Kuidas dimensioneerida GSIKE abil Euroopas 2 kW / 12 V võrguväline päikeseenergiasüsteem: 900 W päikesepaneelid, LiFePO4 aku ja 12 V kaabliarvutused
Pidevvõimsus 2000 W (2000 VA) · lühiajaline tippvõimsus 3000 VA (1,5×) · puhas siinuslaine 230 V / 50 Hz · 12 V aku siin (12,8 V LiFePO4) · üks 60 A MPPT-päikeselaadija · PV max 900 W, Voc ülempiir 160 V DC · vahelduvvoolulaadija 80 A / laadimisvool kokku 120 A · paralleeltöö puudub · hind 149,99 EUR
Lühidalt: 2 kW / 12 V autonoomse süsteemi suuruse määramisel tuleb lähtuda päevasest energiatarbest vatt-tundides ja öisest koormusest, mitte kataloogis toodud võimsusest. 12 V siinil on kõige keerulisem just vaskkaabeldus – 2000 W täisvõimsusel on aku toitekaabli voolutugevus ideaalis umbes 167 A (93% kasuteguri korral 179 A), mistõttu peavad kaablid olema väga lühikesed ja jämedad. Euroopa matkaauto, kodukontori, väikese majakese või varutoiteahela jaoks, kui tarbimine on umbes 1 kWh päevas, on arvutustulemus järgmine: üks 12,8 V 100 Ah LiFePO4 akuplokk (nimimahtuvus 1280 Wh, 80% tühjendussügavuse juures kasutatav mahtuvus 1024 Wh), umbes 500–750 W päikesepaneelide koguvõimsusega süsteem, mis koosneb kolmest jadamisi ühendatud 250 W paneelist, ning 12 V akukaabel ristlõikega 70 mm², mille pikkus on 1 meeter (20–25 mm² sobib vaid juhul, kui lubate 3% pingelangu). GSIKE seadme maksimaalne pidevvõimsus on 2000 W ja lühiajaline tippvõimsus 3000 VA; müügikuulutuse nimetus „2.5KW” on mudeliklassi tähis, mitte suurem võimsusnäit.
GSIKE 2,5 kW 12 V inverter: tehnilised andmed, hind ja arvustusedKõigepealt tegelik vool – miks 2 kW / 12 V süsteem vajab väga jämedaid vaskkaableid
Kõige kallim viga madalpingelise autonoomse süsteemi paigaldamisel on valida komponendid brošüüris toodud näidu, mitte tegeliku samaaegse koormuse järgi. Enne arvutusi pange tähele, et GSIKE seade töötab 12 V siinil (füüsiliselt on see neljaelemendiline 12,8 V LiFePO4 akuplokk), mitte 24 V või 48 V siinil.
Pinge valimise reegel kordub kõigis päikesesüsteemi mõõtmise juhendites: umbes 1–2 kW sobib 12 V-le, umbes 2–4 kW sobib 24 V-le ning ligikaudu 3–4 kW-st alates on vaja 48 V pinget. 2 kW juures ulatub 12 V siini voolutugevus juba peaaegu 170 A-ni, mistõttu kirjeldatakse seda võimsusklassi matkaauto, majakese ja lühikeste kaablite süsteemina — mitte kunagi kogu maja süsteemina.
Alusta kiirest voolutugevuse võrdlusest, sest see mõjutab kõiki järgnevaid valikuid. 2000 W täisvõimsuse juures on 12 V siini voolutugevus I = P ÷ V = 2000 W ÷ 12 V = 166.7 A (ideaaljuhul, kasutegurit arvestamata). Tippkoormuse korral on aku ja inverteri vaheline kasutegur 93%, seega peab kaabel taluma tegelikku akupoolset voolutugevust I = 2000 W ÷ (12 V × 0.93) = 2000 ÷ 11.16 ≈ 179.0 A. Käivitusvõimsuse suhe on 3000 VA ÷ 2000 W = 1.5×; see on saadaval vaid lühiajalisel mootorikäivitusel, näiteks külmiku kompressori või väikese pumba käivitamisel, mitte pideva toiduvalmistamiskoormuse jaoks.
See ongi realistlik ülempiir: 12 V siinil voolab ~179 A, mistõttu kasutatakse selle võimsusklassi inverteriga 70 mm² siinikaableid ning aku tuleb paigaldada peaaegu inverteri kõrvale. Kui samaaegne tipukoormus ületab pidevalt 2000 W, on õige lahendus 24 V või 48 V inverter, mitte jämedamad 12 V kaablid selle üksiku, paralleelühenduse võimaluseta seadme puhul.
Allpool kasutatakse igas etapis samu viit valemit. Lisa oma seadmed ja kontrolli kogu süsteemi arvutustabelis uuesti üle.
1. Päevane energiakulu [Wh] = seadme võimsus [W] × kasutustunnid päevas [h].
2. Aku energia [Wh] = nimipinge [V] × mahtuvus [Ah].
3. Kasutatav Wh = nimi-Wh × tühjendussügavus (LiFePO4 puhul kasutame 0,8).
4. Nimimahtuvus [Ah] = vajalik kasutatav Wh ÷ DoD ÷ siinipinge [V].
5. Kaabli ristlõige: A = (2 × ühesuunaline pikkus [m] × vool [A]) ÷ (κ × ΔV), kus vase elektrijuhtivus κ = 56 m/(Ω·mm²) ja ΔV on lubatud pingelang voltides.
Päikeselaadimise ülempiir: ühe MPPT-laadija nimivool on 60 A, seega on teoreetiline päikeselaadimise võimsus 12 V siinile 60 A × 12 V = 720 W (13,5 V ujuvlaadimispinge juures ~810 W). Sellest suurema võimsuse korral ei suurenda lisapaneelid laadimisvoolu — ülejääk suunatakse otse keskpäevastesse koormustesse. Seepärast on 900 W paneelivõimsus range ülempiir ning 3 × 250 W (750 W) praktiline optimaalne valik.
1. samm — matkaauto või aiakontori vatt-tundide bilanss
12 V 2 kW inverter on mõeldud ühe ruumi, mobiilse või varutoitekoormuse jaoks: matkaautole, aiakontorile, väikesele majakesele, pisikodule, kuuris asuvale töökojale või kodu oluliste seadmete varutoiteahelale. See pole mõeldud kogu maja jaoks. Selle juhendi näidiskoormus on ~1 kWh/päev — LED-valgustus, sülearvuti, teler või ruuter, väike kompressoriga külmik, telefoni ja kaamera laadimine ning mõni üksik väike kodumasin.
Päevase koormuse tasakaal (~1 kWh/päev võrdluslahendus)
| Koormus | Võimsus | Tundi päevas | Energia päevas | Märkused |
|---|---|---|---|---|
| LED-valgustus (4×8 W) | 32 W | 4 h | 128 Wh | Õhtuti |
| Kompressoriga külmik (keskmine) | 45 W | 24 h | ~450 Wh | Tsükliline, mitte pidev; käivitusvool 3–5× |
| Sülearvuti / telefon / ruuter | 50 W | 5 h | 250 Wh | Vajab puhast siinuslainet |
| Teler / meediaboks | 40 W | 2 h | 80 Wh | Õhtuti |
| LED-veekeetja / mikrolaineahi (aeg-ajalt) | 1100 W | 0.15 h | ~165 Wh | Lühiajaline koormus, 2000 W piirile lähedal |
| Veepump / väikesed tööriistad | 300 W | 0.2 h | 60 Wh | Induktiivne käivitusvool |
| Muud pidevalt töötavad seadmed | 10 W | 10 h | 100 Wh | Ooterežiim, andurid |
| Päeva kogutarbimine | — | — | ≈ 1000 Wh | ≈ 1 kWh/päevas |
Oluline on päikeseta öö. Pärast päikeseloojangut lõpetab PV-paneelide süsteem elektri tootmise ja aku jääb ainsaks energiaallikaks. Selle 1 kWh süsteemi puhul moodustavad öise koormuse (umbes 22:00–07:00) peamiselt külmik ja ooterežiimi elektroonikaseadmed — umbes 300–400 Wh — seepärast katabki üks 100 Ah aku, mille kasutatav energia on ~1024 Wh, öö varuga.
Arvesta hetkelise võimsusega, mitte ainult päeva keskmisega. 1100 W veekeetja, käivituv külmiku kompressor ja samal ajal töötav sülearvuti laadija lähenevad kiiresti 2000 W piirile. Seetõttu kasutavad matkaauto omanikud veekeetjat eri aegadel ega kasuta kunagi mikrolaineahju ja veekeetjat korraga. 3000 VA käivitusvõimsus (1,5×) on mõeldud mootorite käivitamiseks, näiteks kompressoriga külmikute ja väikeste pumpade jaoks, mitte pidevaks toiduvalmistamiseks.
2. samm — 12,8 V LiFePO4 aku dimensioneerimine: DoD 80% ja ühe öö autonoomia
GSIKE inverter ühildub 12,8 V LiFePO4 akudega (neli elementi järjestikku), BMS-i side toimub RS485 kaudu. Liitiumraudfosfaatkeemia on kavandatud 80% tühjendussügavuse jaoks — see on vahemik, mille korral on tagatud pikk tsüklielu. Ühe tsükli jooksul ei tohi akust võtta üle 80% selle energiast.
Arvutusnäide — 1 kWh päevas, ühe öö autonoomia
1. Vajalik kasutatav energia ≈ 1000 Wh üheks ööks (külmik ja ooterežiim töötavad kogu öö).
2. Nõutav nimimahtuvus DoD 0,8 juures = 1000 Wh ÷ 0,8 = 1250 Wh nimivõimsust. Kuna kasutada saab ainult 80%, peab paigaldatud aku nimienergia olema kasutatavast energiast suurem.
3. Teisenda 12,8 V siini ampertundideks = 1250 Wh ÷ 12,8 V ≈ 97,7 Ah.
4. Praktiline valik = üks 12,8 V 100 Ah LiFePO4 aku = nimivõimsus 1280 Wh, 80% DoD juures kasutatav 1024 Wh. See üks aku katab kavandatud 1000 Wh kasutatava energia vajaduse ning jätab väikese talvise varu.
Kui kaua 12,8 V 100 Ah aku tegelikult vastu peab?
| 230 V pistikupesa koormus | Aku poole vool @12 V (93% juures) | Tööaeg 1024 Wh kasutatava energiaga | Kommentaar |
|---|---|---|---|
| 200 W (sülearvuti + valgustid + ruuter) | ≈ 18 A | ≈ 4,7 h | Mugav koormus terveks õhtuks |
| 500 W (teler + külmiku tsükkel + sülearvuti) | ≈ 45 A | ≈ 1,9 h | Tüüpiline õhtune tippkoormus |
| 1000 W (pool inverteri nimivõimsusest) | ≈ 90 A | ≈ 0,95 h (~57 min) | Lühiajaliselt, hajutatult kasutamine |
| 2000 W (täisvõimsus, teoreetiline) | ≈ 179 A | ≈ 0,48 h (~29 min) | Ainult lühiajalised koormused; 2000 W juures 1 tund vajab ~167 Ah |
Kaks näidislahendust, mis sobivad päris paigaldistele:
| Koostis | Aku | Nimienergia | Kasutatav energia 80% DoD juures | Autonoomia |
|---|---|---|---|---|
| Matkaauto / aiakontor (~1 kWh/päevas) | 1 × 12,8 V 100 Ah | 1280 Wh | 1024 Wh | 1 päikeseline päev + 1 lühike öö |
| Väike majake / varutoide (~2 kWh/päevas) | 2 × 12,8 V 100 Ah rööbiti | 2560 Wh | 2048 Wh | 1–2 ööd, külmik + pump + tuled |
Laadimisvoolu kontroll: 60 A MPPT-laadija vool 100 Ah akupanka tähendab 0,6C laadimiskiirust; 200 Ah akupanga puhul on see 0,30C. Mõlemad on LiFePO4-akudele sobivad laadimiskiirused — 100–200 Ah 12 V akupank sobib sellele inverterile ning mahtuvus ei tohiks olla alla ~100 Ah. Ühenda akud rööbiti (pinge peab jääma 12,8 V), kasuta sama pikkusega kaableid, et vool jaotuks ühtlaselt, ning hoia RS485 BMS-i juhe ühendatuna, et inverter saaks lugeda laetuse taset ja temperatuuripiiranguid.
3. samm — PV-paneelide võimsuse valimine: 900 W ülempiir, parim valik 3 × 250 W, üks MPPT
Sellel seadmel on üks MPPT-päikeseenergialaadija (üks jälgimiskanal, laadimisvool 60 A, sisendvool 50 A), mitte kaks MPPT-d. PV-sisendi vahemik on MPPT töövahemik 30–160 V DC, tühijooksupinge ülempiir 160 V DC ning tehniline ülempiir võimaldab paneelide koguvõimsust kuni 900 W. See on paneelide võimsuse ülempiir, mitte sihtväärtus. (Mõni üldine turundustekst viitab palju võimsamale 500 V / 120 A kanalile, kuid lingitud GSK-2KW-12V-WIFI kasutusjuhend, tehniliste andmete pilt ja ametlik PV-valikutabel näitavad kõik 900 W, 160 V ja 60 A — lähtu neist väärtustest.)
