Kuidas GSIKE abil Euroopas mõõtmete järgi kavandada 6,2 kW / 48 V võrguvälist päikesesüsteemi: PV, LiFePO4 aku ja 48 V kaablite arvutamine
Pidevvõimsus 6200 W (6200 VA) · käivitusvõimsus 12400 VA (2,0×) · puhas siinuslaine 230 V / 50 Hz · 48 V akusiin (51,2 V LiFePO4) · üks MPPT 120 A päikeselaadija · PV 60–500 V DC, paneelide võimsus kuni 6500 W · vahelduvvoolulaadija 80 A / kogulaadimisvool 120 A · rööptöö puudub · soodustus ~39,9%, hind 309,99 EUR
Lühivastus: 6,2 kW / 48 V võrguvälise süsteemi mõõtmete määramist tuleb alustada ööpäevasest energiatarbimisest ja öisest koormusest, mitte kataloogis märgitud võimsusest. Euroopa pereelamu, väikese majapidamise või suure puhkemaja jaoks, kus tarbitakse umbes 10 kWh päevas ja soovitakse kaheks ööks autonoomiat, annab arvutus tulemuseks ligikaudu 520,8 Ah mahutavusega 48 V LiFePO4 akupanga (48 V arvestuses; tegeliku 51,2 V LiFePO4 nimipinge juures 488,3 Ah), umbes 3,81 kWp päikesepaneelide koguvõimsuse, mida saab ümardada ligikaudu 4 kWp-ni, kasutades 12–14 standardset 450–550 W paneeli, ning 48 V vaseakukaablid: 25 mm² 2 m pikkuse ja 1% pingelangu korral või 16 mm² 5 m pikkuse ja 3% pingelangu korral (täisvõimsusel vajaliku voolutugevuse talumiseks piisava varuga 25 mm²). GSIKE 6,2 kW 48 V inverteri pidevväljund on piiratud 6200 W-ga ja käivitusvõimsus 12400 VA-ga; need on jäigad ülempiirid, mida ei saa paneele lisades ületada.
GSIKE 6,2 kW 48 V inverter: tehnilised andmed, hind ja arvustusedEsmalt pingivalik – miks 6,2 kW süsteem töötab 48 V, mitte 24 V pingel
Võrguvälise süsteemi paigaldamisel on kõige kulukam viga valida komponendid brošüüris toodud võimsuse, mitte tegeliku samaaegse koormuse järgi. Enne arvutuste tegemist pane tähele, et GSIKE seade töötab 48 V siinipingel (füüsiliselt 51,2 V LiFePO4 plokiga, 16 elementi), mitte 12 V või 24 V pingel.
Pinge valimise reegel kordub kõigis päikeseenergiasüsteemide mõõtmete määramise juhendites: umbes 1–2 kW sobib 12 V jaoks, umbes 2–4 kW sobib 24 V jaoks ja alates ligikaudu 6 kW-st on vaja 48 V pinget. 6,2 kW korral ulatuks 24 V siini vool peaaegu 350 A-ni, mis nõuab veetorude jämedusi siinilatte ja 70 mm² vaskkaableid. 48 V siini korral on vool ligikaudu poole väiksem, mis ongi tehniline põhjus, miks selles võimsusklassis kasutatakse 48 V pinget.
Võrdle kiiresti: 6200 W täisvõimsusel on 48 V siini voolutugevus I = P ÷ V = 6200 W ÷ 48 V = 129.2 A (ideaalne väärtus, kasutegurit arvestamata). Sama võimsuse korral oleks 24 V siini voolutugevus 6200 ÷ 24 = 258.3 A – peaaegu täpselt kaks korda suurem. Voolutugevuse poole võrra vähendamine tähendab, et vajalik kaabli ristlõige on poole väiksem ja toitekaablis tekkiv soojuskadu samuti poole väiksem.
See on ka realistlik ülempiir: 48 V siinil on voolutugevus umbes 137 A, mistõttu 6.2 kW süsteem töötab mugavalt, kuid üht 48 V seadet ei saa paralleelühendada. Kui samaaegsed tipukoormused ületavad pidevalt 6200 W, on õige lahendus teise klassi inverter või paralleelühendamist võimaldav mudel, mitte jämedamad 48 V kaablid selle ühe seadmega.
Järgmistes sammudes kasutatakse samu viit valemit. Sisesta oma seadmed ja kontrolli kogu süsteem arvutustabelis uuesti üle.
1. Päevane energiakulu [Wh] = seadme võimsus [W] × kasutustunnid päevas [h].
2. Aku energia [Wh] = nimipinge [V] × mahtuvus [Ah].
3. Kasutatav Wh = nominaalne Wh × tühjendussügavus (LiFePO4 puhul kasutame väärtust 0.8).
4. Nominaalmahtuvus [Ah] = päevane Wh × autonoomiaga öid ÷ tühjendussügavus ÷ siinipinge [V].
5. Kaabli ristlõige: A = (2 × ühe suuna pikkus [m] × voolutugevus [A]) ÷ (κ × ΔV), kus vase elektrijuhtivus κ = 56 m/(Ω·mm²) ja ΔV on lubatud pingelang voltides.
Päikeseenergia laadimisvõimsuse ülempiir: ühe MPPT-laadija nimivool on 120 A, seega on teoreetiline päikeseenergia laadimisvõimsus 120 A × 48 V = 5760 W (54 V ujuklaadimispinge juures umbes 6480 W). Sellest rohkem võimsust paneelidelt lisades laadimisvool enam ei suurene – ülejääk suunatakse otse keskpäevaste koormuste katmiseks.
1. samm — Euroopa pereelamu vatt-tundide bilanss
Euroopa pereelamu, suur puhkemaja, tegutsev väikepõllumajandusettevõte või kodukontor, kus ei kasutata kogu maja elektrilist kütet, tarbib tavaliselt 8–12 kWh päevas. Selles juhendis kasutatav näidisarvutus põhineb 10 kWh-l päevas – külmik-sügavkülmikul ja sügavkülmkirstul, LED-valgustitel, pesumasinal ja nõudepesumasinal, elektroonikaseadmetel, aeg-ajalt kasutataval veekeetjal või mikrolaineahjul, veepumbal ning ühel päevas valmistataval toidukorral.
Päevase koormuse jaotus (10 kWh/päeva võrdlussüsteem)
| Koormus | Võimsus | Tundi/päevas | Energia/päevas | Märkused |
|---|---|---|---|---|
| LED-valgustid (12×9 W) | 108 W | 5 h | 540 Wh | Õhtud |
| Külmik-sügavkülmik (keskmine) | 120 W | 24 h | 2880 Wh | Kompressor, käivitusvoolu tipp 3–5× |
| Sügavkülmkirst (keskmine) | 90 W | 24 h | 2160 Wh | Samuti tsükliline, mitte pidev |
| Pesumasin | 500 W | 1 h | 500 Wh | Kütteelement, töötab päeval |
| Nõudepesumasin | 450 W | 1 h | 450 Wh | Töötab päikesepaneelide toel keskpäeval |
| Elektroonika: ruuter, teler, sülearvutid, laadijad | 110 W | 6 h | 660 Wh | Vajab puhast siinuslainet |
| Veekeetja / mikrolaineahi (aeg-ajalt) | 1200 W | 0.5 h | 600 Wh | Lühikesed suure võimsusega tööperioodid |
| Survepump / veepump | 500 W | 0.4 h | 200 Wh | Induktsioonpliidi käivitusvoolu tipp |
| Pliidiplaat / ahi (üks toidukord) | 1800 W | 0.8 h | 1440 Wh | Jaotub kogu päeva peale |
| Mobiiltelefonid ja väikesed seadmed | 35 W | 10 h | 350 Wh | Pidevalt töötavad seadmed |
| Päevane kogutarbimine | — | — | ≈ 9780 Wh | ≈ 10 kWh/päevas |
Oluline näitaja on päikeseta öö. Pärast päikeseloojangut lõpetab päikesepaneelide väli elektri tootmise ja aku jääb ainsaks energiaallikaks. Selle 10 kWh süsteemi puhul on öine koormus (umbes 19.00–07.00) ligikaudu 3,5–5 kWh – peamiselt kahe sügavkülmiku ja külmiku tõttu, lisaks ooterežiimil elektroonikaseadmed.
Arvestage hetkevõimsuse, mitte ainult päevakeskmisega. Kui 1200 W veekeetja, 1800 W pliidiplaat ja külmiku kompressor käivituvad samal ajal, jõuab 6200 W piir kiiresti kätte. Seetõttu jaotavad võrgust sõltumatult elavad inimesed toiduvalmistamise ajaliselt laiali ega kasuta veekeetjat ja ahju korraga. 12 400 VA käivitusvõimsus (2,0×) on mõeldud mootorite käivitamiseks, näiteks kompressoripumpade ja külmikumootorite jaoks, mitte pideva toiduvalmistamiskoormuse jaoks.
2. samm — LiFePO4-aku dimensioneerimine: DoD 80% ja autonoomia kaheks ööks
GSIKE inverter sobib kokku 48 V LiFePO4-akublokkidega (füüsiliselt 51,2 V), mille BMS suhtleb RS485 kaudu. Liitiumraudfosfaataku keemia on kavandatud töötama 80% tühjenemissügavusega — see on vahemik, mille puhul on tagatud pikk tsükliiga. Ühe tsükli jooksul ei kasutata kunagi ära üle 80% nimimahutavusega akubloki energiast.
Arvutusnäide — 10 kWh päevas, autonoomia kaheks ööks
1. Vajalik kasutatav energia = 10 kWh × 2 ööd = 20 kWh kasutatavat energiat. Kaheks ööks peab akupank vastu pidama ühele täiesti pilvisele päevale ja sellele järgneva öö koormusele.
2. Nimimahtuvus DoD 0,8 korral = 20 kWh ÷ 0,8 = 25 kWh nimienergiat. Kuna kasutatav on ainult 80%, peab paigaldatud nimienergia olema kasutatava energia eesmärgist suurem.
3. Teisendage 48 V siinipinge korral ampertundideks = 25 000 Wh ÷ 48 V ≈ 520,8 Ah.
4. Tegeliku LiFePO4 nimipinge 51,2 V korral: 25 000 Wh ÷ 51,2 V ≈ 488,3 Ah. Toome kasutatud pinge välja: 520,8 Ah põhinäit on arvutatud ümardatud 48 V nimipinge järgi; tegelik 51,2 V LiFePO4-akupank salvestab sama 25 kWh umbes 488,3 Ah mahutavusega. Akupanka ostes kontrollige pakendi sildilt nimipinget ja kasutage jagamisel seda väärtust.
Kuidas see tegelikes rööbiti ühendatud riiulimoodulites välja näeb
| Lahendus | Riiulikonfiguratsioon | Nimienergia | Kasutatav @ DoD 80% | Autonoomia |
|---|---|---|---|---|
| Miinimum (1 öö) | 2 × 51,2 V 100 Ah | ≈ 10,2 kWh | ≈ 8,2 kWh | ≈ 1 päikeseline päev + 1 lühike öö |
| Võrdluslahendus (2 ööd) | 3 × 51,2 V 200 Ah (= 600 Ah) | ≈ 30,7 kWh | ≈ 24,6 kWh | 2 ööd, 10 kWh päevas, talvevaruga |
| Väike suvilakoormus (6 kWh, 1 öö) | 1 × 51,2 V 200 Ah | ≈ 10,2 kWh | ≈ 8,2 kWh | Ainult hädaolukorraks / suvilasse |
10 kWh võrdluslahenduse jaoks sobib praktiliseks konfiguratsiooniks kolm rööbiti ühendatud 51,2 V 200 Ah LiFePO4 riiulimoodulit: kokku umbes 600 Ah ja nimivõimsus 30,7 kWh ehk ligikaudu 24,6 kWh kasutatavat energiat. See katab 20 kWh kasutatava energia eesmärgi mugava varuga, mis aitab lühikeste talvepäevade korral.
Ühenda riiulimoodulid rööbiti, mitte kunagi jadamisi — siinipinge peab jääma 48 V. Ühenda iga moodul võrdse pikkusega kaablitega, et vool jaotuks ühtlaselt, ning hoia RS485 BMS-kaabel ühendatuna, et inverter saaks lugeda laetuse taset, temperatuuri ja voolupiiranguid. Inverter tuvastab levinud Pylon/liitiumakude BMS-profiilid RS485 kaudu automaatselt ning saab unerežiimis LiFePO4-akubloki aktiveerida päikesepaneelidest või vahelduvvoolu sisendist.
Laadimiskiiruse kontroll: 120 A MPPT-laadija 600 Ah akupanga laadimiskiirus on tagasihoidlik 0,20C; 400 Ah akupanga puhul on see 0,30C. Mõlemad on LiFePO4-akudele sobivad laadimiskiirused — 120 A laadimisaste sobib hästi 400–600 Ah 48 V akupangaga ning selle inverteri jaoks ei tasu osta alla ~200 Ah akupanka.
3. samm — PV-süsteemi võimsuse arvutamine: päevase tarbimise põhjal kWp, ühe MPPT-ga
Sellel seadmel on üks MPPT-päikeselaadija (üks jälgimiskanal, 120 A, 1×27 A sisend), mitte kaks MPPT-d. PV-sisendi vahemik on PV 60–500 V DC (MPPT töövahemik 30–500 V DC), maksimaalne Voc 500 V DC ning tehniliste näitajate järgi võib paneelide koguvõimsus olla kuni 6500 W. See on paneelide võimsuse ülempiir, mitte sihtväärtus. (Mõnes turundustekstis mainitakse 9000 W, kuid kasutusjuhend, infograafik ja PV-valiku tabel näitavad kõik 6500 W — arvesta 6500 W-ga.)
Suuremas osas Euroopast on efektiivse tipppäikesetundide arvu (PSH) aasta keskmine umbes 3.0–3.5 tundi päevas — kaugel põhjas vähem, Vahemere piirkonnas rohkem. Arvesta umbes 0.75 vähendusteguriga, mis hõlmab temperatuuri, tolmu, MPPT ja juhtmete kadusid.
Arvutusnäide — päikesepaneelid 10 kWh päevase tarbimise jaoks
Vajalik kWp = päevane Wh ÷ (PSH × vähendustegur) = 10000 Wh ÷ (3.5 × 0.75) = 10 ÷ 2.625 ≈ 3.81 kWp. Talvevaru tagamiseks paigalda veidi rohkem ja kavanda ~4 kWp — näiteks kaheksa 500 W paneeli või kümme kuni kaksteist 400 W paneeli.
Paneelide arv 6500 W süsteemi range ülempiiri juures
| Stsenaarium | Päevane tarbimine | Teoreetiline kWp = tarbimine ÷ (3.5 × 0.75) | Praktiline lahendus |
|---|---|---|---|
| Vähese tarbimisega suvemaja / kuur | 6 kWh/päevas | 2.29 kWp | 2.5–3 kWp |
| Tavaline pereelamu | 10 kWh/päevas | 3.81 kWp | ~4 kWp (8×500 W) |
| Suure tarbimisega kodu / kodukontor | 12 kWh/päevas | 4.57 kWp | 5 kWp — arvesta 6200 W vahelduvvoolu ülempiiriga |
| Süsteemi range ülempiir | — | Paneelide ülempiir 6500 W (üks MPPT) | 6500 ÷ 550 W ≈ 12 paneeli; 6500 ÷ 450 W ≈ 14 paneeli |
Paneelide arv ülempiiri juures: 6500 W ÷ 550 W = 11.8 → 12 paneeli (6600 W) või 6500 W ÷ 450 W = 14.4 → 14 paneeli (6300 W). Seega koosneb 6500 W süsteem 12–14 tavalisest 450–550 W moodulist, mille Voc jääb alla 500 V ülempiiri ja sisendvool alla MPPT kohta lubatud 27 A. 10 kWh päevas tarbiva kodu jaoks piisab vaid ~4 kWp võimsusest — umbes kaheksast 500 W paneelist —, seega pole põhjust kavandada süsteemi 6500 W ülempiiri järgi.
~4 kWp ja 0.95 kasuteguri korral jõuaks laadimisastmesse teoreetiliselt umbes 3800 W — märksa vähem kui päikeseenergia laadimise 120 A × 48 V = 5760 W ülempiir. See kinnitab, et paneelide koguvõimsus on sobiv: 10 kWh päevas tarbiva kodu varustamiseks pole vaja kõiki 6500 W paneele.
Aasta jooksul toodab 1 kWp Kesk-Euroopas ligikaudu 850–1050 kWh (orienteeruv näitaja). Neli kWp annab umbes 3600 kWh aastas ehk keskmiselt ~10 kWh päevas — see on sihtväärtuse lähedal ja jätab väikese varu aastaajalisteks kõikumisteks.
Stringi pinge kontrollimine: hoia talvine tühijooksupinge alla 500 V. Tüüpilise −0.30 %/°C Voc temperatuurikoefitsiendi ja −15 °C katuse korral korruta stringi Voc külmakordajaga ×1.12. Vali jadamisi ühendatavate paneelide arv nii, et külma ilmaga jääks string alla 500 V, kuid kuuma ilmaga püsiks Vmp üle 60 V alampiiri.
