Sådan dimensionerer du et 11kW off-grid-solcellesystem i Europa med GSIKE: solcelleanlæg, LiFePO4-batteri og beregning af 48V-kabler

Den dyreste fejl i en 11 kW-installation er at dimensionere delene efter en brochureværdi i stedet for boligens, gårdens eller værkstedets faktiske belastningsprofil i Europa. Før du regner noget ud, skal du vide, at GSIKE-enheden kører på en 48 V-samleskinne (fysisk en 51.2 V LiFePO4-blok), ikke på 12 V eller 24 V.

Reglen for valg af spænding går igen i alle vejledninger om dimensionering af solcelleanlæg og er værd at huske: 2–2.5 kW passer til 12 V, 3.5–4.2 kW passer til 24 V, og 6.2–11 kW hører hjemme på 48 V. Ved 11 kW ville en 12 V-samleskinne trække omkring 900 A, hvilket fysisk er umuligt uden samleskinner så tykke som vandrør. 48 V-samleskinnen sænker spidsstrømmen til cirka 220–250 A – højt, men allerede håndterbart med almindeligt batterisvejsekabel og kabelsko til enkeltbatterier.

De samme fem formler bruges gennem alle trin i denne guide. Du kan indsætte dine egne apparater og kontrollere hele systemet igen i et regneark.

Daglig energi [Wh] = apparatets effekt [W] × brugstimer pr. dag [h].

Batterienergi [Wh] = spænding [V] × kapacitet [Ah].

Brugbare Wh = nominelle Wh × afladningsdybde (for LiFePO4 bruger vi 0.8).

Nominel kapacitet [Ah] = dagligt Wh × autonomidage ÷ DoD ÷ 51.2 V.

Spændingsfald i kabel: ΔU = 2 × envejslængde [m] × strøm [A] × kobbers resistivitet ÷ tværsnit [mm²], hvor kobbers resistivitet ρ = 0.0175 Ω·mm²/m.

PV-ladestrøm: I = PV-effekt × virkningsgrad ÷ busspænding. Ved 11 kW og 48 V er den teoretisk omkring 249 A, men inverteren begrænser solcelleopladningen til 160 A, så over en vis anlægsstørrelse går overskuddet direkte til belastningerne midt på dagen i stedet for ind i batteriet.

Et typisk fritliggende europæisk hus uden elektrisk opvarmning af hele huset (det opvarmes med gas eller træ, eller har kun varmepumpe i fyringssæsonen) bruger omkring 10–15 kWh om dagen. En lille gård, et værksted eller et udhus med pumper, kompressorer og natbelysning bruger allerede 15–25 kWh om dagen. De to tabeller nedenfor summerer forbruget fra almindelige apparater, og den sidste række lægger det hele sammen i watt-timer.

Energibalance for et fritliggende europæisk hus (10–15 kWh/dag)

Energibalance for en lille gård / et værksted (15–25 kWh/dag)

Det vigtige tal er ikke det samlede daglige forbrug, men natten uden sol. Efter solnedgang forsvinder solcelleanlæggets produktion, og batteriet bliver den eneste energikilde. For huset ovenfor er natforbruget (19:00–07:00) omkring 3,5–4,5 kWh; for gården er det 8–12 kWh. Det er de tal, du sammenligner med den brugbare lagerkapacitet i trin to.

Husk den øjeblikkelige effekt, ikke kun gennemsnittet pr. dag. En kogeplade på 2000 W, en elkedel på 2000 W og en varmeblæser på 2000 W er resistive belastninger uden blød opstart, men de trækker deres fulde effekt, så længe de er tændt. Tænd for alle tre, mens en kompressor kører, og du nærmer dig grænsen på 11 kW på én time. Derfor fordeler ejere af anlæg uden for elnettet madlavningen over dagen i stedet for at bruge to kogeplader samtidig.

GSIKE-inverteren fungerer sammen med 48 V LiFePO4-blokke (fysisk 51,2 V), og BMS-kommunikationen foregår via et RS485-kabel. Litium-jernfosfatkemi er designet til en afladningsdybde på 80% — det er præcis dér, den garanterer 6000 cyklusser ved 80 % DoD og 25 °C, en konstruktionslevetid på omkring 10 år. Det betyder, at du aldrig trækker mere end 80 % af en nominel blokkes energi ud i én enkelt cyklus.

To gennemregnede eksempler

Eksempel A — bolig med et forbrug på 15 kWh/dag og to nætter uden nettilslutning. Nødvendig brugbar energi = 15 kWh × 2 dage = 30 kWh. Nominel kapacitet ved DoD 0,8 = 30 ÷ 0,8 = 37,5 kWh. Ved 51,2 V svarer det til 37 500 Wh ÷ 51,2 V = 732 Ah på 48 V-bussen.

Eksempel B — minimumsvariant ved 10 kWh/dag, én nat uden nettilslutning. Brugbart energibehov = 10 kWh × 1 = 10 kWh. Nominel kapacitet = 10 ÷ 0,8 = 12,5 kWh. Ved 51,2 V = 12 500 ÷ 51,2 = 244 Ah.

Konfiguration med faktiske GSK-blokke

I eksempel A (der kræves 732 Ah) er en praktisk løsning tre GSK-51.2V-300Ah-blokke parallelt: 3 × 12,29 kWh brugbart = 36,9 kWh, hvilket dækker de planlagte to nætter ved 15 kWh/dag. Alternativt kan du bruge syv eller otte 100 Ah-blokke parallelt (hver med 4,10 kWh brugbar kapacitet), men de optager mere gulvplads og kræver kabler af samme længde til hver blok, så strømmen fordeles jævnt.

I eksempel B (der kræves 244 Ah) er minimumsløsningen til nødsituationer to GSK-51.2V-100Ah-blokke parallelt: 2 × 5120 Wh = 10 240 Wh nominelt, cirka 8,2 kWh brugbart. Det rækker til én solrig dag med reserve til én kort nat; hvis der er to overskyede dage i træk, skal du tilføje en tredje blok (15 360 Wh nominelt, cirka 12,3 kWh brugbart).

Busspændingen er altid 48 V — du forbinder blokke parallelt, aldrig i serie. BMS-meddelelsen sendes via RS485, så inverteren kender ladetilstanden, temperaturen og strømgrænserne for hver batteripakke. Den fysiske installation bør udføres af en autoriseret elektriker: En kortslutning på en 48 V-bus ved 220 A er ikke farlig på grund af spændingen, men den ødelægger kabler og isolering, der er for småt dimensioneret.

Inverteren har to uafhængige MPPT-trackere, hver dimensioneret til 5500 W, med plads til paneler på maksimalt 11 kW. Trackerens spændingsområde er 60–500 V DC. Det betyder, at du kan tilslutte én eller to seriekoblede strenge til hver tracker, så længe effekten på den pågældende tracker holder sig under 5500 W, og strengspændingen ligger inden for 60–500 V.

Du dimensionerer solcelleanlægget nedefra og op med udgangspunkt i det daglige forbrug. I det meste af Europa ligger det gennemsnitlige antal effektive solskinstimer (PSH) på omkring 3,0–3,5 timer om dagen målt som et årsgennemsnit — lavere langt mod nord og højere i Middelhavsområdet. Forholdet er enkelt: nødvendige kWp = daglige Wh ÷ solskinstimer.

Tag et panel på 450 W (Vmp ≈ 41.5 V, Voc ≈ 49.5 V, Impp ≈ 10.8 A). På én MPPT-tracker lægger du to strenge med seks paneler i serie og forbinder dem parallelt ved indgangen: 12 × 450 W = 5400 W på den tracker, lige under grænsen på 5500 W. To trackere giver 24 paneler = 10.8 kWp - tæt på den øvre indgangsgrænse, men stadig inden for 2 × 5500 W.

Hvad med ladestrømmen? Med 10.8 kW paneler og en virkningsgrad på 0.95 ville der teoretisk løbe cirka 217 A, men inverteren begrænser solcelleopladningen til 160 A. Over cirka 8 kWp når overskuddet ikke længere frem til batteriet, men går i stedet direkte til belastningen midt på dagen. Derfor får en husstand, der bruger 11.7 kWh/dag, ikke nogen fordel af at købe hele 11 kWp paneler - 5–6 kWp er rigeligt og undgår at spilde halvdelen af trackerens kapacitet.

I løbet af et år giver 1 kWp i Centraleuropa cirka 850–1050 kWh (vejledende). Seks kWp giver cirka 5400 kWh om året, i gennemsnit 14.8 kWh/dag - præcis hvad vores husholdningsforbrug på 11.7 kWh kræver, plus en lille margin til at oplade batteriet.

Et panels tomgangsspænding (Voc) stiger, når temperaturen falder. I en europæisk vinter ved omkring −15 °C kan en streng, der lå på 380 V om sommeren, komme over 500 V og beskadige MPPT-trackeren. Derfor kontrollerer du hver seriel streng ved den laveste tagtemperatur, du forventer, ikke ved 25 °C.

Formlen for Voc om vinteren er: Voc_vinter = Voc_STC × (1 + (T_min − 25) × Voc-temperaturkoefficienten). En typisk koefficient for krystallinsk silicium er cirka −0.30 %/°C. Ved T_min = −15 °C er temperaturforskellen −40 °C, så faktoren er 1 + (−0.003) × (−40) = 1 + 0.12 = 1.12.

Tag en streng med otte 450 W-paneler, der hver har Voc = 49.5 V. Om sommeren: 8 × 49.5 = 396 V. Om vinteren ved −15 °C: 396 × 1.12 = 443.5 V - stadig under grænsen på 500 V, så det er sikkert. Hvis du satte ni paneler i serie: 9 × 49.5 × 1.12 = 499 V, næsten ved grænsen; ti paneler ville allerede give 554 V og overskride grænsen på 500 V.

Reglen er enkel: dimensionér strenglængden, så Voc_vinter forbliver ≤ 500 V, mens Vmp på den varmeste tagdag ikke falder under MPPT-vinduets nedre grænse på 60 V. Om vinteren, når panelerne er dækket af sne, er produktionen lav, men spændingen er højest - netop dette dimensioneringspunkt bestemmer det maksimale antal paneler pr. streng. To parallelle strenge på én tracker løser effektproblemet, ikke spændingsproblemet; det er serielængden, du styrer med faktoren 1.12.

Ved en afladningseffekt på 11 kW er strømmen på 48 V-bussen I = P ÷ (U × virkningsgrad) = 11 000 W ÷ (48 V × 0.92) = 249 A, og vekselretterens maksimale afladningsstrøm er 220 A. Det er en stor strøm, og hver kvadratmillimeter tæller: I et tyndt kabel falder spændingen, tab bliver til varme, og isoleringen kan smelte. Vi bruger kobbers resistivitet ρ = 0.0175 Ω·mm²/m og formlen S = 2 × L_one-way × I × ρ ÷ ΔU, hvor faktoren 2 tager højde for, at strømmen løber frem og tilbage.

Kort sagt: Med batteriet ved siden af vekselretteren (1–2 m) er et 25–50 mm² batterikabel af kobber passende; når batteribanken står i et separat rum, og kabeltrækket når 5 m, accepterer du et spændingsfald på 3 % og går op til 35 mm². Over 4–5 m bliver problemet større — selv ved et moderat spændingsfald på 2 % (0.96 V) bliver det nødvendige tværsnit ikke meget mindre, så den bedste løsning er at forkorte kabeltrækket eller øge busspændingen. Det stemmer med det offentliggjorte referenceeksempel, hvor en belastning på 10 kW ved 48 V trækker 208 A, og et 2 m langt kabeltræk én vej ved et spændingsfald på 1 % kræver 30.8 mm², afrundet op til praktiske 50 mm².

Placer hovedsikringen til jævnstrøm så tæt på batteriets pluspol som muligt, i en forseglet kapsling. Dimensioneringsreglen er 1.25 × maksimal linjestrøm. Ved afladning på op til 220 A giver det 275 A, så en DC-sikring på 250–300 A er standardvalget. Tilføj en DC-afbryder, så du sikkert kan frakoble batteribanken ved service. Pres kobberringkabelsko fast med et egnet værktøj — uden mellemliggende stik — fordi enhver løs forbindelse bliver et varmepunkt på en 48 V-samleskinne ved 220 A.

Vekselretteren har to AC-udgange: en hovedudgang på 11 kW og en sekundær udgang på 5,5 kW. Tilslutningsstandarden er 230 V / 50 Hz. Hovedudgangens strøm ved fuld belastning er 11 000 ÷ 230 ≈ 47.8 A, så hovedtilførslen kræver en overstrømsafbryder af type C på 50–63 A samt en fejlstrømsafbryder på 30 mA (type F eller A, egnet til elektroniske belastninger). Beskyt den sekundære udgang på 5,5 kW med en type C-afbryder på 20–25 A.

Det giver mening at fordele belastningerne: De mest strømkrævende apparater (aircondition, pumpe, køkken) tilsluttes hovedkredsløbet på 11 kW, mens belysning, stikkontakter og elektronik tilsluttes kredsløbet på 5,5 kW. Så er den øjeblikkelige spidsbelastning nemmere at styre, og du kan bevidst vælge, hvilket kredsløb der skal fungere som nødkredsløb.

AC-indgangen (elnet eller generator) oplader batteriet med op til 120 A. I overskyede uger kan du genoplade batteribanken fra elnettet eller en generator via tørkontakten. Det er netop denne reserve, der holder et 11 kW off-grid-anlæg kørende gennem lange perioder med gråt vejr.

Hvornår har du brug for at parallelkoble op til seks invertere? Når én enhed simpelthen er for lille: en hel gård med flere maskiner i drift samtidig, en opvarmet staldbygning, et lille forarbejdningsværksted eller et hjem, hvor øjebliksspidseffekten regelmæssigt overstiger 11 kW. Seks parallelkoblede enheder giver 6 × 11 kW = 66 kW. Til et almindeligt fritliggende hus er én 11 kW-enhed med en overspændingsreserve på 22000 VA mere end rigeligt — du behøver ikke bygge et parallelkoblet kabinet fra dag ét.

Variant til fritliggende hus (≈11,7 kWh/dag): én GSIKE 11 kW 48 V-inverter; to til tre GSK-51.2V-100Ah-moduler parallelkoblet (8,2–12,3 kWh brugbar kapacitet, dvs. én til to nætters autonomi) eller ét 300 Ah-modul til en hel nats komfort; 12–14 × 450 W-paneler = 5,4–6,3 kWp fordelt på to MPPT-trackere; 25–35 mm² batterikabel med en DC-sikring på 250–300 A; kredsløbene fordeles mellem 11 kW-hovedenheden og 5,5 kW-sekunderudgangen; en generator på 6–8 kVA til de mest overskyede uger. Inverteren koster 509,99 EUR fra et EU-lager, med levering til de fleste europæiske lande på 2–7 hverdage, gratis fragt og 30 dages returret.

Variant til lille gård / værksted (≈24,3 kWh/dag, parallelkoblet): to 11 kW-invertere i parallel (22 kW kontinuerligt); tre GSK-51.2V-300Ah-moduler (≈36,9 kWh brugbar kapacitet til to nætter); 18–20 × 450 W-paneler = 8–9 kWp fordelt på to trackere; separate kredsløb til motorer og belysning; et 30 mA-RCD på hver AC-fase. Her er det samtidige spidsforbrug – ikke det daglige totalforbrug – der er afgørende, og derfor øger du antallet af enheder i stedet for at overbelaste ét kabinet med paneler.

Tallene nedenfor er parameter- og datakilderne bag beregningerne. Forbrug og klimaværdier er vejledende gennemsnit for Europa som helhed.

• Produktside for GSIKE 11 kW 48 V (11 kW / 11 kVA, 22000 VA spidseffekt, dobbelt 5500 W MPPT, solcelleindgang 60–500 V, opladning 160/120 A, afladning 220 A, pris EUR 509.99): gesike.com.

• Datablad for GSK-51.2V-100Ah-batteri (5120 Wh, DoD 80%, 6000 cyklusser, RS485, op til 16 i parallel) og GSK-51.2V-300Ah (16 076.8 Wh) — produkttilbehør.

• Europæisk standard for enfaset elnet: 230 V / 50 Hz (EN 50160), og vejledende solcelleudbytte på 850–1050 kWh pr. kWp om året i Europa.

• Temperaturkoefficienten for Voc i krystallinsk silicium er cirka −0.30 %/°C, og kobbers resistivitet er 0.0175 Ω·mm²/m — typiske katalogværdier for installationskomponenter; krydstjekket med offentliggjorte retningslinjer for kabeldimensionering ved 48 V (10 kW @ 48 V ≈ 208 A, 2 m ved 1% → 30.8 mm², praktisk 50 mm²).

Læs mere, før du køber: