GSIKE-opas 4 kW 24 V:n erillisen sähköjärjestelmän mitoitukseen

Aloita luettelemalla laitteet, joita aiot käyttää, sekä niiden päivittäinen kulutus Wh-yksikköinä. Siitä koko laskenta alkaa.

Laadi luettelo huolellisesti. Älä unohda valmiustilassa olevia laitteita: reititintä, latureita ja valmiustilassa olevaa televisiota. Ne vaikuttavat vähäpätöisiltä, mutta kuluttavat yhteensä 50–100 Wh päivässä. Jos jätät ne pois laskelmista, järjestelmä jää alimitoitetuksi ja akku tyhjenee odotettua aiemmin.

Mieti seuraavaksi vuodenaikojen vaikutusta. Kesällä aurinkoa on enemmän ja paneelit tuottavat enemmän, mutta käytät myös enemmän laitteita (tuuletin, enemmän käyvä jääkaappi). Talvella aurinkoa on vähemmän, mutta kulutus on pienempää, kun et käytä ilmastointia. Mitoita järjestelmä keskimääräistä päivää, älä parasta tai huonointa päivää varten.

Paneeleita asennettaessa kallistuksella ja suuntauksella on merkitystä. Etelään suunnattu katto, jonka kallistus on sopiva, tuottaa eniten energiaa. Jos paneelit ovat maassa tai osittain varjossa, tarvitset enemmän pinta-alaa saman tuotannon saavuttamiseksi.

Muista suojaukset. Aurinkopaneelikenttä voi tuottaa korkeaa jännitettä täydellä auringonpaisteella, joten tarvitset sulakkeet ja ylijännitesuojan DC-puolelle mahdollisimman lähelle paneeleita ja akkua.

Kun valitset kaapeleiden poikkipinta-alaa, jätä varaa tulevaisuudelle. Jos asennat tänään 25 mm²:n kaapelin ja haluat vuoden päästä lisätä paneeleita, kaapelointi voi joutua uusimaan. Siksi suosittelemme valitsemaan nykyistä vähimmäiskokoa suuremman poikkipinta-alan.

Jos asut ukkosmyrskyjen alueella, asenna ylijännitesuojaus myös AC-lähtöön ja tarkista maadoitus, joka on järjestelmän turvallisuuden kannalta keskeinen.

Ennen kuin kosket mihinkään, kannattaa kerrata suureet. 400 W:n paneelin avoimen piirin jännite on noin 40 V ja virta noin 10 A vakio-olosuhteissa. Jos kytket kolme sarjaan, jännitteet summautuvat (120 V) ja virta pysyy samana; jos kytket kolme rinnakkain, virta kolminkertaistuu ja jännite pysyy samana. GSIKE:n MPPT toimii 60–500 V DC:n jännitealueella, joten 2–12 paneelin 400 W:n sarjat sopivat siihen hyvin.

Yleisin virhe on sekoittaa paneelin jännite akun jännitteeseen. Paneelit tuottavat kymmenistä satoihin voltteihin DC-jännitettä; akun jännite on 24 V. MPPT-säädin huolehtii tästä jännite-erosta: se ottaa paneelista energiaa optimaalisella jännitteellä ja syöttää sen akkuun 28,8 V:n jännitteellä. Siksi voit kytkeä suurjännitteisiä paneeleita sarjaan vaarantamatta akustoa.

Toinen yleinen virhe on mitoittaa akku energian (Wh) mukaan ja unohtaa virta (A). 4200 W:n GSIKE tarvitsee 24 V:n jännitteellä akustolta noin 175–200 A jatkuvaa virtaa. Jos 100 Ah:n akkusi sallii vain 50 A:n jatkuvan purkausvirran, sen suojaus laukeaa ja vaihtosuuntaaja pysähtyy. Tarvitset 24 V:n LiFePO4-akun, joka kestää kyseisen virran, et vain akkua, jonka Wh-kapasiteetti vastaa tavoitettasi.

Sulakkeista: aseta akun positiiviseen napaan mahdollisimman lähelle liitintä DC-sulake, jonka mitoitus on 1,25–1,5 kertaa kyseisen osuuden enimmäisvirta. 200 A:n järjestelmässä tämä tarkoittaa noin 250 A:n sulaketta. Paneelien puolella ketjusulake suojaa jokaista paneelisarjaa. Nämä ovat edullisia osia, jotka ehkäisevät tulipalon, jos kaapelin eriste vaurioituu.