Samm 4 — 48 V akujuhtme ristlõige: 25 mm² 2 m korral, 16–25 mm² 5 m korral
6200 W täisvõimsuse korral on 48 V siinil vool I = P ÷ V = 6200 W ÷ 48 V = 129.2 A (ideaalne). Tippkasutegur on 94%, seega on tegelik akupoolne vool I = 6200 W ÷ (48 V × 0.94) = 6200 ÷ 45.12 ≈ 137.4 A. Just 137.4 A voolu peab akujuhe täiskoormusel taluma. 48 V korral on lubatud pingelang piisavalt suur: 1% 48 voldist = 0.48 V ja mõõdukas 3% = 1.44 V.
Kasutades vase juhtivust κ = 56 m/(Ω·mm²), on minimaalne ristlõige A = (2 × L × I) ÷ (κ × ΔV), kus tegur 2 arvestab voolu liikumist edasi ja tagasi mööda positiivset ja negatiivset juhet.
| Juhtum | Arvutus | Teoreetiline A | Valige vask |
|---|---|---|---|
| 2 m ühes suunas, 1% pingelang (0.48 V), 129.2 A | (2 × 2 × 129.2) ÷ (56 × 0.48) = 516.8 ÷ 26.88 | ≈ 19.2 mm² | 25 mm² |
| 2 m ühes suunas, 1% pingelang, 137.4 A (94% kasuteguri korral) | (2 × 2 × 137.4) ÷ (56 × 0.48) = 549.6 ÷ 26.88 | ≈ 20.4 mm² | 25 mm² |
| 5 m ühes suunas, 3% pingelang (1.44 V), 129.2 A | (2 × 5 × 129.2) ÷ (56 × 1.44) = 1292 ÷ 80.64 | ≈ 16.0 mm² | 16 mm² |
| 5 m ühes suunas, 3% pingelang, 137.4 A (94% kasuteguri korral) | (2 × 5 × 137.4) ÷ (56 × 1.44) = 1374 ÷ 80.64 | ≈ 17.0 mm² | 25 mm² varu tagamiseks |
Lihtsalt öeldes: kui aku asub inverteri kõrval (1–2 m), hoiab 25 mm² vaskkaabel pingelangu peaaegu täiskoormusel alla 1%. Kui akuriiul asub eraldi ruumis ja juhtme pikkus ulatub 5 meetrini, võib 129.2 A ideaalse voolu korral leppida 3% pingelanguga ja valida 16 mm²; kuid kuna tegelik täiskoormuse vool on 137.4 A (94% kasutegur), on 5 m korral ohutum valida siiski 25 mm², et jätta varu ja hoida juhe jahedamana.
Võrdleme seda 24 V siiniga: sama 6200 W tarbiks ~258 A ja nõuaks vähemalt 70 mm² juhtmeid. 48 V korral on täiskoormuse vool ~137 A ehk poole väiksem ning lubatud pingelang absoluutväärtusena kaks korda suurem (1% korral 0.48 V vs 0.24 V). Seetõttu piisab akujuhtmeks ~25 mm²-st, mitte väiksema pingega siinil vajalikust jämedamast juhtmest — just sel põhjusel töötab 6.2 kW süsteem 48 V pingel.
Kaitsme valimine: paigaldage peamine alalisvoolukaitse aku positiivse klemmi lähedale, suletud korpuse sisse. Rusikareegel on 1.25 × maksimaalne liinivool. Täiskoormuse voolu 137.4 A korral annab see tulemuseks ≈ 172 A, seega on tavapärane valik 175–200 A alalisvoolukaitse (koos sobiva alalisvoolulahklülitiga). Pressige vaskrõngasklemmid korraliku tööriistaga kokku — ärge kasutage vaheühendusi — sest 48 V siini ja 137 A korral muutub iga lõtv ühendus kuumaks punktiks.
Samm 5 — Vahelduvvoolu pool, 80 A laadija ja ausad piirid
Inverteril on kaks vahelduvvooluväljundit (põhi- ja lisaväljund, kumbki arvestatud täisvõimsusele 6200 W), 230 V / 50 Hz. Põhiväljundi voolutugevus 6200 W juures on ligikaudu 6200 ÷ 230 ≈ 27 A, seega sobib toitekaabli kaitseks C-tüüpi 32 A kaitselüliti ja 30 mA rikkevoolukaitse. Lisaväljundit kasutatakse tavaliselt kriitiliste seadmete (külmik, ruuter, valgustus) jaoks, mida soovite ümberlülituse ajal töös hoida.
Vahelduvvoolusisend (võrgust või generaatorist) laeb akut kuni 80 A voolutugevusega ning kogulaadimisvool (päikeseenergia + vahelduvvool) on piiratud 120 A-ga. Võrdleme kahte laadimisallikat: päikeseenergia MPPT 120 A (~5760 W 48 V juures) on tasuta, kuid sõltub ilmast; 80 A vahelduvvoolulaadija (~3840 W 48 V juures) maksab, kuid töötab siis, kui vaja. Enamiku võrgust sõltumatute süsteemide omanike jaoks hoolitseb päikeseenergia igapäevase laadimise eest ja vahelduvvoolusisendit kasutatakse ainult pärast pikemat pilvist perioodi aku täiendavaks laadimiseks. Täpsustus: väide „PV ja AC kumbki 120 A” ei vasta tõele — päikeselaadimine on 120 A, vahelduvvoolulaadimine 80 A ja koguvool 120 A.
Piirangud, millega tasub arvestada. Seda seadet saab kasutada ainult üksi — seda ei saa paralleelselt ühendada ega virnastada. Pidevväljundvõimsuse range piir on 6200 W (12400 VA tipuvõimsus on saadaval vaid lühiajaliselt mootorite käivitamisel). Seadmel on üks MPPT-kanal. IP21 kaitseklass tähendab, et seade sobib ainult siseruumidesse või ilmastiku eest varjatud kohta. Klienditugi vestluse kaudu on inglise keeles ja WiFi-seire on valikuline lisavarustus. Mõõtmed on 438 × 312 × 122 mm ja kaal 11 kg.
Paberil täielik 10 kWh / kahe öö süsteem
Näidis kodu jaoks: üks GSIKE 6,2 kW 48 V inverter; kolm paralleelselt ühendatud 51,2 V 200 Ah LiFePO4 riiulimoodulit (≈600 Ah / 30,7 kWh nimimahtuvust / 24,6 kWh kasutatavat energiat kaheks ööks); umbes kaheksa 500 W paneeli = ~4 kWp ühe MPPT-ga (laiendatav kuni 6500 W ülempiirini ehk 12–14 paneelini); 25 mm² akukaabel 2 m pikkuse korral (või 16–25 mm² 5 m korral) ja aku lähedal 175–200 A alalisvoolukaitse; 32 A vahelduvvoolukaitselülitid ja 30 mA rikkevoolukaitse; 80 A vahelduvvoolusisend võrgust või generaatorist pilviste nädalate ajal laadimiseks.
Ainuüksi inverter maksab 309,99 EUR (enne 380,00 EUR, ligikaudu 39,9% soodsam), tasuta tarne 15 Euroopa riiki (käsitlemine 1–3 päeva, transport 2–7 päeva), tagastusõigus 30 päeva jooksul.
Kokkuvõte — arvutage öise tarbimise järgi vajalik võimsus ja valige sellele vastav vaskkaabli ristlõige
Kokkuvõte: 6,2 kW / 48 V süsteemi puhul tuleb aku sobitada öise tarbimisega, paneelid päevase energiavajadusega ja kaabli ristlõige pingelanguga. Kui tarbimine on 10 kWh päevas ja soovite kaheks ööks varu, on vaja 520,8 Ah 48 V juures (488,3 Ah tegeliku 51,2 V LiFePO4 nimipinge korral), u 4 kWp paneelivälja 3,81 kWp arvutuse põhjal (6500 W ülempiiri juures 12–14 paneeli) ning 25 mm² ristlõikega kaablit 2 m pikkuse ja 1% pingelangu korral või 16–25 mm² ristlõikega kaablit 5 m pikkuse ja 3% pingelangu korral, lisaks 175–200 A alalisvoolukaitset. Püsige rangete piiride sees: pidevvõimsus 6200 W, lühiajaline tippvõimsus 12400 VA (2,0×), üks MPPT, PV maksimumvõimsus 6500 W, paralleelühendus pole võimalik. Pidage meeles, et 48 V korral on voolutugevus ligikaudu poole väiksem kui 24 V siini puhul – just seepärast ehitataksegi sellesse klassi kuuluvaid süsteeme 48 V peale.
Korduma kippuvad küsimused
Mitu kWh päevas tarbib 6,2 kW/48 V süsteemiga Euroopa pereelamu?
Euroopa pereelamu, suur puhkemaja või väike majapidamine, kus ei köeta kogu maja elektriga, tarbib tavaliselt 8–12 kWh päevas. Siin toodud arvutuses on päevatarbimine 10 kWh: kaks sügavkülmikut 5040 Wh, valgustus 540 Wh, pesumasin 500 Wh, nõudepesumasin 450 Wh, elektroonika 660 Wh, veekeetja/mikrolaineahi 600 Wh, pump 200 Wh, üks valmistatud eine 1440 Wh ja ooterežiim 350 Wh. Koosta oma nimekiri samamoodi: korruta iga seadme võimsus selle kasutustundidega.
Kui suurt 48 V LiFePO4 aku mahtuvust (Ah) vajan 10 kWh päevatarbimise ja kaheks ööks?
Kaheks ööks autonoomiat tagav kasutatav mahtuvus on 10 kWh × 2 = 20 kWh. Jaga see 80% tühjendussügavusega: 20 ÷ 0,8 = 25 kWh nimimahtuvust. 48 V siini puhul on see 25 000 Wh ÷ 48 V ≈ 520,8 Ah; LiFePO4 aku tegeliku 51,2 V nimipinge korral 25 000 ÷ 51,2 ≈ 488,3 Ah. Praktiline lahendus on ühendada paralleelselt kolm 51,2 V 200 Ah riiulimoodulit (≈600 Ah, kasutatav mahtuvus ~24,6 kWh).
Miks vajab 48 V süsteem ligikaudu poole vähem voolu kui 24 V süsteem?
Sama võimsuse korral on voolutugevus pingega pöördvõrdeline. 6200 W täisvõimsusel tarbib 48 V siin ideaalis 6200 ÷ 48 = 129,2 A (94% kasuteguril 137,4 A); sama võimsusega 24 V siin tarbiks 6200 ÷ 24 = 258,3 A ehk peaaegu kaks korda rohkem. Voolutugevuse poolitamine vähendab vaskjuhi vajalikku ristlõiget poole võrra ja takistuslikku soojuskadu poole võrra. Seetõttu ehitatakse 6,2 kW süsteeme 48 V, mitte 24 V pingega.
Millise suurusega PV-massiiv (kWp ja paneelide arv) toidab 6,2 kW 48 V inverterit?
Arvesta võimsus igapäevase tarbimise, mitte paneelide ülempiiri järgi. Vajalik kWp = päevane Wh ÷ (päikesepaisteliste tipptundide arv × vähendustegur). 10 kWh päevas, 3,5 tipptunni ja 0,75 vähendusteguri korral: 10 ÷ (3,5 × 0,75) = 3,81 kWp, seega paigalda umbes 4 kWp (ligikaudu kaheksa 500 W paneeli). Üks MPPT-kontroller toetab kuni 6500 W paneele, mis tähendab 6500 ÷ 550 W ≈ 12 paneeli või 6500 ÷ 450 W ≈ 14 paneeli.
Millise ristlõikega 48 V akujuhet vajan GSIKE 6,2 kW inverteri jaoks?
Täiskoormuse voolutugevus on ideaalis 6200 ÷ 48 = 129,2 A või tippkasuteguril 6200 ÷ (48 × 0,94) = 137,4 A. Kasutades valemit A = (2 × L × I) ÷ (κ × ΔV) ja vase puhul κ = 56: 2 m ühe suuna kaabli ning 1% pingelangu (0,48 V) korral on ristlõikepindala 129,2 A puhul ≈19,2 mm² (137,4 A puhul ≈20,4 mm²), seega vali 25 mm². 5 m ühe suuna kaabli ning 3% pingelangu (1,44 V) korral on see 129,2 A puhul ≈16,0 mm² (137,4 A puhul ≈17,0 mm²), seega piisab 16 mm²-st või jäta varuks 25 mm².
Milline alalisvoolukaitsme nimivool kaitseb 48 V aku toitekaablit?
Paigalda kaitse võimalikult aku plussklemmi lähedale, suletud korpuse sisse. Vali selle nimivooluks umbes 1,25 × liini maksimaalne vool: 1,25 × 137,4 A ≈ 172 A, seega on standardvalik 175–200 A alalisvoolukaitse koos alalisvoolueraldiga. Kasuta korralikult pressitud vasest kaablikingasid ja väldi vaheühendusi, sest 48 V pingel ja 137 A voolul kuumeneb lõtv ühendus kiiresti üle.
Kuidas muudab 80% tühjendussügavus aku nimimahtuvuse suurust?
Tühjenemissügavus näitab, kui suure osa aku mahutavusest iga tsükli jooksul ära kasutad. LiFePO4 aku on kavandatud nii, et pika kasutusea tagamiseks kasutatakse igas tsüklis kuni 80% mahutavusest, seega jaga vajalik kasutatav energiahulk 0,8-ga. 20 kWh kasutatava energia jaoks tuleb paigaldada 25 kWh nimimahutavusega aku, mitte 20 kWh aku. Aku täielik tühjendamine igas tsüklis lühendab selle kasutusiga kordades.
Kas 120 A MPPT-laadijast piisab 48 V 400–600 Ah akuplokile?
Jah. 120 A laadimisaste tagab mõõduka laadimiskiiruse: 400 Ah akuplokki laadides on voolutegur 0,30C ja 600 Ah akuplokki laadides 0,20C. Mõlemad on LiFePO4 akude jaoks sobivad. Teoreetiline päikeseenergia laadimisvõimsus on 120 A × 48 V = 5760 W (54 V laadimise lõpp-pinge juures ≈6480 W), mistõttu sobib juba umbes 4 kWp paneelimassiiv laadija võimsusega ning suuremad paneelid läheksid raisku.
Kas peaksin paneelid dimensioneerima nii, et jõuda PV-sisendi maksimumini 6500 W?
Ei. 6500 W tähistab ühe MPPT kontrolleri PV-poolset ülempiiri, mitte eesmärki. Päevavajadusest suurema süsteemi puhul suunatakse üleliigne PV-toodang otse keskpäevase tarbimise katteks, mitte akusse, sest päikeseenergia laadimisvool on piiratud 120 A-ga. 10 kWh päevas tarbiva kodu jaoks piisab umbes 4 kWp-st; 6,5 kWp-ni suurendamine tähendab lisapaneelide ostmist, mis harva akut kiiremini laevad. Samuti jälgi, et külma ilma korral ei ületaks stringi Voc 500 V.
Mis juhtub täiesti pilvise ilmaga 6,2 kW süsteemis?
Pilves päevadel langeb toodang murdosani tippvõimsusest, seega aitavad 0,75 parandustegur ja valitud autonoomiapäevade arv rasked olud üle elada. 25 kWh nimimahutavusega akupangast (80% tühjenemissügavuse juures 20 kWh kasutatavat energiat) ja kahe öö varuga piisab ühe pilvise päeva ja sellele järgneva öö üleelamiseks; kui pilviseid päevi on järjest rohkem kui kaks, tuleb akut laadida 80 A vahelduvvoolusisendi kaudu (võrgust või generaatorist) või vähendada mittevajalikku tarbimist.
Arvutustes kasutatud allikad ja näitajad
Allpool on esitatud arvutuste aluseks olevad parameetrid ja andmeallikad. Tarbimis- ja kliimaandmed on hinnangulised ning näitavad 15 tarneriigi Euroopa-ülest keskmist.
• GSIKE 6,2 kW 48 V tooteleht (pidevvõimsus 6200 W, lühiajaline tippvõimsus 12400 VA, üks 120 A MPPT, PV-pinge 60–500 V, massiivi max võimsus 6500 W, vahelduvvooluga laadimine 80 A / kokku 120 A, hind 309,99 EUR): gesike.com.
• Euroopa ühefaasilise elektrivarustuse standard on 230 V / 50 Hz (EN 50160) ning PV-süsteemi hinnanguline tootlikkus on Euroopas 850–1050 kWh kWp kohta aastas; aasta keskmisena 3,0–3,5 tipptunni jagu päikeseenergiat päevas.
• Vase elektrijuhtivus κ = 56 m/(Ω·mm²) ja pingelangu valem A = (2·L·I) ÷ (κ·ΔV); arvutusi on võrreldud avaldatud alalisvoolukaablite dimensioneerimise juhistega, mille järgi on üle ~2–3 kW võimsuse eelistatud siinipinge 48 V.
• LiFePO4 keemia on kavandatud pika tsükliea tagamiseks 80% tühjenemissügavuse juures; akuploki nimipinge on 51,2 V (16S), laadimise lõpp-pinge 54 V ja ülelaadimiskaitse rakendumispinge 63 V.
Juhendid ja võrdlused
Enne ostmist uuri lähemalt:
