24 V:n väylä4200 W jatkuvaa tehoaMPPT 120 APV 60–500 VDC~6200 W paneelikentän tehoaDoD 80 %mitoitettujen DC-kaapelien

GSIKE-opas 4 kW:n, 24 V:n saarekekäyttöisen järjestelmän mitoitukseen

Saarekekäyttöisen järjestelmän mitoitus ratkaisee, toimiiko järjestelmä vai ei. Tässä oppaassa kerromme, miten lasket invertterin GSIKE 4200 W 24 V paneelit, akun ja kaapelit.

Aloita luettelemalla laitteet, joita haluat käyttää, ja niiden päivittäinen kulutus Wh:na. Tästä koko laskelma lähtee liikkeelle.

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

Mieti myös vuodenaikojen vaihtelua. Kesällä aurinkoa on enemmän ja paneelien tuotto on suurempi, mutta käytät myös enemmän laitteita (tuuletin, enemmän työtä tekevä jääkaappi). Talvella aurinkoa on vähemmän, mutta kulutus on pienempää, kun ilmastointia ei käytetä. Mitoita järjestelmä keskimääräisen päivän mukaan, älä parhaan tai huonoimman.

Paneelien sijoittelussa kallistus ja suuntaus ovat tärkeitä. Etelään suuntautuva katto, jossa on sopiva kallistus, antaa parhaan tuoton. Jos paneelit ovat maassa tai osittain varjossa, tarvitset enemmän pinta-alaa saman tuotannon saavuttamiseksi.

Älä unohda suojausta. Aurinkopaneelikenttä voi tuottaa voimakkaassa auringonpaisteessa korkean jännitteen, joten DC-puolelle tarvitaan sulakkeet ja ylijännitesuoja mahdollisimman lähelle paneeleita ja akkua.

Jätä kaapelipoikkipintaa valitessasi varaa tulevaisuutta varten. Jos asennat nyt 25 mm²:n kaapelit ja haluat ensi vuonna lisätä paneeleita, saatat joutua tekemään kaapeloinnin uudelleen. Siksi suosittelemme valitsemaan nykyistä vähimmäistarvetta suuremman koon.

Jos asut ukkosherkällä alueella, asenna ylijännitesuoja myös AC-lähtöön ja tarkista maadoitus, joka on järjestelmän turvallisuuden kannalta olennainen.

Ennen kuin kosket mihinkään, palautetaan mieleen sähköiset suureet. 400 W:n paneeli tuottaa noin 40 V:n tyhjäkäyntijännitteen ja noin 10 A:n virran vakio-olosuhteissa. Jos kytket kolme paneelia sarjaan, jännitteet summautuvat (120 V) ja virta pysyy samana; jos kytket kolme rinnakkain, virta kolminkertaistuu ja jännite pysyy samana. GSIKEn LMPPT toimii 60–500 V:n tasajännitteellä, joten 2–12 kappaleen 400 W:n paneelisarjat sopivat hyvin.

Lyhin yleinen virhe on sekoittaa paneelin jännite akun jännitteeseen. Paneelit tuottavat muutamasta kymmenestä useisiin satoihin voltteihin tasajännitettä; 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 korkeajännitteisiä paneeleja sarjaan ilman vaaraa akustolle.

Toinen yleinen virhe on akun mitoittaminen energian (Wh) mukaan ja virran (A) unohtaminen. 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 purkuvirran, se siirtyy suojatilaan ja invertteri sammuu. Tarvitset 24 V:n LiFePO4-akun, joka kestää kyseisen virran, ei pelkästään etsimääsi Wh-kapasiteettia.

Sulakkeet: asenna akun plusnapaan mahdollisimman lähelle liitintä DC-sulake, jonka mitoitus on 1,25–1,5 kertaa rungon enimmäisvirta. 200 A:n järjestelmään tämä tarkoittaa noin 250 A:n sulaketta. Paneelipuolella ketjusulake suojaa jokaista sarjaa. Nämä ovat edullisia osia, jotka estävät tulipalon, jos kaapeli rispaantuu.

DC-kytkin ja vikavirtasuojakytkin ovat välttämättömiä. Invertterin 230 V:n lähtöön on asennettava johdonsuojakatkaisija, joka katkaisee virran ylikuormitustilanteessa, sekä vikavirtasuojakytkin, joka suojaa ihmisiä. Asentaja asentaa nämä ammatikseen, mutta jos asennat itse, älä säästä näissä.

Mietitään omakulutusta. Päivittäiset vastaavat auringonpaistetunnit ovat kerroin, jolla aurinkopaneeliston teho kerrotaan. Manner-Italiassa voi laskea kesällä 4–5 ja talvella 2–3 huipputuntiin. 3000 Wp:n paneelisto tuottaa 4 huipputunnilla ja 80 %:n kokonaishyötysuhteella kesällä noin 9,6 kWh päivässä. Tätä lukua sinun on verrattava kulutukseesi.

Ja akussa noudatetaan 80 %:n sääntöä. LiFePO4-akkuja voi rutiininomaisesti purkaa jopa 80 %:iin niiden käyttökelpoisesta kapasiteetista kuluttamatta niitä liikaa. 100 Ah:n ja 25,6 V:n akku varastoi 2560 Wh; käyttökelpoista energiaa on noin 2048 Wh. Sen voit käyttää yöllä hyvällä omallatunnolla. Jos mitoitat järjestelmän yhden päivän omavaraisuuden mukaan, tuplaa tai triplaa tämä luku.

Huomio paneelien suuntauksesta: pohjoisella pallonpuoliskolla paneelit suunnataan etelään, ja niiden kallistuskulma valitaan lähelle paikkakunnan leveysastetta. Italiassa 30–45 asteen kallistuskulma on hyvä valinta. Jos asetat paneelit vaakatasoon tai suuntaat ne itään, tuotanto laskee ja tarvitset enemmän paneelipinta-alaa saman tuotannon saavuttamiseen.

Jos puut tai savupiiput varjostavat paneeleita osittain, varjostettu paneeli heikentää koko sarjakytkennän tehoa. Siinä tapauksessa kannattaa jakaa paneelit lyhyempiin sarjakytkentöihin tai käyttää paneelikohtaisia optimoijia. Pienessä järjestelmässä paneelien siirtäminen niin, että aurinko paistaa niihin esteettä keskipäivän tunteina, riittää usein.

Otetaan esimerkiksi hyvin tyypillinen tapaus: maaseutumökki, jossa käytetään LED-valoja (20 Wh/päivä), pientä jääkaappia (150 Wh/päivä), reititintä (50 Wh/päivä), puhelimen ja tietokoneen latureita (80 Wh/päivä) sekä painepumppua, joka käy 10 minuuttia päivässä (30 Wh/päivä). Yhteensä noin 330 Wh päivässä. Neljän auringon huipputehotunnin aikana 1200 Wp:n paneelikenttä tuottaa noin 3,8 kWh päivässä, mikä riittää mainiosti; 50–60 Ah:n 24 V:n akku riittää yöksi.

Akuston ja invertterin välinen tasavirtakaapelointi on kohta, jossa virheitä tehdessä häviää eniten energiaa. Alle 24 V:n jännitteellä virta on suuri: 4200 W jaettuna 24 V:lla on noin 175 A. Jos valitset liian ohuen kaapelin, se kuumenee ja jännite laskee, jolloin invertteri antaa alijännitehälytyksen. Siksi kaapelitaulukon poikkipinta-alat kasvavat 25 mm²:stä (lyhyt) 50 mm²:iin (pitkä). Älä säästä tässä: kupari maksaa vähän verrattuna koneen seisokkiin.

Paneelien kaapelointi toimii puolestaan korkealla jännitteellä ja matalalla virralla, joten 4 mm²:n aurinkokaapelit riittävät tietynmittaisiin sarjakytkentöihin. Kaapelin poikkipinta-ala ei ole siinä yhtä kriittinen; tärkeintä on käyttää ulkokäyttöön sopivaa MC4-aurinkokaapelia eikä jatkaa sitä tavallisella sähköasennuskaapelilla.

Ja akun sulake, painotamme vielä: se asennetaan plusnapaan, alle 20 cm:n päähän liittimestä, ja mitoitetaan 1,25–1,5-kertaiseksi suurimpaan virtaan nähden. Jos kaapeli koskettaa ajoneuvon tai sähkökeskuksen peltiä, sulake palaa ja estää oikosulun. Se on koko järjestelmän halvin ja tärkein osa.

Ajatellaanpa nyt talvea. Italiassa auringon huipputehon tunnit vähenevät joulukuussa 2–3 tuntiin. Aurinkopaneelikenttä, joka tuottaa kesällä 10 kWh päivässä, tuottaa talvella 4–5 kWh. Siksi paneelikenttä kannattaa mitoittaa huonoimman vuosineljänneksen, ei parhaan mukaan. Jos mitoitat sen heinäkuun mukaan, helmikuussa teho ei riitä; jos mitoitat sen marraskuun mukaan, kesällä tuotantoa jää yli, ja voit käyttää sitä akkujen lataamiseen enemmän.

Ja varastokapasiteetti: kuinka monta yötä haluat selvitä ilman auringonvaloa? Jos mitoitat järjestelmän yhdeksi yöksi, 100 Ah:n akku riittää; jos haluat pärjätä kolme peräkkäistä pilvistä päivää, tarvitset 200–300 Ah. Viikonloppumökissä yksi yö riittää usein; vakituisessa asunnossa mitoita akku kolminkertaiselle päivittäiselle kulutukselle, niin voit olla huoletta.

Lopuksi asentajan neuvo: aloita suunnitelmasta. Piirrä, mihin paneelit, invertteri ja akku tulevat ja mistä kaapelit kulkevat. Suunnitelma auttaa välttämään sen, että joudut vetämään kaapelit paikkaan, johon et niitä halunnut, tai että akun ja invertterin välinen etäisyys onkin 6 m suunnitellun 2 m:n sijaan. Mittaa kahdesti, leikkaa kerran.

Katsotaan toinen esimerkki, tällä kertaa hieman suuremman kulutuksen puutarhatyöpajalle. Oletetaan, että työpajassa käytetään loistevalaisinta (40 Wh), pientä juotoskolvia, jota käytetään 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 kappaletta 400 W:n paneeleita) ja 60–80 Ah:n akkua 24 V:n jännitteellä. GSIKE pyörittää molempia AC-lähtöjä ongelmitta.

Yleinen virhe on mitoittaa akku hetkellisen tehontarpeen eikä energian perusteella. Hetkellisen tehon antavat käynnistyshetkellä invertteri ja akusto; energia puolestaan ratkaisee, kuinka pitkään virtaa riittää yöksi. Tarvitset molempia: akuston, joka kestää 175 A:n virran, sekä riittävästi ampeeritunteja tavoitellun toiminta-ajan saavuttamiseksi. 100 Ah:n akku, jonka purkausvirta on enintään 50 A, ei riitä 4200 W:n invertterille.

Toinen helposti unohtuva yksityiskohta on jännitehäviö paneelien kaapeloinnissa. Vaikka jännite on korkea, pitkä ja ohut kaapeli aiheuttaa pienen jännitehäviön. Käytä pitkissä sarjoissa 4 mm²:n aurinkokaapelia äläkä ylitä 15–20 metriä sarjaa kohti ilman perusteltua syytä poikkipinta-alan suurentamiseen. Jos järjestelmä on hyvin suuri, mittaa jännitehäviö ja tee tarvittavat muutokset.

Entä DC-katkaisin? Paneelien ja invertterin väliin kannattaa asentaa DC-erotuskytkin, jolla voit katkaista paneelikentän ilman, että sinun tarvitsee kiivetä katolle peittämään paneeleita. Se on edullinen osa, joka tekee huollosta paljon turvallisempaa. AC-puolella suojauksen viimeistelevät johdonsuojakatkaisija ja vikavirtasuojakytkin.

Lopuksi yleisimmin esitetty kysymys: entä jos paneelien teho ylittää rajan? GSIKE hyväksyy enintään noin 6200 W tehoa. Jos asennat 7000 W, MPPT ei yksinkertaisesti pysty hyödyntämään enempää kuin sallittu määrä; se ei hajoa, mutta maksat paneeleista, joita et pysty hyödyntämään. Siksi suosittelemme pysymään rajan alapuolella eikä ylittämään sitä.

Vielä yksi käytännön laskuesimerkki. Oletetaan, että mitoitamme järjestelmän 500 Wh:n päivittäiselle kulutukselle. Kun huipputunteja on 4 ja hyötysuhde 80 %, tarvitset 500 / (4 × 0,8) ≈ 156 Wp:n paneelikentän... Se kuulostaa vähältä, mutta muista, että laskelma pätee aurinkoiseen päivään. Jos mitoitat järjestelmän talvea varten, kun huipputunteja on 2,5, sama kulutus vaatii 500 / (2,5 × 0,8) ≈ 250 Wp. Jos haluat varmuusvaraa, kaksinkertaista teho. Siksi pienessä mökissä päädytään käyttämään 1500–2000 Wp:tä 300 Wp:n sijaan.

Vielä yksi neuvo akusta: älä valitse kapasiteettia sen perusteella, mitä uskot kuluttavasi, vaan sen perusteella, mitä mittaat. Jos mahdollista, asenna järjestelmä ensin GSIKE:n akuttomalla tilalla, seuraa sovelluksen lukemia kahden viikon ajan ja tilaa akku vasta saatuasi todellisen kulutuslukeman. Näin vältät sokkona tilaamisen ja sen, että akku jää liian pieneksi tai on tarpeettoman suuri.

Jos jossain vaiheessa epäilet laskelmiasi, pyydä jotakuta tarkistamaan ne. Pätevän asentajan palkkio on pieni siitä, että hän vilkaisee suunnitelmaasi ja kaapelien poikkipintoja. Tunnin tarkistus auttaa välttämään mitoitusvirheen, joka voisi maksaa satoja euroja. L’sähkö 24 V:n ja 500 V DC:n jännitteillä ei anna anteeksi summittaisia laskelmia.

Oppaan päätteeksi vielä yksi suositus ostojärjestyksestä. Ensimmäiseksi GSIKE 4200 W -invertteri. Toiseksi 3–6 kappaletta 400 W:n paneeleita päivittäisen kulutuksesi mukaan. Kolmanneksi tiedonsiirtoon kykenevä 24 V:n LiFePO4-akku, jonka kapasiteetin olet määrittänyt. Neljänneksi sulakkeet, erotuskytkimet ja kaapelit. Tässä järjestyksessä ostat juuri sopivasti, ja jos muutat suunnitelmaa matkan varrella, sinulla on varaa tehdä muutoksia.

Muista, että tämä opas on lähtökohta, ei ehdoton ohje. Jokainen katto, kulutus ja budjetti on erilainen. Jos laskelmien tulokseksi tulee väliarvo, pyöristä ylöspäin paneelien ja akun osalta: on parempi, että tehoa jää hieman ylimääräistä, kuin että sitä on liian vähän. GSIKE:n kanssa 6200 W:n paneelien enimmäisteho antaa runsaasti liikkumavaraa järjestelmän laajentamiseen ilman invertterin vaihtamista.

Kun olet saanut luvut selville, GSIKE 4200 W:n täydelliset tekniset tiedot auttavat varmistamaan, että laskemasi 24 V:n akusto ja paneelisto pysyvät laitteen rajoissa. Jos asennuksen aikana herää kysyttävää, italiankielinen tukitiimimme auttaa sinua.

Loppujen lopuksi järjestelmän mitoittaminen tarkoittaa vain kolmen laskelman tekemistä: päivittäinen kulutus, auringon huipputuntimäärä ja kokonaisuuden hyötysuhde. Kun sinulla on nämä kolme lukua ja tämän artikkelin taulukko, sinulla on kaikki olennainen GSIKE 4200 W:n ja siihen sopivien komponenttien tilaamiseen ilman, että ostat liikaa tai liian vähän.