Enamikus Euroopa piirkondades on efektiivse tipppäikesetundide arvu (PSH) aasta keskmine umbes 3,0 tundi päevas — kaugel põhjas vähem, Vahemere ääres rohkem. Arvesta umbes 0,75 suuruse vähendusteguriga, mis võtab arvesse temperatuuri, tolmu, MPPT ja juhtmete kadusid.
Arvutusnäide — PV 1 kWh päevas
Nõutav Wp = päevane Wh ÷ (PSH × vähendustegur) = 1000 Wh ÷ (3,0 × 0,75) = 1000 ÷ 2,25 ≈ 444 Wp. Talvevaru tagamiseks planeeri sellest veidi suurem võimsus, seega arvesta ~500–750 Wp-ga — see jääb mugavalt alla 900 W maksimumi.
Miks 900 W paneele annab akule vaid ~750 W
Tegelik võimsus 900 W ÷ 12 V ≈ 75 A voolaks teoreetiliselt, kuid päikeseenergia laadimisaste on piiratud 60 A-ga. Üle 60 A jääv PV ülejääk toidab lihtsalt keskpäevaseid tarbijaid või neeldub, kuid ei lae akupanka kiiremini. Seetõttu on praktiline paneelide koguvõimsus ~750 W = kolm 250 W paneeli, täpselt nagu ametliku PV-valikutabeli näites: iga 250 W paneel töötab väärtustel Vmpp ~36 V / Impp ~8,3 A / Voc ~40 V, seega kolm jadamisi ühendatud paneeli annavad tööpingeks ~108 V (vahemikus 30–160 V) ja Voc-iks ~120 V (mugavalt alla külma ilma 160 V piirväärtuse).
| Stsenaarium | Päevane tarbimine | Teoreetiline Wp = tarbimine ÷ (3.0 × 0.75) | Praktiline lahendus |
|---|---|---|---|
| Matkaauto / aiakontor | 1 kWh/päev | 444 Wp | 500–750 Wp (2–3×250 W) |
| Väike majake / varutoide | 2 kWh/päev | 889 Wp | ~900 Wp (3×300 W) — PV-võimsuse ülempiiril |
| Massiivi range piirang | — | Kuni 900 W paneele (üks MPPT) | 900 ÷ 250 W ≈ 3 moodulit; jada Voc < 160 V |
Paneelide jadaühenduse pinge kontroll: hoidke talvist tühijooksupinget alla 160 V. Tüüpilise −0.30%/°C Voc temperatuuri koefitsiendi ja −10 °C katuse korral korrutage jada Voc külmateguriga ×1.10. Kolm 250 W paneeli annavad külmades tingimustes umbes 132 V — ohutu. Ärge ühendage selle seadmega nelja paneeli jadamisi, sest külma ilma Voc võib ületada 160 V ja MPPT ei käivitu.
Aasta jooksul annab 1 kWp Kesk-Euroopas ligikaudu 850–1050 kWh (orienteeruv näitaja). 750 Wp paneelide süsteem annab aastas umbes 650–780 kWh, suvel keskmiselt ~1.8–2.1 kWh päevas, kuid sügaval talvel palju vähem — seepärast ongi 80% DoD varu ja 80 A vahelduvvoolu sisend (võrgust või generaatorist) hallidel nädalatel olulised.
4. samm — 12 V aku kaabli ristlõige: 70 mm² pikkusel 1 m / 1%, 20–25 mm² 3% korral
Täisvõimsusel 2000 W on voolutugevus 12 V siinil 166.7 A ideaaljuhul ja 179.0 A 93% kasuteguri juures. 12 V korral on lubatud pingelang väga väike: 1% 12 V-st = 0.12 V ja isegi leebema nõude 3% = 0.36 V. Kasutades vase elektrijuhtivust κ = 56 m/(Ω·mm²), on minimaalne ristlõige A = (2 × L × I) ÷ (κ × ΔV), kus tegur 2 arvestab voolu liikumist mööda nii positiivset kui ka negatiivset juhet edasi ja tagasi. Lisaks rakendatakse temperatuuri ja vananemise arvestamiseks ×1.2 projekteerimisvaru.
| Juhtum | Arvutus | Teoreetiline A (×1.2) | Valige vask |
|---|---|---|---|
| Ühesuunaline pikkus 1 m, 1% pingelang (0.12 V), 166.7 A | (2 × 1 × 166.7) ÷ (56 × 0.12) = 333.4 ÷ 6.72 | 49.6 → ×1.2 = 59.6 mm² | 70 mm² |
| Ühesuunaline pikkus 1 m, 1% pingelang, 179.0 A (93% kasuteguri juures) | (2 × 1 × 179.0) ÷ (56 × 0.12) = 358 ÷ 6.72 | 53.3 → ×1.2 = 63.9 mm² | 70 mm² |
| Ühesuunaline pikkus 1 m, 3% pingelang (0.36 V), 166.7 A | (2 × 1 × 166.7) ÷ (56 × 0.36) = 333.4 ÷ 20.16 | 16.5 → ×1.2 = 19.8 mm² | 20–25 mm² (ainult juhul, kui 3% pingelang on vastuvõetav) |
Lihtsalt öeldes: kui aku asub inverteri kõrval (ühesuunaline kaabli pikkus 1 m), nõuab range 1% pingelang täiskoormusel 70 mm² vaskkaablit — see on sama jäme kui latt. Kui 3% pingelang klemmidel on vastuvõetav (kaabel soojeneb veidi rohkem ja inverteri pinge langeb pisut), piisab 20–25 mm² ristlõikest. See on 12 V siinil paigalduse kõige olulisem reegel: hoia aku ühenduskaabel lühike. Iga lisanduv meeter nõuab kas palju jämedamat vaskkaablit või märksa suuremat pingelangu.
Kaitsme valimine: paigalda peamine alalisvoolukaitse võimalikult aku positiivse klemmi lähedale, suletud korpuse sisse. Rusikareegel on 1,25 × maksimaalne voolutugevus. Maksimaalse koormuse 179,0 A voolu korral tähendab see umbes 224 A, seega on tavaline valik 225–250 A alalisvoolukaitse või kaitselüliti koos sobiva alalisvoolueraldiga. Pressi vaskrõngasklemmid korraliku tööriistaga kokku - vaheühendusi kasuta mitte - sest 12 V siinil muutub iga 179 A juures lõtv ühendus kuumaks punktiks ja tuleohuks.
5. samm - aus võrdlus: 12 V või üleminek 24 V või 48 V peale
Iga asjatundlik paigaldaja küsib õigustatult: „Kas ma ikka tahan 12 V või peaksin valima 24 V?” Vastus sõltub täielikult samaaegsest võimsustarbest ja kaablite pikkusest. Sama 2000 W väljundvõimsuse juures on voolutugevus pingega pöördvõrdeline - seega võtab 12 V siin umbes kaks korda rohkem voolu kui 24 V siin ja neli korda rohkem kui 48 V siin.
| Siinipinge | Ideaalne voolutugevus 2000 W juures | Tegelik voolutugevus 93% kasuteguri juures | Kaabli ristlõige 1 m / 1% pingelangu korral | Sobib kõige paremini |
|---|---|---|---|---|
| 12 V (see GSIKE seade) | 166,7 A | 179,0 A | umbes 70 mm² (20–25 mm² 3% pingelangu korral) | Matkaauto, majake, aiakontor, hädavajalikud varutoitega seadmed, lühikesed kaablid |
| 24 V (järgmine klass) | 83,3 A | umbes 89,6 A | umbes 16–25 mm² | 2–3 kW, pikemad kaablid, väike kodu |
| 48 V (suur klass) | 41,7 A | umbes 44,8 A | umbes 6–10 mm² | Kogu maja toide, 3 kW+, pikad kaablid |
Vali 12 V, kui samaaegne koormus jääb alla umbes 2 kW, aku saab paigutada inverterist 1–2 m kaugusele, soovid kaubikusse või kuuri võimalikult soodsat 230 V pistikupesa ja sul on juba 12 V matkaakud. Võta 24 V või 48 V, kui tipukoormus kipub ületama 2 kW, akuruum asub koormustest mitme meetri kaugusel või soovid kogu maja mugavusi. GSIKE 12 V seade on teadlikult kompaktne (358 × 295 × 105,5 mm, 6,0 kg) lühikeste kaablite, mobiilse kasutuse ja varutoite jaoks - see ei sobi kogu maja toiteks.
Piirangud, millega arvestada. Seda seadet saab kasutada ainult üksikult - seda ei saa ühendada paralleelselt ega virnastada. Pidev väljundvõimsus on rangelt 2000 W (3000 VA käivitusvool ainult lühiajaliseks mootorite käivitamiseks). Seade töötab ühe MPPT-kanaliga. Sellel puudub IP-kaitseklass - kaasas on ainult eemaldatav tolmukate -, seega kavanda paigaldus siseruumidesse, kaubikusse või varju alla. Klienditoe vestlus on inglise keeles ning WiFi-seire on valikuline väline lisavarustus.
Täielik umbes 1 kWh / ühe öö lahendus paberil
Näidispaigaldus matkaautole või aiakontorile: üks GSIKE 2.5KW 12 V inverter (tehnilised näitajad: 2000 W pidev võimsus, 3000 VA käivitusvõimsus); üks 12,8 V 100 Ah LiFePO4 plokk (nimivõimsus 1280 Wh, kasutatav 1024 Wh); kolm 250 W paneeli jadamisi = umbes 750 Wp ühel MPPT-l (alla 900 W ülempiiri); 70 mm² akukaabel, mille pikkus ühes suunas on kuni 1 m (20–25 mm², kui sobib 3% pingelang), ning 225–250 A alalisvoolukaitse aku lähedal; 16 A vahelduvvoolu sisendkaitselüliti; 80 A vahelduvvoolu sisend, mis on mõeldud pilvistel nädalatel laagriplatsi elektriühendusest või väikesest generaatorist aku laadimiseks.
Inverter ise maksab 149,99 eurot; tasuta tarne 15 Euroopa riiki (töötlemine 1–3 päeva, tarne 2–7 päeva) ning tagastusõigus 30 päeva jooksul. Võrreldav 12,8 V 100 Ah LiFePO4 plokk maksab eraldi ligikaudu 130–180 eurot, seega läheb kogu umbes 1 kWh algtaseme süsteem maksma 300–360 eurot, paneelid ja kaabeldus välja arvatud.
Kokkuvõte — hoia 12 V siini näitajad realistlikud: lühikesed kaablid, jäme vask, väike paneelist
Kokkuvõte: 2 kW / 12 V süsteemis tuleb valida aku ühe öö koormuse, paneelid päevase energiavajaduse ja pingelanguga arvestav kaabel, mis on peaaegu olematu pikkusega. Umbes 1 kWh päevas tarbimiseks sobib üks 12,8 V 100 Ah LiFePO4 plokk (nimivõimsus 1280 Wh, 80% tühjendussügavuse korral kasutatav 1024 Wh), kolmest 250 W paneelist koosnev umbes 750 Wp paneelistik (444 Wp arvutuse järgi, alla 900 W ülempiiri) ja 70 mm² akukaabel 1 m pikkuse ja 1% pingelangu korral (20–25 mm² 3% pingelangu korral) ning 225–250 A alalisvoolukaitse. Järgi rangelt piiranguid: 2000 W pidev võimsus, 3000 VA käivitusvõimsus (1,5×), üks MPPT, maksimaalselt 900 W PV-võimsust, rööpühendus puudub. Pea meeles, et 12 V süsteemi voolutugevus on ligikaudu kaks korda suurem kui 24 V siinil, mistõttu ongi seda tüüpi süsteem mõeldud lühikeste ja jämedate vaskkaablite ning väikese päevase koormuse jaoks.
Korduma kippuvad küsimused
Kui suurt Ah-akut vajan 2000 W 12 V inverteri käitamiseks ühe tunni jooksul?
Maksimaalse 2000 W võimsuse juures tarbib 12 V siin ideaalis 2000 ÷ 12 = 166,7 A või inverteri 93% kasuteguri korral akust 2000 ÷ (12 × 0,93) = 179,0 A. Seega vajab inverteri tund aega täisvõimsusel töötamine ligikaudu 167 Ah 12 V juures — kasutegurit arvestades tegelikkuses umbes 179 Ah; 80% tühjendussügavuse arvestamiseks tuleb see jagada 0,8-ga. Üks 100 Ah plokk annab seega maksimaalse 2000 W koormuse juures vaid umbes pool tundi; täiskoormusel tunniks vajad 200 Ah plokki (kahte paralleelselt ühendatud 12,8 V 100 Ah plokki).
Kui kaua töötab 12,8 V 100 Ah LiFePO4 aku 2000 W inverteriga?
12,8 V 100 Ah plokk mahutab nimivõimsusena 12,8 × 100 = 1280 Wh, millest 80% (1024 Wh) saab ohutult kasutada. 200 W õhtuse koormuse korral (sülearvuti, valgustid, ruuter) kestab see umbes 4,7 tundi; 500 W korral umbes 1,9 tundi; 1000 W korral umbes 57 minutit. Maksimaalse 2000 W nimivõimsuse juures kestab see vaid umbes 29 minutit, sest 2000 W on pideva võimsuse ülempiir ja 100 Ah plokk on mõeldud matkaautole või suvilale, mitte pikaks täisvõimsusel töötamiseks.
Millise ristlõikega 12 V aku kaablit vajan 2000 W inverteri jaoks, kui kaabel on ühe meetri pikkune?
Täiskoormuse vool on ideaalis 166,7 A või 93% kasuteguri juures 179,0 A. Kasutades valemit A = (2 × L × I) ÷ (κ × ΔV), kus vase κ = 56: ühe meetri pikkuse ühesuunalise kaabli ja range 1% pingelangu (0,12 V) korral on ristlõige 166,7 A juures 49,6 mm² (179,0 A juures 53,3 mm²). Kui lisada 1,2-kordne varu, on vaja 59,6–63,9 mm² — seega vali 70 mm². Kui 3% pingelang (0,36 V) on vastuvõetav, väheneb ristlõige 16,5 mm²-ni ja piisab 20–25 mm² kaablist. Mõlemal juhul hoia kaabel lühike.
Miks vajab 12 V 2 kW inverter nii jämedat kaablit (70 mm²)?
Põhjus on selles, et 12 V süsteemis on 2000 W vool väga suur: ideaalis 166,7 A ja 93% kasuteguri juures 179,0 A. Ohmi seaduse järgi põhjustab isegi väga väike takistus sellise voolu juures suure pingelangu ja kuumutab kaablit. Pinge languse piiramiseks vaid 1%-ni (0,12 V) ühemeetrisel kaablil peab vaskjuhi ristlõige koos varuga olema umbes 60–64 mm², sellest ka 70 mm² kaabel. See on 12 V süsteemi peamine kompromiss: jäme ja kallis kaabel, kuid ainult juhul, kui aku asub otse inverteri kõrval.
Kui suur on GSIKE 12 V 2 kW inverteri maksimaalne päikesepaneelide süsteemi võimsus?
Üks MPPT-laadimiskontroller toetab kuni 900 W paneele, tühijooksupinge ülempiir on 160 V alalisvoolu ning tööpingevahemik 30–160 V. Päikesepaneelide laadimisvool on piiratud 60 A-ga (sisendvool 50 A). Ametlik paneelide valiku näide on kolm jadamisi ühendatud 250 W paneeli (750 W, tööpinge umbes 108 V, tühijooksupinge umbes 120 V), mis on praktiliselt parim valik — üle umbes 750–900 W paneelivõimsus akul kiiremini täis laadida ei aita, sest 60 A laadimisaste piirab voolu.
Miks on praktilise päikesepaneelide süsteemi võimsus vaid 750 W, kui maksimum on 900 W?
900 W ÷ 12 V oleks umbes 75 A, kuid päikeseenergia laadija on piiratud 60 A-ga. Üle 60 A ei lae paneelide ülejääk akut rohkem, vaid toidab ainult keskpäevaseid tarbijaid otse. Seega on 900 W paneelide poolel riistvara ülempiir, samas kui 3 × 250 W = 750 W on laadijaga sobiv süsteem, mis ei jäta paneelivõimsust kasutamata. 60 A × 12 V korral on teoreetiline päikeseenergia laadimisvõimsus 720 W (13,5 V püsilaadimispinge juures umbes 810 W).
Millise nimivooluga alalisvoolukaitse kaitseb 12 V 2 kW aku toitekaablit?
Paigalda kaitse võimalikult aku plussklemmi lähedale, suletud korpuse sisse. Vali nimivooluks umbes 1,25 × maksimaalne vool: 1,25 × 179,0 A ≈ 224 A, seega on tavapärane valik 225–250 A alalisvoolukaitse või -kaitselüliti koos sobiva alalisvoolu lahklülitiga. Kasuta korralikult pressitud vaskkaablikingi ja väldi vaheühendusi, sest 179 A vooluga 12 V siinis kuumeneb lõtv ühendus väga kiiresti.
Kas peaksin 2 kW matkaauto süsteemi jaoks valima 12 V või minema üle 24 V peale?
Jää 12 V pinge juurde, kui tippkoormus jääb alla ~2 kW, aku saab paigutada inverterist 1–2 m kaugusele ja sul on juba 12 V tarbeakud. Vali 24 V pinge, kui tippkoormus läheneb pidevalt 2 kW-le või ületab selle või kui akuruum asub tarbijatest mitme meetri kaugusel. 2000 W koormuse korral on 24 V siini voolutugevus ainult ~89,6 A (umbes poole vähem kui 12 V juures, kus see on 179 A), mistõttu saab kaabli ristlõiget vähendada 70 mm²-lt ligikaudu 16–25 mm²-ni ja kasutada pikemaid kaablijookse.
Kui palju vatt-tunde tarbib matkabuss või aiamaja tegelikult päevas?
LED-valgustuse, sülearvuti, teleri või ruuteri, väikese kompressor-külmiku ja telefonilaadijaga kompaktne matkabuss või soojustatud aiamaja tarbib tavaliselt 0,8–1,5 kWh päevas. Siin kasutatud näidissüsteemi tarbimine on umbes 1000 Wh: külmik ~450 Wh, valgustus 128 Wh, sülearvuti/ruuter 250 Wh, teler 80 Wh, aeg-ajalt kasutatav veekeetja või mikrolaineahi ~165 Wh, pump 60 Wh ja ooterežiim 100 Wh. Koosta oma tarbimisnimekiri, korrutades iga seadme võimsuse selle kasutustundide arvuga.
Miks on 12 V inverteri voolutugevus 167 A, kuid kaabli arvutustes kasutatakse 179 A?
166,7 A on ideaalne voolutugevus: 2000 W ÷ 12 V. 179,0 A on tegelik voolutugevus, mida aku peab tagama, sest inverter kaotab alalisvoolu 230 V vahelduvvooluks muundamisel umbes 7% energiast (aku ja inverteri vaheline kasutegur 93%). 2000 W väljundvõimsuse saavutamiseks peab aku tegelikult andma 2000 ÷ (12 × 0,93) ≈ 179 A. Kaabli ja kaitsme dimensioneerimisel tuleb kasutada suuremat, 179 A väärtust, mitte ideaalset 167 A.
Arvutustes kasutatud allikad ja arvandmed
Allpool toodud arvud on arvutustes kasutatud parameetrite ja andmeallikate väärtused. Tarbimis- ja kliimaandmed on ligikaudsed keskmised 15 tarneriigi kohta Euroopas.
• GSIKE 2.5KW 12 V tooteleht ja sellega lingitud GSK-2KW-12V-WIFI kasutusjuhend (pidevvõimsus 2000 W, tippvõimsus 3000 VA, üks 60 A MPPT, päikesepaneelide maksimaalne võimsus 900 W, Voc 160 V, tööpinge 30–160 V, vahelduvvoolulaadimine 80 A / kokku 120 A, hind 149,99 EUR): gesike.com.
• Euroopa ühefaasilise elektrivarustuse standard 230 V / 50 Hz (EN 50160) ja ligikaudne päikesepaneelide tootlikkus kogu Euroopas 850–1050 kWh kWp kohta aastas; aasta keskmisena umbes 3,0 tipptunni päikesekiirgust päevas.
• Vase juhtivus κ = 56 m/(Ω·mm²) ja pingelangu valem A = (2·L·I) ÷ (κ·ΔV); kontrollitud avaldatud alalisvoolukaablite dimensioneerimise juhiste järgi, mis soovitavad üle ~2–3 kW kasutada eelistatult 24 V siinipinget ja alla ~2 kW 12 V pinget.
• LiFePO4-keemia, mis on kavandatud 80% tühjenemissügavusele pika tsükliea tagamiseks; ploki nimipinge 12,8 V (4S), ujuklaadimispinge 13,5 V, ülelaadimiskaitse 14,1 V.
Juhendid ja võrdlused
Enne ostmist uuri lähemalt:
