Průvodce GSIKE: návrh samostatného systému 4 kW 24 V

Nejprve sepište spotřebiče, které budete napájet, a jejich denní spotřebu ve Wh. Od toho se odvíjí celý výpočet.

Při sestavování seznamu buďte pečliví. Nnezapomeňte na spotřebiče v pohotovostním režimu: internetový router, nabíječky, televize v pohotovostním režimu. Zdají se zanedbatelné, ale dohromady spotřebují 50 až 100 Wh denně. Pokud na ně zapomenete, systém bude mít příliš malou rezervu a baterie se vybije dříve, než se očekává.

Dále zvažte roční období. V létě je více slunce a panely vyrábějí více energie, ale používáte více spotřebičů (ventilátor, lednice, která má více práce). V zimě je méně slunce, ale bez klimatizace spotřebujete méně. Navrhněte systém pro průměrný den, ne pro ten nejlepší ani nejhorší.

Při umístění panelů záleží na sklonu a orientaci. Střecha orientovaná přímo na jih se správným sklonem zajistí maximální výkon; pokud jsou panely na zemi nebo částečně zastíněné, budete potřebovat větší plochu, abyste dosáhli stejné výroby.

NNezapomeňte na ochranu. Solární pole může za plného slunce vyrábět vysoké napětí, proto potřebujete pojistky a přepěťovou ochranu na straně DC, co nejblíže panelům a baterii.

Při výběru průřezu kabelů počítejte s rezervou do budoucna. Pokud dnes použijete kabel o průřezu 25 mm² a za rok budete chtít přidat panely, možná budete muset kabely vést znovu. Proto doporučujeme zvolit průřez o jednu velikost větší, než je aktuální minimum.

A pokud žijete v oblasti s bouřkami, nainstalujte přepěťovou ochranu také na výstup AC a zkontrolujte uzemnění, které je pro bezpečnost systému klíčové.

Než se čehokoli dotknete, připomeňme si základní veličiny. Panel s výkonem 400 W dodává napětí naprázdno přibližně 40 V a za standardních podmínek proud asi 10 A. Pokud zapojíte tři panely do série, napětí se sčítá (120 V) a proud zůstává stejný; pokud je zapojíte paralelně, proud se ztrojnásobí a napětí zůstane stejné. MPPT regulátor GSIKE pracuje v rozsahu 60 až 500 V DC, takže se do něj bez problémů vejdou série 2 až 12 panelů s výkonem 400 W.

LNejčastější chybou je zaměňovat napětí panelu a napětí baterie. Panely vyrábějí stejnosměrné napětí od několika desítek až po několik set voltů; baterie má 24 V. Regulátor MPPT tento rozdíl řeší: odebírá energii z panelu při optimálním napětí a dodává ji do baterie při 28,8 V. Proto můžete bezpečně zapojit panely s vysokým napětím do série.

Další častou chybou je dimenzovat baterii podle energie (Wh) a zapomenout na proud (A). GSIKE s výkonem 4200 W při napětí 24 V vyžaduje na bateriovém bloku trvalý proud přibližně 175–200 A. Pokud vaše 100Ah baterie zvládá jen trvalý vybíjecí proud 50 A, ochrana ji odpojí a střídač se vypne. Potřebujete LiFePO4 baterii 24 V, která tento proud zvládne, nejen hledanou kapacitu ve Wh.

Pojistky: na kladný pól baterie umístěte co nejblíže ke svorce stejnosměrnou pojistku dimenzovanou na 1,25 až 1,5násobek maximálního proudu daného úseku. U systému s proudem 200 A to znamená pojistku přibližně 250 A. Na straně panelů chrání pojistka stringu každou sérii. Jsou to levné součástky, které zabrání požáru, pokud se kabel roztřepí.

LStejnosměrný vypínač a proudový chránič nesmějí chybět. Výstup 230 V z měniče musí vést přes jistič, který vypne při přetížení, a proudový chránič, který chrání osoby. Jde o součásti, které instalatér montuje v rámci své práce, ale pokud si instalaci provádíte sami, nešetřete na nich kvůli úspoře nákladů.

Zamysleme se nad vlastní spotřebou. Počet ekvivalentních hodin slunečního svitu za den násobí výkon vašeho solárního pole. V kontinentální Francii můžete počítat se 4–5 hodinami plného slunečního svitu v létě a 2–3 v zimě. Pole o výkonu 3000 Wp při 4 hodinách plného slunečního svitu a celkové účinnosti 80 % vyrobí v létě přibližně 9,6 kWh denně. Právě toto číslo musíte porovnat se svou spotřebou.

A pokud jde o baterii, řiďte se pravidlem 80 %. Baterie LiFePO4 lze běžně vybíjet až na 80 % jejich využitelné kapacity, aniž by se opotřebovávaly. Baterie s kapacitou 100 Ah při napětí 25,6 V uchovává 2560 Wh; využitelných je přibližně 2048 Wh. To můžete v noci spotřebovat bez obav. Pokud dimenzujete systém na jeden den autonomie, tuto hodnotu zdvojnásobte nebo ztrojnásobte.

Poznámka k orientaci: na severní polokouli panely směřují přímo na jih a mají sklon blízký zeměpisné šířce daného místa. Ve Francii je dobrá volba sklon mezi 30 a 45 stupni. Pokud je umístíte naplocho nebo směrem na východ, výroba klesne a budete potřebovat větší plochu, abyste dosáhli stejného výkonu.

A pokud máte částečné zastínění stromy nebo komíny, zastíněný panel sníží výkon celé řady. V takovém případě je lepší rozdělit pole do kratších řad nebo zvolit optimizéry pro jednotlivé panely. U malé instalace často stačí panely přemístit, aby na ně během poledních hodin dopadalo přímé slunce.

Uveďme si čísla na velmi běžném příkladu: venkovská kůlna, ve které se používá LED osvětlení (20 Wh/den), malá lednice (150 Wh/den), router (50 Wh/den), nabíječky mobilu a počítače (80 Wh/den) a tlakové čerpadlo, které běží 10 minut denně (30 Wh/den). Celkem: přibližně 330 Wh denně. Při 4 hodinách plného slunečního svitu vyrobí pole o výkonu 1200 Wp asi 3,8 kWh denně, tedy více, než je potřeba; baterie s kapacitou 50–60 Ah při 24 V vystačí na noc.

Stejnosměrné vedení mezi baterií a měničem je místo, kde při chybě dochází k největším energetickým ztrátám. Při 24 V je proud vysoký: 4200 W při 24 V je přibližně 175 A. Pokud zvolíte příliš tenký kabel, zahřívá se a dochází k úbytku napětí, takže se měnič přepne do režimu podpětí. Proto tabulka průřezů uvádí hodnoty od 25 mm² (krátká vzdálenost) do 50 mm² (dlouhá vzdálenost). Tady nešetřete: měď je levná ve srovnání s odstávkou.

Kabeláž panelů pracuje s vysokým napětím a nízkým proudem, takže pro řady určité délky stačí solární kabely o průřezu 4 mm². Průřez tu není tak kritický; důležité je použít venkovní solární kabel s konektory MC4 a nespojovat kabely běžným instalačním kabelem.

A ještě k pojistce baterie, to zdůrazňujeme: patří na kladný pól, do 20 cm od svorky, a měla by být dimenzovaná na 1,25–1,5násobek maximálního proudu. Pokud se kabel dotkne karoserie vozidla nebo plechu skříňky, pojistka se přepálí a zabrání zkratu. Je to nejlevnější a nejdůležitější součást celé instalace.

Teď mysleme na zimu. Ve Francii klesá v prosinci počet hodin s nejvyšším slunečním svitem na 2–3. Pole, které v létě vyrobí 10 kWh denně, jich v zimě vyrobí 4–5. Proto dimenzujte pole podle nejhoršího čtvrtletí, ne toho nejlepšího. Pokud ho dimenzujete na červenec, v únoru vám bude výkon tak akorát; pokud na listopad, v létě vám zbude přebytečná energie, kterou můžete využít k dalšímu nabíjení.

A co výdrž: kolik nocí chcete zvládnout bez slunce? Pokud dimenzujete na jednu noc, stačí baterie s kapacitou 100 Ah; pokud chcete vydržet tři po sobě jdoucí zamračené dny, potřebujete 200–300 Ah. V zahradním domku, který využíváte o víkendech, často stačí jedna noc; v trvale obývaném domě vynásobte denní spotřebu třemi, abyste měli jistotu.

Na závěr jedna rada od instalatéra: nejdřív si vše naplánujte. Nakreslete si, kam přijdou panely, kam střídač, kam baterie a kudy povedou kabely. Díky plánu nebudete muset vést kabely tam, kam jste nechtěli, ani zjistit, že vzdálenost mezi baterií a střídačem je 6 m místo plánovaných 2 m. Dvakrát měř, jednou řež.

Uveďme druhý příklad, tentokrát pro zahradní dílnu s o něco vyšší spotřebou. Předpokládejme, že dílna používá zářivku (40 Wh), malou svářečku, která pracuje 20 minut denně (200 Wh), kompresor, který se občas spouští (150 Wh), a nabíječky nářadí (100 Wh). Celkem přibližně 490 Wh denně. V tomto případě doporučujeme pole o výkonu 2000–2500 Wp (5–6 panelů po 400 W) a baterii s kapacitou 60–80 Ah při napětí 24 V. GSIKE bez problémů napájí oba AC výstupy.

Častou chybou je dimenzovat baterii podle špičkového výkonu místo podle energie. Špičkový výkon dodává při spuštění střídač a bateriová sestava; energie je to, co vám vydrží přes noc. Potřebujete obojí: bateriovou sestavu, která zvládne proud 175 A, a navíc kapacitu v Ah, která zajistí požadovanou výdrž. Baterie s kapacitou 100 Ah, která umožňuje vybíjecí proud pouze 50 A, se pro střídač s výkonem 4200 W nehodí.

Další věc, na kterou se zapomíná, je úbytek napětí v kabeláži panelů. I při práci s vysokým napětím ztrácí dlouhý a tenký kabel trochu napětí. U dlouhých řad používejte solární kabel o průřezu 4 mm² a bez výpočtu průřezu nepřekračujte 15–20 m na jeden string. Pokud je instalace velmi rozsáhlá, změřte úbytek a podle toho upravte průřez.

A ještě stejnosměrný vypínač. Mezi panely a střídačem by měl být odpojovač DC, který umožní odpojit solární pole, aniž byste museli lézt na střechu a zakrývat panely. Je to levná součástka, díky níž je údržba mnohem bezpečnější. Na straně AC ochranu doplňuje jistič a proudový chránič.

Na závěr nejčastější otázka: Co když překročím výkon panelů? GSIKE umožňuje maximální výkon přibližně 6200 W. Pokud nainstalujete 7000 W, MPPT jednoduše nedokáže zachytit více, než kolik umožňuje; nerozbije se, ale platíte za panely, jejichž výkon nevyužijete. Proto doporučujeme zůstat pod limitem, nikoli ho překračovat.

Ještě jeden praktický výpočet. Předpokládejme, že dimenzujete systém na spotřebu 500 Wh denně. Při 4 hodinách špičkového slunečního svitu a účinnosti 80 % potřebujete pole o výkonu 500 / (4 × 0,8) ≈ 156 Wp... To se zdá málo, ale nezapomeňte, že tento výpočet platí pro slunečný den. Pokud systém dimenzujete na zimu, kdy jsou 2,5 hodiny špičkového slunečního svitu, stejná spotřeba vyžaduje 500 / (2,5 × 0,8) ≈ 250 Wp. A pokud chcete mít rezervu, výkon zdvojnásobte. Proto i malá kůlna nakonec používá 1500–2000 Wp, nikoli 300 Wp.

A poslední rada ohledně baterie: nekupujte kapacitu podle toho, kolik si myslíte, že spotřebujete, ale podle toho, co naměříte. Pokud můžete, nejprve sestavte systém GSIKE bez baterie, dva týdny sledujte údaje v aplikaci a na základě skutečné spotřeby pak objednejte baterii. Je to mnohem lepší než objednávat naslepo a pak zjistit, že je kapacita příliš malá nebo zbytečně velká.

A pokud někdy zpochybníte výpočty, požádejte o jejich kontrolu. Kvalifikovaný instalatér si za rychlé zkontrolování vašeho plánu a průřezů kabelů účtuje jen málo. Tato hodina kontroly vás uchrání před chybou v dimenzování, která by mohla stát několik set eur. Elektřina o napětí 24 V a 500 V DC neodpouští výpočty od oka. L

Na závěr průvodce doporučujeme následující pořadí nákupu. Nejprve střídač GSIKE 4200 W. Poté 3–6 panelů s výkonem 400 W podle vaší denní spotřeby. Za třetí komunikační baterii LiFePO4 24 V o kapacitě, kterou jste si vypočítali. Za čtvrté pojistky, odpínače a kabely. V tomto pořadí nenakoupíte příliš mnoho ani příliš málo a pokud si to cestou rozmyslíte, budete mít prostor vše upravit.

A nezapomeňte, že tento průvodce je výchozím bodem, nikoli pevně daným receptem. Každá střecha, každá spotřeba i každý rozpočet jsou jiné. Pokud při výpočtech vyjde mezilehlá hodnota, zaokrouhlete u panelů a baterie nahoru: lepší je mít trochu navíc než málo. Díky GSIKE v sestavě vám limit 6200 W panelů ponechává dostatečnou rezervu pro rozšíření bez výměny střídače.

Až budete mít čísla, poslouží vám kompletní technický list GSIKE 4200 W jako reference pro ověření, že vypočítaná bateriová sestava 24 V a pole panelů vyhovují limitům zařízení. A pokud vás při instalaci napadne nějaká otázka, náš tým podpory ve francouzštině vám pomůže.

Dimenzování instalace nakonec není nic jiného než provést tři výpočty: denní spotřeba, špičkové hodiny slunečního svitu a účinnost celé sestavy. S těmito údaji a tabulkou v tomto článku máte vše podstatné pro objednání GSIKE 4200 W a odpovídajících komponentů, aniž byste nakoupili příliš mnoho nebo měli příliš malou rezervu.

Pokud si nejste jisti průřezem kabelu nebo velikostí pole panelů, rozhodující je technický list GSIKE 4,2 kW. Náš tým podpory ve francouzštině vám zodpoví otázky ohledně dimenzování před nákupem i po něm, bez příplatku.

Kolik solárních panelů je potřeba

Denní spotřeba Doporučený výkon panelů Počet panelů 400 W Očekávaná výroba 200 Wh 800–1200 W 2–3 2,4–3,6 kWh/den 500 Wh 1500–2000 W 4–5 4,5–6 kWh/den 1000 Wh 2500–3500 W 6–9 7,5–10,5 kWh/den 2000 Wh 4000–5000 W 10–12 12–15 kWh/den

U GSIKE 4200 W je limit solárního výkonu přibližně 6200 W. To znamená, že můžete připojit až 15–16 panelů po 400 W, i když v praxi je lepší začít s menším fotovoltaickým polem.

Jakou baterii potřebujete

Kapacita baterie závisí na tom, kolik energie chcete mít v noci. Obecně platí, že využitelná kapacita by měla odpovídat dvou- až trojnásobku denní spotřeby.

Denní spotřeba Doporučená kapacita Příklad pro 24 V Typ 200 Wh 400–600 Wh 24 V / 20–25 Ah lithium 500 Wh 1000–1500 Wh 24 V / 40–60 Ah lithium 1000 Wh 2000–3000 Wh 24 V / 80–120 Ah lithium

Průřez kabelů

Vzdálenost mezi baterií a měničem Doporučený průřez Max. ztráty do 2 m 25 mm² <1 % 2–4 m 35 mm² <2 % 4–6 m 50 mm² <2 %

Konkrétní příklad — dimenzování systému pro kůlnu

Představme si kůlnu s denní spotřebou 220 Wh. Doporučujeme:

Jde o konzervativní příklad: systém má dostatečný výkon pro osvětlení, lednici, nabíječky a menší spotřebič a ponechává prostor pro přidání pátého panelu příští rok. Pokud kůlnu využíváte jen o víkendech, můžete se obejít i bez baterie a pracovat za plného slunce; pokud ji používáte denně, baterie 50 Ah vám zajistí energii na jednu noc.

Závěrečný verdikt

Závěrečný verdikt: Pro samostatný systém s GSIKE 4200 W 24 V doporučujeme začít se 4–8 panely po 400 W a baterií 24 V / 50–100 Ah. Můžete začít bez baterie a bateriovou sestavu doplnit, až ji budete potřebovat.

Závěrečný verdikt

Časté dotazy

Zdroje a referenční data

1. Produktový list GSIKE G4200EU24V 4,2kW 24V (189,99 EUR, doprava zdarma ve Francii) — https://gesike.com/fr-fr/products/gsike-4-2kw-24v-onduleur-hybride-mppt-120a-wifi-off-grid-france
2. EASUN 4kW 24V, doporučený obchod v EU — https://eu.easunpower.com/
3. Průvodce MPPT 120A a rozsahem 60–500 VDC — technická reference — https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_charge_controller
4. Baterie LiFePO4 24V a DC sběrnice — referenční zapojení — https://en.wikipedia.org/wiki/Deep-cycle_battery

Průvodci a srovnání