Průvodce GSIKE: dimenzování ostrovního systému 4 kW 24 V

Začněte seznamem spotřebičů, které budete napájet, a jejich denní spotřeby ve Wh. To je výchozí bod celého výpočtu.

Při sestavování seznamu buďte pečliví. Nezapomeňte na spotřebiče v pohotovostním režimu: router, nabíječky, televize v pohotovostním režimu. Zdají se jako maličkosti, ale dohromady spotřebují 50 až 100 Wh denně. Pokud je nezapočítáte, systém nebude mít dostatečnou kapacitu a baterie se vybije dříve, než očekáváte.

Dále myslete na sezónnost. V létě je více slunce a panely mají vyšší výkon, ale také používáte více spotřebičů (ventilátor, chladnička má větší spotřebu). V zimě je méně slunce, ale bez klimatizace spotřebujete méně. Dimenzujte systém podle průměrného dne, ne podle nejlepšího ani nejhoršího.

Při umístění panelů záleží na sklonu a orientaci. Jižně orientovaná střecha se správným sklonem zajistí maximální výkon; pokud jsou panely na zemi nebo částečně zastíněné, potřebujete větší plochu, abyste dosáhli stejné výroby.

Nezapomeňte na ochranu. Solární pole může při plném slunečním svitu generovat vysoké napětí, proto potřebujete pojistky a ochranu proti přepětí na DC straně, co nejblíže panelům a baterii.

Při výběru průřezu kabelů počítejte s rezervou do budoucna. Pokud dnes použijete 25 mm² a za rok budete chtít přidat další panely, možná budete muset kabely pokládat znovu. Proto doporučujeme zvolit průřez větší, než je současné minimum.

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

Než se do něčeho pustíte, je dobré připomenout si základní veličiny. Panel o výkonu 400 W má napětí naprázdno přibližně 40 V a za standardních podmínek proud přibližně 10 A. Pokud zapojíte tři panely do série, napětí se sčítá (120 V) a proud zůstává stejný; při zapojení tří panelů paralelně se proud ztrojnásobí a napětí zůstává stejné. MPPT regulátor GSIKE pracuje v rozsahu 60 až 500 V DC, takže řetězce se 2 až 12 panely o výkonu 400 W se do tohoto rozsahu bez problémů vejdou.

Nejčastější chybou je zaměňovat napětí panelu za napětí baterie. Panely vyrábějí stejnosměrné napětí v řádu desítek až stovek voltů; baterie má 24 V. O rozdíl se stará regulátor MPPT: odebírá energii z panelu při optimálním napětí a dodává ji do baterie při 28,8 V. Proto můžete zapojit vysokonapěťové panely do série, aniž byste ohrozili bateriovou banku.

Další častou chybou je dimenzovat baterii podle energie (Wh) a zapomenout na proud (A). GSIKE při výkonu 4200 W a napětí 24 V vyžaduje od bateriové banky trvalý proud přibližně 175–200 A. Pokud vaše baterie s kapacitou 100 Ah podporuje trvalé vybíjení pouze 50 A, zapne se ochrana a měnič se vypne. Potřebujete LiFePO4 baterii 24 V, která takový proud zvládne, nejen kapacitu ve Wh, kterou hledáte.

Pojistky: na kladný pól baterie, co nejblíže ke svorce, umístěte pojistku DC dimenzovanou na 1,25 až 1,5násobek maximálního proudu dané větve. V systému s proudem 200 A to znamená pojistku přibližně 250 A. Na straně panelů chrání pojistka stringu každý řetězec. Jsou to levné součástky, které zabrání požáru, když se prodře kabel.

Odpojovač AC a proudový chránič by také neměly chybět. Výstup 230 V z měniče musí vést přes jistič, který vypne při přetížení, a proudový chránič, který chrání osoby. Jsou to prvky, které montér instaluje automaticky, ale pokud systém montujete sami, nevynechávejte je kvůli úspoře.

Přemýšlejme o vlastní spotřebě. Počet ekvivalentních hodin slunečního svitu za den určuje násobek výkonu vašeho pole. Ve vnitrozemí Španělska můžete v létě počítat se 4–5 špičkovými hodinami a v zimě se 2–3. Pole o výkonu 3000 Wp při 4 špičkových hodinách a celkové účinnosti 80 % vyrobí v létě přibližně 9,6 kWh denně. To je hodnota, se kterou byste měli porovnat svou spotřebu.

U baterie se drž pravidla 80 %. Baterie LiFePO4 lze běžně vybíjet až na 80 % využitelné kapacity, aniž by se opotřebovávaly. Baterie s kapacitou 100 Ah a napětím 25,6 V uchovává 2560 Wh; využitelných je přibližně 2048 Wh. Tolik můžeš bez obav spotřebovat během noci. Pokud dimenzuješ systém na jeden den autonomie, tuto hodnotu zdvojnásob nebo ztrojnásob.

Poznámka k orientaci: na severní polokouli panely směřují k jihu a jejich sklon se blíží zeměpisné šířce daného místa. Ve Španělsku je vhodný sklon 30 až 45 stupňů. Pokud je umístíš naplocho nebo směrem na východ, výroba klesne a k jejímu dorovnání budeš potřebovat větší plochu.

Pokud máš částečný stín od stromů nebo komínů, zastíněný panel snižuje výkon celé série. V takovém případě je lepší rozdělit panely do kratších sérií nebo investovat do optimalizátorů pro jednotlivé panely. U malé instalace někdy stačí panely přemístit tak, aby na ně během poledních hodin dopadalo přímé slunce.

Kolik solárních panelů potřebuji

Denní spotřeba Doporučený výkon panelů Počet panelů po 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 činí maximální výkon solárních panelů přibližně 6200 W. To znamená, že můžeš připojit 15–16 panelů o výkonu 400 W, v praxi je ale lepší začít se skromnějším počtem panelů.

Jakou baterii potřebuji

Velikost baterie závisí na tom, kolik energie chceš mít k dispozici v noci. Obecně platí, že využitelná kapacita by měla odpovídat dvojnásobku až trojnásobku denní spotřeby.

Denní spotřeba Doporučená kapacita Příklad při 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 baterie–měniče Doporučený průřez Maximální ztráty do 2 m 25 mm² <1 % 2–4 m 35 mm² <2 % 4–6 m 50 mm² <2 %

Praktický příklad — dimenzování solárního systému pro kůlnu

Představ si kůlnu s denní spotřebou 220 Wh. Doporučujeme:

To je konzervativní příklad: vyrobí dostatek energie pro světla, lednici, nabíječky a nějaký malý spotřebič a nechává prostor pro přidání pátého panelu příští rok. Pokud kůlnu využíváš jen o víkendech, můžeš se obejít i bez baterie a fungovat za plného slunce; pokud ji používáš denně, baterie s kapacitou 50 Ah ti zajistí energii na jednu noc.

U většího domu se spotřebou 1000 Wh denně se doporučené parametry zvyšují: 6–9 panelů po 400 W (2500–3500 Wp) a baterie 80–120 Ah při 24 V. Tady už se vyplatí použít kabely o průřezu 35–50 mm² a počítat se dvěma oddělenými AC okruhy, které GSIKE nabízí ve standardní výbavě.

A pokud máš halu nebo dílnu se spotřebou 2000 Wh denně, výkon pole se zvýší na 4000–5000 Wp a kapacita baterie na 200 Ah nebo víc. Stále se vejdeš do limitu 6200 W zařízení GSIKE, ale už jde o projekt, u kterého se před nákupem vyplatí poradit s instalatérem.

Pojďme si to ukázat na typickém příkladu: chata na venkově, kde se používá LED osvětlení (20 Wh/den), malá lednice (150 Wh/den), router (50 Wh/den), nabíječky na mobil a notebook (80 Wh/den) a tlakové čerpadlo, které běží 10 minut denně (30 Wh/den). Celkem: asi 330 Wh denně. Při 4 hodinách špičkového slunečního svitu vyrobí pole o výkonu 1200 Wp zhruba 3,8 kWh denně, což bohatě stačí; baterie 50–60 Ah při 24 V pokryje spotřebu přes noc.

V kabeláži DC mezi baterií a střídačem dochází při chybné volbě k největším energetickým ztrátám. Při 24 V je proud vysoký: 4200 W při 24 V je přibližně 175 A. Pokud použiješ příliš tenký kabel, zahřívá se a dochází k poklesu napětí, takže střídač spustí alarm nízkého napětí. Proto tabulka průřezů sahá od 25 mm² (krátký kabel) po 50 mm² (dlouhý kabel). Tady nešetři: měď je levná ve srovnání s odstávkou.

Kabeláž panelů naopak pracuje s vysokým napětím a nízkým proudem, takže solární kabely o průřezu 4 mm² postačí pro sériové zapojení o určité délce. Průřez tu není tak kritický; důležité je použít vhodný solární kabel MC4 určený pro venkovní použití a nespojovat ho s běžným instalačním kabelem.

A pojistka baterie, znovu zdůrazňujeme: patří na kladný pól, méně než 20 cm od svorky, a její jmenovitý proud má být 1,25–1,5násobkem maximálního proudu. Pokud se kabel dotkne karoserie vozidla nebo rozvaděče a vznikne zkrat, pojistka se přepálí a zkratu zabrání. Je to nejlevnější a nejdůležitější součást celé instalace.

Zamysleme se teď nad zimou. Na Pyrenejském poloostrově klesá v prosinci počet hodin špičkového slunečního svitu na 2–3. Pole, které v létě vyrobí 10 kWh denně, vyrobí v zimě 4–5. Proto dimenzuj pole podle nejhoršího čtvrtletí, ne podle nejlepšího. Pokud ho dimenzuješ na červenec, v únoru budeš mít energie tak akorát; pokud ho dimenzuješ na listopad, v červenci budeš mít přebytek energie, který můžeš využít k dalšímu nabíjení.

A autonomie: kolik nocí chceš vydržet bez slunce? Pokud dimenzuješ na jednu noc, stačí baterie 100 Ah; pokud dimenzuješ na tři po sobě jdoucí zamračené dny, potřebuješ 200–300 Ah. Na chatě využívané o víkendech obvykle stačí jedna noc; v trvale obývaném domě pro klid počítej s trojnásobkem denní spotřeby.

Na závěr rada od instalatéra: začněte plánkem. Nakreslete, kam přijdou panely, měnič a baterie a kudy povedou kabely. Plánek vám ušetří práci s protahováním kabelů tam, kam jste nechtěli, a zabrání tomu, aby vzdálenost mezi baterií a měničem byla 6 m, když jste počítali se 2 m. Dvakrát měř, jednou řež.

Podívejme se na druhý příklad, tentokrát pro zahradnickou 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 na nářadí (100 Wh). Celkem přibližně 490 Wh denně. Zde doporučujeme pole o výkonu 2000–2500 Wp (5–6 panelů po 400 W) a baterii s kapacitou 60–80 Ah při 24 V. GSIKE bez problémů zvládne obě střídavé výstupní větve.

Častou chybou je dimenzovat baterii podle špičkového výkonu místo podle energie. Špičkový výkon zajišťuje měnič a bateriová sestava při rozběhu; energie určuje, jak dlouho vám vydrží přes noc. Potřebujete obojí: bateriovou sestavu, která zvládne proud 175 A, a zároveň dostatek Ah pro požadovanou dobu provozu. Baterie s kapacitou 100 Ah, která umožňuje vybíjecí proud pouze 50 A, není pro měnič o výkonu 4200 W vhodná.

Dalším často přehlíženým detailem je úbytek napětí ve vedení od panelů. I při vysokém napětí způsobuje dlouhý a tenký kabel určitou ztrátu napětí. U dlouhých sérií používejte solární kabel o průřezu 4 mm² a bez výpočtu průřezu nepřekračujte 15–20 m na string. Pokud je instalace velmi rozsáhlá, úbytek změřte a podle toho průřez upravte.

A ještě stejnosměrný vypínač. Mezi panely a měnič je vhodné umístit stejnosměrný odpojovač, který umožní odpojit pole, aniž byste museli lézt na střechu a zakrývat panely. Je to levná součástka, díky které je údržba mnohem bezpečnější. Na straně střídavého proudu ochranu doplňuje jistič a proudový chránič.

Na závěr otázka, kterou dostáváme nejčastěji: co když překročím výkon panelů? GSIKE zvládne maximálně přibližně 6200 W. Pokud nainstalujete 7000 W, MPPT jednoduše nedokáže využít víc, než kolik zvládne; nic se nepoškodí, ale za panely, které nevyužijete, zbytečně zaplatíte. Proto doporučujeme zůstat na limitu a nepřekračovat ho.

Ostává jeden praktický výpočet. Představte si, že počítáte se spotřebou 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 počítáte se zimou, kdy je k dispozici 2,5 hodiny špičkového slunečního svitu, stejná spotřeba vyžaduje 500 / (2,5 × 0,8) ≈ 250 Wp. A pokud chcete mít rezervu, výkon zdvojnásobte. Proto se v malé chatce nakonec používá 1500–2000 Wp, nikoli 300 Wp.

Ještě jedna poslední rada ohledně baterie: nekupuj kapacitu podle toho, kolik si myslíš, že spotřebuješ, ale podle toho, co skutečně naměříš. Pokud můžeš, nejdřív sestav systém s režimem bez baterie u GSIKE, dva týdny sleduj údaje v aplikaci a pak si podle skutečné spotřeby objednej baterii. Je to mnohem lepší než nakupovat naslepo a pořídit příliš malou nebo zbytečně velkou baterii.

A pokud si někdy nebudeš jistý výpočty, požádej o kontrolu. Kvalifikovaný instalatér si za kontrolu tvého plánu a průřezů kabelů účtuje jen málo. Hodina kontroly ti může ušetřit chybu v dimenzování, která by mohla stát stovky eur. Elektřina o napětí 24 V a 500 V DC neodpouští odhady.

Na závěr doporučujeme toto pořadí při nákupu. Za prvé měnič GSIKE 4200 W. Za druhé 3–6 panelů o výkonu 400 W podle denní spotřeby. Za třetí komunikativní baterie LiFePO4 24 V o vypočítané kapacitě. Za čtvrté pojistky, odpojovače a kabely. Při tomto pořadí nenakoupíš příliš mnoho ani příliš málo, a pokud cestou změníš názor, budeš mít prostor pro úpravy. Takto se dimenzuje ostrovní instalace 4 kW 24 V bez spěchu a bez chyb.

A nezapomeň, že tento průvodce je výchozím bodem, ne pevně daným receptem. Každá střecha, každá spotřeba i každý rozpočet jsou jiné. Pokud ti při výpočtech vyjde mezihodnota, zaokrouhli nahoru počet panelů i kapacitu baterie: je lepší mít trochu navíc než mít nedostatek. S GSIKE máš díky limitu 6200 W pro panely velkou rezervu pro budoucí rozšíření bez výměny měniče.

Až budeš mít čísla, technický list GSIKE 4200 W ti poslouží jako reference pro ověření, že vypočítaná bateriová sestava 24 V a pole panelů odpovídají limitům zařízení. A pokud budeš mít při montáži jakékoli otázky, náš tým podpory ti rád pomůže.

Dimenzování instalace nakonec znamená jen provést tři výpočty: denní spotřebu, počet hodin špičkového slunečního svitu a účinnost celé sestavy. S těmito třemi údaji a tabulkou v tomto článku už máš vše potřebné k objednání GSIKE 4200 W a odpovídajících komponentů, aniž bys nakoupil příliš mnoho nebo ti něco chybělo.

Pokud si chceš před dokončením objednávky prohlédnout přesné parametry měniče, kompletní technický list GSIKE 4,2 kW uvádí všechny elektrické limity, ochrany i doporučení ohledně baterie pro tvůj návrh systému.

Závěrečný verdikt

Závěrečný verdikt: Pro ostrovní instalaci s GSIKE 4200 W 24 V doporučujeme začít se 4–8 panely o výkonu 400 W a baterií 24 V / 50–100 Ah. Můžeš začít bez baterie a doplnit bateriovou sestavu, až ji budeš potřebovat.

Závěrečný verdikt

Často kladené otázky

Zdroje a referenční údaje

1. Produktový list GSIKE G4200EU24V 4,2kW 24V (189,99 EUR, doprava zdarma ve Španělsku) — https://gesike.com/es-es/products/gsike-4-2kw-24v-inversor-hibrido-mppt-120a-wifi-off-grid-spain
2. EASUN 4kW 24V, ověřený obchod v EU — https://eu.easunpower.com/
3. Průvodce MPPT 120A a rozsahem 60–500 V DC — technický přehled — https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_charge_controller
4. Baterie LiFePO4 24V a DC sběrnice — přehled zapojení — https://en.wikipedia.org/wiki/Deep-cycle_battery

Průvodce a srovnání