі виробляють із сонячного світла постійний струм (DC); інвертор перетворює його на змінний струм (AC), який використовується в будинку, і подає на головний електрощит. Відтоді вироблена енергія живить той прилад, що працює в цей момент (холодильник, кондиціонер і, звісно, зарядний пристрій електромобіля). Якщо генерація менша за споживання, різниця добирається з мережі; якщо більша, надлишок віддається в мережу. Увесь цей процес відбувається автоматично: розпочинаючи заряджання, вам не потрібно думати, яке джерело використовується у фоновому режимі.

У цій схемі роль зарядного пристрою чітка: настінна зарядна станція (wallbox) під’єднується до електрощита будинку й безпечно передає енергію зі щита до автомобіля. Те, звідки в цей момент надходить енергія, з панелей чи з мережі, не змінює роботи зарядного пристрою, тож шукати «спеціальний сонячний зарядний пристрій» не потрібно. Гібридний інвертор, який використовують у системах з акумуляторним накопичувачем, теж не змінює цієї логіки: гібридний інвертор керує панелями та акумулятором і живить електрощит будинку, а домашній зарядний пристрій так само працює через щит. Частку, яку покриває сонце, насправді збільшують дві речі: заряджання в години високої генерації та можливість регулювати струм заряджання відповідно до генерації.

• Панелі виробляють DC → інвертор перетворює його на AC → головний щит живить і будинок, і зарядний пристрій.
• Якщо сонця достатньо, заряджання відбувається переважно від панелей; якщо ні, нестачу добирає мережа: заряджання ніколи не переривається.
• Настінна зарядна станція працює незалежно від марки панелей та інвертора; спеціальна «сонячна версія» зарядного пристрою не потрібна.
• Підключення до щита та монтаж у будь-якому разі має виконувати кваліфікований електромонтажник.

Скільки панелей і скільки кВт потрібно? Умовний приклад розрахунку

Відповідь залежить від споживання вашого автомобіля та того, скільки кілометрів ви проїжджаєте щодня. Почнімо з поширеного припущення: електромобіль на 100 кілометрів споживає приблизно 15-20 кВт·год енергії. За цим припущенням добова потреба в енергії водія, який проїжджає в середньому 40 км на день, становить близько 6-8 кВт·год; якщо додати приблизно 10 % втрат під час заряджання, таке використання покриває генерація приблизно 7-9 кВт·год на день.

Для панелей теж візьмемо умовне середнє значення: припустімо, що 1 кВтп встановленої потужності в умовах Туреччини виробляє в середньому 3,5-4,5 кВт·год на день (значення помітно змінюється залежно від регіону, пори року, орієнтації даху та затінення; ці цифри наведено лише для загального уявлення). Поєднавши ці два припущення, отримуємо таку таблицю:

Важливі дві примітки. По-перше, цей розрахунок показує лише частку автомобіля; потужність для власного споживання будинку (побутова техніка, освітлення, кондиціонер) планується окремо. По-друге, генерація сезонна: система, яка влітку перевищує добову ціль, узимку може до неї не дотягувати. Реальний розрахунок системи уточнюється під час огляду, який проведе ваша компанія із сонячної енергетики з урахуванням площі даху, орієнтації, кута нахилу та профілю споживання. Використовуйте ці значення як попереднє уявлення, а інвестиційне рішення ухвалюйте на основі огляду.

Який зарядний пристрій підходить для сонячної енергії?

Технічно будь-яка домашня зарядна станція AC з роз’ємом Type 2 працює в будинку із сонячною електростанцією. Проте на ефективність впливає така функція: можливість регулювати струм заряджання (а отже, і потужність). Сонячна генерація постійно змінюється протягом дня: опівдні досягає піку, а вранці та ввечері знижується. Коли ви можете перевести потужність заряджання на нижчий ступінь, споживана пристроєм потужність наближається до генерації, і більша частина заряджання покривається панелями, а не мережею. А в години, коли генерації багато, ви підвищуєте ступінь і швидше передаєте сонячну енергію в автомобіль.

Bemis Charger Plus 2 і Charger Pro 2 пропонують саме таку гнучкість: рівень потужності регулюється в межах 4-7-11-22 кВт (6-10-16-32 А). Інтелектуальний алгоритм заряджання Plus 2 автоматично підлаштовується під максимальний струм, який приймає автомобіль; функція автоматичного запуску заряджання сама відновлює заряджання після повернення електропостачання. Pro 2 додає до цього розширене керування навантаженням (DLM), підтримку OCPP 1.6 та авторизацію користувачів; у моделях із підключенням через мобільний застосунок доступні дистанційне вмикання-вимикання, таймер і перегляд історії заряджання. Обидві моделі можна встановлювати просто неба: клас захисту корпусу в Charger Plus 2 становить IP66, у Charger Pro 2 – IP65.

Чому динамічне балансування навантаження вигідне в будинку із сонячною електростанцією?

Балансування навантаження (DLM) відстежує загальне споживання будинку й автоматично регулює потужність заряджання відповідно до безпечної межі електромережі. У будинку із сонячною електростанцією це на практиці означає таке: опівдні, коли генерація висока, а потужні прилади не працюють, заряджання йде з високою потужністю; коли вмикаються такі навантаження, як духовка чи кондиціонер, заряджання автоматично зменшується, а коли навантаження спадає, знову зростає. Так захищається головний автомат, а години високої генерації використовуються найефективніше без перевантаження мережі. Простий і дієвий спосіб збільшити частку сонячної енергії – запланувати заряджання за допомогою таймера на полуденний період пікової генерації.

Для тих, хто не хоче стаціонарного монтажу або має друге місце, наприклад дачу чи літній будинок із сонячною електростанцією, практичною альтернативою є Bemis Pro Mobile 2: у цьому портативному трифазному зарядному пристрої потужністю 11-22 кВт струм регулюється в мобільному застосунку або кнопкою на пристрої за 6 ступенями (6/10/16/20/25/32 А). Нижчі ступені допомагають покривати значну частину заряджання від сонця навіть у невеликих сонячних системах з обмеженою генерацією. Клас захисту IP65 і робочий діапазон -30°C / +55°C дають змогу використовувати пристрій просто неба цілий рік; у комплекті є сумка для перенесення та адаптер-перехідник на однофазну вилку.

Як відбувається заряджання вночі та в похмурі дні?

Найбільша зручність системи on-grid – безперервність: коли сонця бракує, нестача автоматично добирається з мережі без жодних ваших дій. Під час нічного заряджання енергія повністю надходить із мережі; у похмурі дні генерація знижується, але не падає до нуля: панелі й далі дають менший внесок, а решту бере на себе мережа. Заряджання автомобіля за жодного сценарію не залишиться незавершеним. Якщо ваш тариф на електроенергію вигідніший у нічні години, за допомогою таймера на зарядному пристрої ви можете запланувати заряджання на ніч і так керувати вартістю годин без сонця.

Системи з акумуляторним накопичувачем (з гібридним інвертором) зберігають надлишок енергії, виробленої вдень, і віддають його ввечері; ця енергія насамперед зменшує власне споживання будинку. Оскільки акумулятор автомобіля значно більший за домашні накопичувачі, у більшості установок нереалістично повністю покрити нічне заряджання автомобіля від домашнього акумулятора, тому накопичувач слід розглядати як підтримку, а не як джерело повного заряджання авто. Отже, найефективніша схема така: за можливості планувати заряджання на сонячні години, регулювати струм відповідно до генерації та добирати решту потреби з мережі за нічним тарифом.

Bemis виробляє зарядні станції AC для дому та бізнесу, спираючись на досвід Bemis Teknik Elektrik, яка з 1994 року веде виробництво на власному заводі в Бурсі (Туреччина). Після того як ваша компанія із сонячної енергетики спроєктує панелі та інвертор, частину заряджання ви можете доповнити моделями з регульованим струмом Charger Plus 2, Charger Pro 2 або портативним Pro Mobile 2. Щоб визначити, яка модель вам підходить, зв’яжіться з нами через сторінку «Контакти».