AC-erotin ja vikavirtasuoja eivät myöskään saa puuttua. Vaihtosuuntaajan 230 V:n lähtö on kytkettävä johdonsuojakatkaisijan kautta, joka katkaisee ylikuormitustilanteessa, sekä vikavirtasuojan kautta, joka suojaa ihmisiä. Asentaja lisää nämä osat työhönsä kuuluvana, mutta jos asennat itse, älä jätä niitä pois säästääksesi.

Pohditaan omaan käyttöön tuotettavaa sähköä. Päivittäiset vastaavat auringonpaistetunnit kertovat, kuinka paljon aurinkopaneelikenttäsi tuottaa energiaa. Sisämaassa Espanjassa voit laskea kesällä 4–5 huipputunnilla ja talvella 2–3 tunnilla. 3000 Wp:n paneelikenttä tuottaa neljän huipputunnin ja 80 prosentin kokonaishyötysuhteen perusteella kesällä noin 9,6 kWh päivässä. Tätä lukua sinun tulee verrata kulutukseesi.

Akussa pätee 80 prosentin sääntö. LiFePO4-akkujen kapasiteetista voi tavallisesti käyttää jopa 80 prosenttia ilman, että akut kuluvat. 100 Ah:n ja 25,6 V:n akku varastoi 2560 Wh; käytettävissä on noin 2048 Wh. Sen verran voit kuluttaa yöaikaan hyvillä mielin. Jos mitoitat järjestelmän yhden vuorokauden omavaraisuuteen, kaksin- tai kolminkertaista tämä määrä.

Huomio paneelien suuntauksesta: pohjoisella pallonpuoliskolla paneelit suunnataan etelään ja niiden kaltevuus asetetaan lähelle paikan leveysastetta. Espanjassa 30–45 asteen kallistus on hyvä valinta. Jos asennat paneelit vaakasuoraan tai suuntaat ne itään, tuotanto vähenee ja tarvitset enemmän pinta-alaa saman tuotantomäärän saavuttamiseksi.

Jos puita tai savupiippuja varjostaa osan paneeleista, yksi varjostettu paneeli heikentää koko sarjan toimintaa. Siinä tapauksessa kannattaa jakaa paneelit lyhyempiin sarjoihin tai hankkia paneelikohtaiset optimoijat. Pienessä järjestelmässä riittää joskus, että siirrät paneelit paikkaan, jossa aurinko paistaa niihin suoraan keskellä päivää.

Kuinka monta aurinkopaneelia tarvitsen

Päivittäinen kulutus Suositeltu paneeliteho 400 W:n paneelien määrä Arvioitu tuotanto 200 Wh 800–1200 W 2–3 2,4–3,6 kWh/vrk 500 Wh 1500–2000 W 4–5 4,5–6 kWh/vrk 1000 Wh 2500–3500 W 6–9 7,5–10,5 kWh/vrk 2000 Wh 4000–5000 W 10–12 12–15 kWh/vrk

GSIKE 4200 W:n aurinkopaneelien enimmäisteho on noin 6200 W. Se tarkoittaa, että voit kytkeä 15–16 400 W:n paneelia, mutta käytännössä kannattaa aloittaa vaatimattomammalla paneelijärjestelmällä.

Millaisen akun tarvitsen

Akun koko riippuu siitä, kuinka paljon energiaa haluat käyttää öisin. Yleisohjeena käytettävissä olevan kapasiteetin tulisi olla kaksi tai kolme kertaa päivittäinen kulutus.

Päivittäinen kulutus Suositeltu kapasiteetti Esimerkki 24 V:n jännitteellä Tyyppi 200 Wh 400–600 Wh 24 V / 20–25 Ah litium 500 Wh 1000–1500 Wh 24 V / 40–60 Ah litium 1000 Wh 2000–3000 Wh 24 V / 80–120 Ah litium

Kaapeleiden poikkipinta-ala

Akun ja invertterin välinen etäisyys Suositeltu poikkipinta-ala Enimmäishäviöt enintään 2 m 25 mm² <1 % 2–4 m 35 mm² <2 % 4–6 m 50 mm² <2 %

Käytännön esimerkki — vajan mitoitus

Kuvitellaan vaja, jonka päivittäinen kulutus on 220 Wh. Suosituksemme:

Se on varovainen esimerkki: se tuottaa reilusti sähköä valoille, jääkaapille, latureille ja yhdelle pienelle laitteelle ja jättää varaa viidennen paneelin lisäämiseen ensi vuonna. Jos käytät vajaa vain viikonloppuisin, voit pärjätä myös ilman akkua ja käyttää sähköä täydessä auringonpaisteessa; jos käytät vajaa päivittäin, 50 Ah:n akku antaa virtaa yöksi.

Suurempaan, 1000 Wh päivässä kuluttavaan asuntoon suositus kasvaa: 6–9 kappaletta 400 W:n paneeleita (2500–3500 Wp) ja 80–120 Ah:n akku 24 voltilla. Tässä kannattaa jo käyttää 35–50 mm²:n kaapeleita ja harkita kahta erillistä vaihtovirtapiiriä, jotka kuuluvat GSIKEn vakiovarustukseen.

Jos taas käytössäsi on varasto tai työpaja, jonka kulutus on 2000 Wh päivässä, paneeliston teho nousee 4000–5000 Wp:iin ja akun kapasiteetti vähintään 200 Ah:iin. Se mahtuu edelleen GSIKEn 6200 W:n tehorajan sisään, mutta kyseessä on jo hanke, jonka suunnittelu kannattaa antaa asentajan valvontaan ennen ostamista.

Lasketaan esimerkin avulla hyvin tyypillinen tapaus: maaseutumökki, jossa käytetään LED-valaistusta (20 Wh/vrk), pientä jääkaappia (150 Wh/vrk), reititintä (50 Wh/vrk), puhelimen ja kannettavan latureita (80 Wh/vrk) sekä painepumppua, joka käy 10 minuuttia päivässä (30 Wh/vrk). Yhteensä noin 330 Wh päivässä. Neljällä huipputuotantotunnilla 1200 Wp:n paneelisto tuottaa noin 3,8 kWh päivässä eli reilusti tarpeeksi; 50–60 Ah:n akku 24 voltilla kattaa yön yli.

Tasavirtajohdotuksessa akun ja invertterin välillä häviää eniten energiaa, jos valitset väärin. 24 voltin jännitteellä virta on suuri: 4200 W jaettuna 24 voltilla on noin 175 A. Jos käytät liian ohutta kaapelia, se kuumenee ja jännite laskee, jolloin invertteri antaa alijännitehälytyksen. Siksi poikkipinta-alataulukossa koko kasvaa 25 mm²:stä (lyhyt) 50 mm²:iin (pitkä). Älä säästä tässä: kupari on halpaa verrattuna käyttökatkoon.

Paneelien johdotus toimii sen sijaan korkealla jännitteellä ja pienellä virralla, joten 4 mm²:n aurinkokaapelit riittävät tietynpituisille sarjakytkennöille. Johdon poikkipinta-ala ei ole siinä yhtä kriittinen; tärkeintä on käyttää ulkokäyttöön sopivaa MC4-aurinkokaapelia eikä tehdä jatkoksia tavallisella asennuskaapelilla.

Ja akun sulake, vielä kerran: se asennetaan positiiviseen johtoon alle 20 cm:n päähän navasta, ja sen nimellisvirran tulee olla 1,25–1,5 kertaa enimmäisvirta. Jos johto osuu ajoneuvon tai sähkökeskuksen runkopeltiin ja aiheuttaa oikosulun maahan, sulake palaa ja estää oikosulun. Se on koko asennuksen halvin ja tärkein osa.

Ajatellaanpa nyt talvea. Iberian niemimaalla joulukuun huipputuotantotunnit putoavat 2–3 tuntiin. Aurinkopaneelisto, joka tuottaa kesällä 10 kWh päivässä, tuottaa talvella 4–5 kWh. Siksi mitoita paneelisto huonoimman neljänneksen, älä parhaan, mukaan. Jos mitoitat sen heinäkuun mukaan, helmikuussa teho on niukka; jos mitoitat sen marraskuun mukaan, heinäkuussa tuotantoa jää yli, ja voit käyttää sen akun lisälataukseen.

Ja omavaraisuus: kuinka monta yötä haluat pärjätä ilman aurinkoa? Jos mitoitat järjestelmän yhdelle yölle, 100 Ah:n akku riittää; jos mitoitat sen kolmen peräkkäisen pilvisen päivän varalle, tarvitset 200–300 Ah. Viikonloppumökissä yksi yö yleensä riittää; vakituisessa asunnossa voit varautua kolminkertaistamalla päivittäisen kulutuksen.

Lopuksi asentajan vinkki: aloita suunnitelmasta. Piirrä, mihin paneelit, invertteri ja akku sijoitetaan ja mitä reittiä kaapelit kulkevat. Suunnitelma estää sen, että joudut myöhemmin vetämään kaapeleita paikoista, joita et ollut ajatellut, tai että akun ja invertterin välinen etäisyys on 6 m, vaikka suunnittelit 2 m:ä. Mittaa kahdesti, leikkaa kerran.

Katsotaan toinen esimerkki, tällä kertaa hieman enemmän sähköä kuluttavasta puutarhatyöpajasta. Oletetaan, että työpajassa käytetään loistevalaisinta (40 Wh), pientä hitsauslaitetta 20 minuuttia päivässä (200 Wh), silloin tällöin käynnistyvää kompressoria (150 Wh) ja työkalujen latureita (100 Wh). Yhteensä noin 490 Wh päivässä. Tässä suosittelemme 2000–2500 Wp:n paneelikenttää (5–6 × 400 W:n paneelia) ja 60–80 Ah:n akkua 24 V:n jännitteellä. GSIKE pyörittää molempia AC-lähtöjä vaivatta.

Yleinen virhe on mitoittaa akku huipputehon eikä energian perusteella. Invertteri ja akkupankki antavat hetkellisen huipputehon käynnistyshetkellä; energia taas määrittää, kuinka pitkälle se riittää yön aikana. Tarvitset molempia: akkupankin, joka kestää 175 A:n virran, sekä riittävästi ampeeritunteja haluamaasi käyttöaikaan. 100 Ah:n akku, jonka purkausvirta on enintään 50 A, ei sovi 4200 W:n invertterille.

Toinen usein huomiotta jäävä asia on paneelikaapelien jännitehäviö. Vaikka käyttöjännite olisi korkea, pitkä ja ohut kaapeli hukkaa jonkin verran jännitettä. Pitkissä sarjoissa käytä 4 mm²:n aurinkokaapelia äläkä ylitä 15–20 metrin pituutta ketjua kohti perustelematta poikkipinta-alaa. Jos asennus on hyvin suuri, mittaa jännitehäviö ja säädä sen mukaan.

Myös DC-katkaisija kannattaa huomioida. Paneelien ja invertterin väliin kannattaa asentaa erotuskytkin, jolla voit irrottaa paneelikentän kytkemättä paneeleja pois peittämällä niitä katolla. Se on edullinen osa, joka tekee huollosta paljon turvallisempaa. AC-puolelle suojauksen täydentävät johdonsuojakatkaisija ja vikavirtasuojakytkin.

Lopuksi kysymys, jota meille esitetään useimmin: mitä jos paneelien teho ylittää tarpeen? GSIKE kestää enintään noin 6200 W:n paneelitehon. Jos asennat 7000 W:n paneelit, MPPT ei yksinkertaisesti pysty hyödyntämään enempää kuin mitä se kestää. Se ei hajoa, mutta maksat paneeleista, joiden tehoa et pysty hyödyntämään. Siksi suosittelemme pysymään enimmäistehossa, ei ylittämään sitä.

Vielä yksi käytännön laskelma. Oletetaan, että mitoitustarve on 500 Wh päivässä. Kun auringon huipputunteja on 4 ja hyötysuhde 80 %, tarvitset 500 / (4 × 0,8) ≈ 156 Wp:n paneelikentän... Se vaikuttaa vähältä, mutta muista, että laskelma koskee aurinkoista päivää. Jos mitoitat järjestelmän talvea varten ja huipputunteja on 2,5, sama kulutus vaatii 500 / (2,5 × 0,8) ≈ 250 Wp. Jos haluat pelivaraa, kaksinkertaista määrä. Siksi pienessä vajassa käytetään lopulta 1500–2000 Wp:tä, ei 300 Wp:tä.

Vielä yksi neuvo akusta: älä valitse kapasiteettia sen perusteella, kuinka paljon arvelet kuluttavasi, vaan mittaamasi kulutuksen mukaan. Jos mahdollista, asenna ensin järjestelmä käyttämällä GSIKE:n akkua tarvitsematonta tilaa, seuraa sovellusta kahden viikon ajan ja tilaa akku todellisten lukemien perusteella. Näin on paljon parempi toimia kuin tilata sokkona ja päätyä liian pieneen tai suureen akkuun.

Jos epäilet laskelmiasi, pyydä niiden tarkistusta. Pätevä asentaja veloittaa vain vähän suunnitelmasi ja kaapelien poikkipintojen tarkistamisesta. Tunnin tarkistuksella vältät mitoitusvirheen, joka voisi maksaa satoja euroja. 24 V:n ja 500 V DC:n sähkö ei anna anteeksi summittaisia arvioita.

Lopuksi suositeltu ostojärjestys. Ensimmäiseksi GSIKE 4200 W -invertteri. Toiseksi 3–6 400 W:n paneelia päivittäisen kulutuksesi mukaan. Kolmanneksi mitoituksesi mukainen 24 V:n tiedonsiirtoon kykenevä LiFePO4-akku. Neljänneksi sulakkeet, erotuskytkimet ja kaapelit. Tällä järjestyksellä et osta liikaa etkä liian vähän, ja voit vielä tehdä muutoksia, jos mielesi muuttuu. Näin mitoitat 4 kW:n 24 V:n sähköverkosta irti olevan järjestelmän kiireettä ja virheittä.

Muista, että tämä opas on lähtökohta, ei ehdoton ohje. Jokainen katto, kulutus ja budjetti on erilainen. Jos laskelmissasi päädyt arvoon, joka on kahden vaihtoehdon välissä, pyöristä paneelien ja akun määrä ylöspäin: pieni ylimäärä on parempi kuin liian vähäinen kapasiteetti. GSIKE:n ansiosta paneelien 6200 W:n enimmäisteho antaa runsaasti varaa järjestelmän laajentamiseen ilman invertterin vaihtoa.

Kun olet saanut luvut selville, GSIKE 4200 W:n teknisen tiedotteen avulla voit varmistaa, että mitoittamasi 24 V:n akusto ja paneelikenttä pysyvät laitteen sallimissa rajoissa. Jos asennuksen aikana herää kysyttävää, suomenkielinen tukemme auttaa sinua.

Loppujen lopuksi järjestelmän mitoituksessa tarvitaan vain kolme laskutoimitusta: päivittäinen kulutus, auringon huipputunnit ja järjestelmän hyötysuhde. Näiden kolmen tiedon ja tämän artikkelin taulukon avulla voit tilata GSIKE 4200 W:n ja siihen sopivat komponentit ilman yli- tai alimitoitusta.

Jos haluat nähdä invertterin tarkat parametrit ennen tilauksen vahvistamista, GSIKE 4,2 kW:n täydellisessä teknisessä tiedotteessa on kaikki sähköiset raja-arvot, suojaukset ja akustosuositukset mitoitusta varten.

Lopullinen arvio

Lopullinen tuomio: GSIKE 4200 W 24 V -laitteella toteutettavaan sähköverkosta irti olevaan järjestelmään suosittelemme aloittamaan 4–8 400 W:n paneelilla ja 24 V / 50–100 Ah:n akulla. Voit aloittaa ilman akkua ja täydentää akustoa tarpeen mukaan.

Lopullinen arvio

Usein kysytyt kysymykset

Lähteet ja vertailutiedot

1. GSIKE G4200EU24V 4,2 kW 24 V:n tuotetiedot (189,99 EUR, ilmainen toimitus Espanjassa) — https://gesike.com/es-es/products/gsike-4-2kw-24v-inversor-hibrido-mppt-120a-wifi-off-grid-spain
2. EASUN 4 kW 24 V, EU:n vertailukauppa — https://eu.easunpower.com/
3. 120 A:n MPPT-opas ja 60–500 V DC:n jännitealue — tekninen viite — https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_charge_controller
4. 24 V:n LiFePO4-akku ja DC-väylä — kytkentäohje — https://en.wikipedia.org/wiki/Deep-cycle_battery

Oppaat ja vertailut