GSIKE 2 kW 12 V autonoomse süsteemi dimensioneerimine: aku, paneelid ja kaablid

Kuidas dimensioneerida 2 kW 12 V autonoomset süsteemi: paneelid, aku ja kaablid samm-sammult. Praktiline juhend Tšehhi Vabariigi jaoks.

Kõige sagedasem põhjus, miks uus päikeseenergiasüsteem ei tööta ootuspäraselt, ei ole rikkis inverter – aku on valesti dimensioneeritud või kaablid liiga peenikesed. Selles juhendis käime läbi GSIKE G2500EU12V 2000W/12V inverteriga autonoomse süsteemi täieliku kavandamise: mitu paneeli, kui suur aku, kui jämedad kaablid ja millist koormust see talub. Eesmärk on saada konkreetsed arvud, mitte üldised soovitused.

Alustame lõpust: kõigepealt arvutame, kui palju energiat te päevas tegelikult tarbite, ja seejärel valime selle järgi aku ja paneelid. Just vastupidi – ärge ostke inverterit ja alles siis otsige, mida sellega ühendada. GSIKE suudab pidevalt anda 2 kW, kuid aku ja paneelide võimsus tuleb valida tegeliku tarbimise, mitte inverteri maksimaalse võimsuse järgi.

Samm 1 – mõõtke oma päevast energiatarbimist

Pange kirja kõik seadmed, mida soovite autonoomses süsteemis kasutada, ja nende keskmine päevane tööaeg. LED-valgustid võimsusega 10 W, mis töötavad 4 tundi, tarbivad 40 Wh; 60 W sülearvuti 3 tunni jooksul 180 Wh; väike külmkapp võimsusega 100 W tarbib 24 tunni jooksul keskmiselt 2400 Wh – tegelikult ei tööta külmiku kompressor aga pidevalt, tavaliselt on see sisse lülitatud kolmandiku ajast ehk umbes 800 Wh. Nende liitmisel saate päeva ligikaudse energiakulu.

Väikese küttekehata suvemaja puhul on tarbimine tavaliselt 0,5–1,5 kWh päevas. See jääb vahemikku, mille jaoks 2 kW 12 V inverter sobib suurepäraselt. Kui teie nimekirja kogusumma on 3 kWh või rohkem, peate kas tarbimist vähendama või kaaluma 24 V süsteemi – 12 V puhul peaks akupank olema tohutu ja kallis.

Samm 2 – valige aku

Üldreegel: aku mahtuvus peaks katma kaks kuni kolm päikesevaest päeva (autonoomia). Kui tarbite päevas 1 kWh ja soovite 2 päeva autonoomiat, vajate 2 kWh kasutatavat energiat. 12,8 V aku puhul tähendab see umbes 160 Ah. Kõige sagedamini valitakse 12,8 V 100–200 Ah LiFePO4 aku – see on kerge, pika tsüklieaga ning seda müüakse tavaliselt sisseehitatud BMS-iga.

Ettevaatust pliiakudega: 100 Ah pliiakust saab ohutult kasutada vaid 50%, ehk 50 Ah, lisaks on need rasked ja lühikese elueaga. LiFePO4 aku maksab küll rohkem, kuid selle kogu mahtuvus on kasutatav ja laadimistsükleid on kordades rohkem. GSIKE 60 A laadimisvooluga sobib hästi kokku 100–200 Ah LiFePO4 aku – laadimisvool on umbes 0,3–0,6 C, mis on akule säästlik.

Samm 3 – kavandage päikesepaneelide süsteem

GSIKE saab hakkama kuni 900 W paneeliga, MPPT vahemik on 30–160 VDC. Keskmises Euroopa asukohas, kus on umbes 4–4,5 efektiivset päikesetundi päevas, toodab 750 W päikesepaneelide süsteem ligikaudu 3–3,4 kWh päevas – sellest piisab varuga 1 kWh tarbimise katmiseks ja aku laadimiseks. Kolme järjestikku ühendatud 250 W paneeli tühijooksupinge on umbes 110–120 V, mis jääb alla 160 VDC piiri.

Talvel, kui päike paistab vähem ja on madalal, arvestage tegelikkuses poole väiksema tootlikkusega. Seepärast tasub paneelide võimsust puhtmatemaatilise arvestusega võrreldes veidi suurendada – paigaldada 750 W asemel 600 W. Suvel pole sellest lugu (MPPPT piirab võimsust), talvel aitab see märgatavalt. Ärge aga ületage 900 W, vastasel juhul võib külm pinge tõsta üle 160 VDC.

4. samm – jõukaablid ja kaitsmed

See on kõige levinum vigade tekkimise koht. 2000 W võimsuse korral 12 V pingel on vool akust ligikaudu 167 A, 93% kasuteguri juures umbes 179 A. 2 m pikkuse korral ei tohi pingelang ületada 1% – selleks on vaja positiivse ja negatiivse juhtme jaoks 50–70 mm² vaskkaablit. Selles lahenduses kuumenevad peened 10 mm² kaablid ja kaotavad energiat.

Paigaldage alalisvoolu kaitse võimalikult aku lähedale – ideaaljuhul kuni 15 cm kaugusele. Umbes 200 A kaitseväärtus kaitseb juhtmeid lühise korral. Vahelduvvoolu väljundkaablite tavaline ristlõige on 1,5–2,5 mm² – seal on pinge 230 V ja vool kuni 10 A, seega piisavad standardjuhtmed. Paneelide ja inverteri vahel kasutatakse päikeseenergia alalisvoolukaableid, mis on spetsiaalsed, UV-kindlad ja 4 mm² ristlõikega.

5. samm – kaitse ja ohutus

Lisaks aku kaitsmele ärge unustage alalisvoolu lahklülitit, mis võimaldab inverteri hoolduse ajaks ohutult välja lülitada. Korpuse maandamine ja vahelduvvoolu väljundi kaitsmine standardse 10–16 A kaitselülitiga on enesestmõistetav. Kui plaanite kasutada ka generaatorit pinge puudumise kontakti kaudu, laske elektrikul ühendus üle kontrollida – generaatori osa on kõrgema pingega ja vigade oht suurem.

Valige seinale paigaldamiseks ventileeritav koht, eemal otsesest päikesevalgusest ja niiskusest. Kütteta suvilas pidage meeles temperatuurivahemikku −10 kuni +50 °C – külmas soojustamata ruumis võib seade veast teatada. Ideaalne on kuiv, soojustatud kapp aku läheduses, et minimeerida jõukaablite pikkust.

Levinud projekteerimisvead ja kuidas neid vältida

Viga üks: liiga väike aku. Kui inimesed ostavad 2 kW inverteri ja 50 Ah aku, avastavad nad, et pärast tunniajalist töötamist langeb aku pinge alla piiri ja inverter lülitub välja. Lahendus: dimensioneerige aku tarbimise, mitte inverteri võimsuse järgi. Viga kaks: liiga peened kaablid. Kuumenemine ja 5–10% kaod tähendavad raisatud energiat. Viga kolm: talvel liiga palju paneele jadamisi üle 160 VDC – siis MPPT ei tööta.

Neljas viga: külmikute ja kompressorite käivitusvoolu alahindamine. Kuigi külmik tarbib pidevalt 100 W, hüppab kompressori käivitumisel voolutarve 600–900 W-ni. Seetõttu on GSIKE tippvõimsus 3000 VA – aga kui käivitate korraga kaks külmikut, võite piiri ületada. Viies viga: aku paigutamine inverterist liiga kaugele ja jõukaablite pikendamine – need tekitavad kadusid, mis päeva jooksul kokku liituvad.

Täieliku lahenduse näide samm-sammult

Vaatame konkreetset näidet: Lõuna-Böömimaal asuv maakodu, kus soovime toita LED-valgustust 40 W, väikest külmikut keskmiselt 100 W, ruuterit ja telerit 60 W ning laadida sülearvutit 60 W võimsusega kaks tundi. Päevane tarbimine: valgustus 40 W × 5 h = 200 Wh, külmik 100 W × 24 h × 0,35 = 840 Wh, ruuter ja teler 60 W × 4 h = 240 Wh, sülearvuti 60 W × 2 h = 120 Wh. Kokku umbes 1,4 kWh päevas. See on piiri peal, kuid 12 V süsteem saab veel hakkama.

1,4 kWh tarbimise ja 2-päevase autonoomia korral vajame kasutatavat energiat 2,8 kWh. 12,8 V LiFePO4 aku puhul, mille tühjendussügavus on 90%, teeb see ligikaudu 245 Ah. Praktikas valime 12,8 V 200 Ah aku (2,56 kWh) ja kasutame talvel generaatorit. Päikesesisend: 750 W paneelid annavad suvel 3 kWh ja talvel 1,5 kWh, millest piisab. Kaablid: 2000 W võimsuse ja 1,5 m pikkuse puhul kasutame 50 mm² kaablit. See süsteem maksab umbes 700 EUR ja töötab.

Teine näide: matkaauto. Tarbimine on väiksem – valgustus 20 W, LED-teler 30 W, gaasikülmik 0 W 230 V pealt, telefonide ja sülearvuti laadimine 80 Wh. Päevas umbes 0,4 kWh. 12,8 V 100 Ah aku (1,28 kWh) tagab üle kahe päeva autonoomia. Katusel on 400 W paneelid. Kaablid on lühikesed, 35 mm². Kogu süsteem maksab umbes 450 EUR. See on tüüpiline ja rahakotisõbralik matkaauto konfiguratsioon.

Kolmas näide: aiatöökoda trelli ja väikese kompressoriga. Koormus on juhuslik ja mootoriga. Päevane tarbimine on väike, kuid tippkoormused suured. Siin on oluline, et 100–150 Ah aku suudaks kompressori käivitada, ja GSIKE 3000 VA võimsusega saab sellega hakkama. 500 W paneelid täiendavad päeva jooksul energiavarusid. Meeldetuletuseks: 2000 W võimsusega kütteseadet ärge enam töökojaga ühendage – see ületab pideva võimsuse piiri.

Miks just LiFePO4, mitte pliiaku

Akudel on oluline erinevus. Pliiaku (geelaku) on odav, kuid 100 Ah-st saab kahjustamata kasutada vaid 50 Ah – tühjendussügavus on 50%. Lisaks on selle eluiga vaid 500–1000 tsüklit ja see kaalub 30 kg. LiFePO4 maksab küll kaks korda rohkem, kuid 100 Ah-st saab kasutada 90 Ah ning sellel on 3000–6000 tsüklit. Viie aasta jooksul on liitiumaku tsükli kohta odavam – seepärast me seda soovitamegi.

GSIKE laeb 12 V liitiumelemente lõpp-pingega 14,1 V ja puhverpingega 13,5 V. Just selliseid seadeid ootavad tänapäevased BMS-iga LiFePO4-elemendid. Pliiaku kasutamisel muutub laadimispinge – selle saab valida ekraani menüüst. Seetõttu kontrollige enne esimest käivitamist, kas menüüs on valitud õige akutüüp. Vale seadistus vähendab elemendi eluiga.

Paigaldamine ja käivitamisjärgne kontroll

Füüsilisele ühendamisele järgneb seadistamine. Valige LCD-ekraanil aku tüüp (LiFePO4 või pliiaku), mahtuvus ja soovitud laadimispinged. Seejärel seadistage toiteallika eelistus: päikeseenergia või võrk. Kui plaanite kasutada generaatorit, aktiveerige potentsiaalivaba kontakt. Salvestage seaded ja proovige käivitada väike lamp – kontrollige, et väljund on 230 V ja sagedus 50 Hz.

Alles seejärel ühendage külmik ja jälgige selle töötamist tund aega. Mõõdate aku pinget koormuse all – kui see langeb täiskoormusel alla 12 V, on aku kas tühjenenud või kaablid liiga peenikesed. Ühendage järk-järgult ka teised seadmed. Aeglane käivitamine aitab kõige paremini vältida probleeme, mis ilmnevad alles pärast suvilast lahkumist. Pidage päevikut, kuhu märgite seadistused ja mõõdetud pinged.

Kui palju te tegelikult säästate

Võrguväline süsteem ei tasu end ära elektrivõrguga võrreldes säästmise eesmärgil – elekter on Tšehhis odav. See tasub end ära seal, kuhu elektrivõrk ei ulatu: suvilas, mille võrku ühendamine maksaks sadu tuhandeid, elektrita lehtlas või mujal, kus elektrit pole. 700 euro eest võrguvälise süsteemi ehitamisega väldite elektrivõrguga ühendamise kulu. See on peamine majanduslik eelis, mitte väike elektriarve.

Kui kaalute võrku ühendamist või võrguvälist lahendust, tehke lihtne arvutus. Kaugemal asuva suvila elektrivõrguga ühendamine maksab sageli 50 000–150 000 Kč ning lisaks võtab jaotusvõrguettevõte aastatasu. GSIKE ja 200 Ah akuga päikeseenergial töötav võrguväline süsteem maksab 18 000–25 000 Kč. Juba sellest on näha, et kohtades, kus elektrivõrk puudub, on võrguväline lahendus märksa soodsam.

Viimased soovitused ostmiseks

Lühidalt: arvutage kõigepealt tarbimine, seejärel valige aku, siis paneelid ja lõpuks kaablid. Mitte vastupidi. GSIKE G2500EU12V on süsteemi süda, mis talub pidevalt 2000 W ja 900 W PV-võimsust. Kui järgite soovitatud kaablite ristlõikeid ega kasuta kütmiseks elektrit, teenib see teid aastaid. Küsimuste korral kirjutage poodi ja saatke oma seadmete nimekiri, siis arvutame välja optimaalse võimsuse.

Viimane hoiatus: ärge unustage kaitset. 100–200 Ah aku annab lühise korral tohutu voolu, mis sulatab juhtmed ja võib põhjustada tulekahju. 200 A alalisvoolukaitse võimalikult aku lähedal on hädavajalik, mitte valikuline lisavarustus. Sellega on paigaldis ohutu, ilma selleta riskite rohkemaga, kui säästate. Nii väikese paigaldise puhul ärge kindlasti kaitsme pealt kokku hoidke.

Erinevat tüüpi koormustel on erinevad nõuded. Takistuskoormused, nagu küttekehad, tarbivad palju energiat ega sobi 12 V jaoks. Mootoriga koormustel, nagu külmkapid ja kompressorid, on suur käivitusvool, kuid väike pidev voolutarve. Elektroonikaseadmed, nagu sülearvutid ja LED-valgustid, on energiasäästlikud. Seepärast kavandage süsteem peamiselt mootoriga koormuste ja elektroonikaseadmete jaoks ning jätke kütmine mõne muu energiaallika hooleks.

Viimane nõuanne: mõõtke ja tehke märkmeid. Pärast käivitamist pange nädala jooksul kirja, kui palju energiat tootsite ja tarbisite. Nii saate teada, kas teie süsteemi mõõtmed sobivad. Kui teil saab veebruaris sageli energia otsa, lisage paneel. Kui energiat jääb aga üle, vähendage aku mahtu. Võrguühenduseta süsteem pole kunagi päris valmis – esimeste kuude järel saate seda täpsemaks seadistada.

Laadimiskõvera seadistamine on veel üks oluline valik. Ekraani menüüs valite, kas akul peaks olema pliiaku (geel) või liitiumaku laadimisprofiil. Liitiumaku vajab lõpp-pinget 14,1 V, pliiaku puhul on see teistsugune. Vale valiku korral ei laeta akut kas täielikult täis või laete seda üle. Seetõttu uurige enne käivitamist, millist tüüpi akuelemente ostate, ja seadistage vastavalt. Liitiumaku hea BMS jälgib lisaks ise maksimaalset pinget.

Vaatame nüüd lähemalt, kuidas tüüpiliste seadmete tarbimist arvutada. Kodumõõdus külmkapp võtab keskmiselt 80 kuni 120 W, kuid kuna kompressor töötab ligikaudu kolmandiku ajast, on keskmine võimsustarve umbes 25 kuni 40 W. Päevas teeb see 600 kuni 1000 Wh. Kogu suvila LED-valgustus ei ületa 50 W ning nelja tunni jooksul valgust kasutades kulub 200 Wh. Ruuter ja teler tarbivad veel 150 kuni 250 Wh. Sülearvuti ja telefonid lisaks veel 100 kuni 200 Wh. Kokku tarbib selline tavaline nädalavahetusesuvila umbes 1,2 kuni 1,5 kWh päevas – see on täpselt piirkond, mille jaoks GSIKE 2000W 12V on loodud.

Mis juhtub, kui tahate talvel infrapunapaneeliga 500 W lisakütet anda? Isegi selline „väike“ kütteseade lisab 4 tunni jooksul 2 kWh tarbimist – see aga juba ligikaudu kahekordistab teie tarbimist. Sel hetkel pole 12 V enam ökonoomne. Seetõttu soovitame tungivalt lahendada kütmine puidu, gaasi või mõne muu sõltumatu energiaallikaga, mitte inverteriga. 2 kW inverter on mõeldud valgustuse, elektroonika ja külmkapi jaoks, mitte kütmiseks. Kordame seda soovitust, sest see on uute kasutajate pettumuse kõige sagedasem põhjus.

Ärge unustage ka kaablis tekkivaid kadusid. Isegi õige, 50 mm² ristlõikega ja 2 m pikkuse kaabli korral kaotate pingelanguse tõttu umbes 1–2 protsenti energiast. Pikema, 5 m juhtme korral on kadu juba 5 protsenti või rohkem. Seetõttu paigutage aku ja inverter teineteisele võimalikult lähedale, ideaalis samasse kappi. Päikesepaneelide ja inverteri vahelised kaablid võivad olla pikemad – seal on pinge kõrge ja voolutugevus väike, nii et kaod on tühised. Selline paigutus aitab teil iga päev väärtuslikke vatte säästa.

Lõpetuseks meenutame süsteemi dimensioneerimise kohta üht olulist asja: autonoomse süsteemi paigaldamisel ei tasu kõike maksimumi järgi kavandada nii, et varu üldse ei jää. Mõõdukas aku- ja paneelivaru on kasulik, sest tegelikkuses tuleb alati ette midagi, mida te ei osanud ette näha – pilvine päev, uus seade, mille unustasite arvutusse lisada. GSIKE ise varu ei taga, see sõltub teie kavandist. Seetõttu soovitame arvestada lisaks 20-protsendilise varuga, võrreldes arvutatud minimaalse vajadusega. See tasub end ära esimesel talvekuul, kui päikest paistab oodatust vähem. S varuga ei pea te muretsema, varuta peate sagedamini generaatori käivitama.

Veel üks praktiline soovitus: soetage asju järk-järgult. Ärge ostke kõike korraga – kõigepealt inverter ja väike 100 Ah aku, proovige, kuidas see töötab, ning lisage siis teine aku ja paneele juurde. Selline järkjärguline ostmine on rahakotile jõukohasem ning annab ühtlasi paigaldusega kogemusi. GSIKE on konstrueeritud nii, et sellele saab aku igal ajal juurde lisada. Ärge kartke alustada väikeselt ja suurendada süsteemi järk-järgult vastavalt kogemustele ja rahalistele võimalustele.

Vaatame veel, kuidas läheb tüüpilise 100 Ah akuga matkaautol. 500 W tarbimise korral (LED-id, ruuter, teler, laadijad) peab aku vastu umbes kaks tundi, enne kui pinge langeb alla miinimumi. 1000 W tarbimise korral, näiteks kui lülitate sisse ka mikrolaineahju, peab see vastu umbes tunni. Täiskoormusel ehk 2000 W tarbimise korral peab aku vastu vaid pool tundi. Võtke neid aegu ligikaudsetena – see oleneb ka kasutegurist, temperatuurist ja aku vanusest. Ent üldpildi saamiseks on need kasulikud ning näitavad täpselt, miks 12 V klass sobib pigem väiksemate koormuste jaoks.

Lõplik ostusoovitus: ärge ostke midagi enne, kui olete oma tarbimise välja arvutanud. Täpne loend seadmetest koos töötundidega on aluseks. Kui number on teada, valige varuga aku, varuga paneelid ja varuga kaablid. Seejärel tellige GSIKE ja ülejäänu saate kasutamise käigus paika timmida. See pole raketiteadus, vaid nõuab hoolikat loendamist ja kaablite ristlõike nõuete järgimist.

Tuletame veel üht asja meelde: kaablite mõõtmete valimisel kehtib reegel, et jämedamad juhtmed on alati ohutumad. Kui te pole kindel, kas valida 35 või 50 mm², eelistage jämedamat. Kaabli hinnavahe on väike võrreldes ülekuumenemise ohuga. Sama kehtib kaitsme kohta – kui kõhklete 150 A ja 200 A vahel, valige 200 A, sest see kaitseb juhet paremini. Need väikesed varud aitavad probleeme vältida.

Ja lõpetuseks: võrguväline saaresüsteem GSIKE-ga pole mingi raketiteadus. Tuleb arvutada tarbimine, valida aku ja paneelid, paigaldada õiged kaablid ning seadistada kõik õigesti menüüs. S meie juhendi abil saate sellega hakkama ka algajana. Kui te pole mõnes sammus kindel, kirjutage – aitame hea meelega. Loodame, et saate meiega jagada oma rõõmu esimestest päevadest sõltumatu toiteallikaga.

Ja viimane hoiatus: ärge kunagi alahinnake ohutust. Töötage väljalülitatud pealülitiga, kuni kõik juhtmed on ühendatud. Kontrollige polaarsust kaks korda. S kaitsme ja ettevaatlikkusega on paigaldamine ohutu ning saate nautida muretuid aastaid.

Ärge unustage ka seda, et võrguväline paigaldis vajab regulaarset hooldust – kontrollige iga paari aasta tagant klemmide kinnitust ja jahutusradiaatori puhtust. Kontrollige aku mahtuvust kord aastas. Tänu neile väikestele sammudele teenib GSIKE teid aastakümneid.

See on kõik, mida peate mõõtmete valimise kohta teadma. Edu uue võrguvälise saaresüsteemiga ja täname, et usaldate GSIKE-t. Kui midagi jääb arusaamatuks, kirjutage – anname nõu.

Lõplik otsus

Lõplik otsus: GSIKE G2500EU12V inverteriga võrguvälise saaresüsteemi jaoks valige tarbimise järgi 12,8 V 100–200 Ah LiFePO4 aku, kolme paneeliga 750–900 W päikesesisend ning aku ja inverteri vahelisele lõigule 50–70 mm² toitekaablid. Hoidke päevane tarbimine alla 1,5 kWh ja GSIKE töötab töökindlalt. Kui vajate üle 2 kWh päevas, minge üle 24 V süsteemile.

Lõplik otsus

Korduma kippuvad küsimused

Allikad ja alusmaterjalid

1. GSIKE – G2500EU12V tooteleht (2000 W, 60A MPPT, valikuline WiFi) — https://gesike.com/products/gsike-power-2-5kw-solar-inverter-12v-220v-off-grid-inverter-120a-mppt-solar-controller-with-wifi
2. EASUN Power – SMH2000-12, 2000W võrguvälise süsteemi hübriidmuundur — https://eu.easunpower.com/products
3. PowMr – POW-HVM2.2K-12V, 2200 VA 12V hübriidmuundur sisseehitatud WiFi-ga — https://www.powmr.com
4. DATOUBOSS – 2000W 12V puhtasiinusmuundur ilma päikeseenergia laadimiseta — https://datouboss.com/en-eu/products/datouboss-11kw-hybrid-inverter-48v
5. MPP Solar – PIP-2424, kõrgema klassi 24V (võrdlustoode) — https://www.mppsolar.com
6. Nextag – Euroopa turu väikeste 12V hübriidmuundurite võrdlus — https://www.nextag.de/shopping/products?search=12v-hybrid-wechselrichter
7. AliExpress – 12V 2kW muundurite hulgimüügipakkumised (hindade võrdlus) — https://www.aliexpress.com/w/wholesale-2000w-inverter-12v.html
8. Solar Energy Concepts – ida- ja läänekatus ning mitu paneelirida — https://solarenergyconcepts.co.uk/post/3-bed-east-west-roof/

Veel juhendeid ja võrdlusi

Otse mudeli juurde: GSIKE 2000W 12V tooteleht.

GSIKE G2500EU12V hinnaga 149,99 EUR (alghind 280,00 EUR) – tasuta tarne Tšehhi piires, 30-päevane tagastusõigus alates kohaletoimetamisest.