Näin mitoitat kotiin 48 V:n LiFePO4-akun: kWh, rinnankytkettävät 5.12 kWh:n yksiköt ja omakäyttö verrattuna varavirtaan GSIKE-akulla

Kirjoita luvut muistiin ennen kuin vertailet merkkejä. Niiden perusteella saat sopivan akuston ilman, että sinun tarvitsee muistaa markkinointitaulukoita.

1. Päivittäinen energiankulutus kilowattitunteina. Katso energiamonitorista tai sähkölaskusta, kuinka monta kWh kotitalous tyypillisesti kuluttaa päivässä. Aurinkosähkön omakäytössä tämä on se osuus, jonka haluat varastoida; varavirtaa varten se on se osuus, jonka kulutuksella haluat selvitä. Tämä on koko mitoituspäätöksen tärkein luku.

2. Autonomiapäivien määrä. Kuinka monta päivää akun pitää toimia ilman latausta auringosta tai sähköverkosta? Pilviset jaksot, sähkökatkot ja talvi asettavat erilaiset vaatimukset. Vain välttämättömille kuormille tarkoitettu varavirtajärjestelmä mitoitetaan yleensä 1–2 päiväksi; koko talon saarekekäyttöön tarvitaan 3–5 päivää.

3. Välttämättömät virtapiirit vai koko talo. Jääkaappi, valot, reititin ja muutama pistorasia kuluttavat muutamia satoja watteja. Koko talon lämmitys, ruoanlaitto ja kuivausrumpu kuluttavat useita kilowatteja. Pienemmän kuormituslistan mukaan mitoittaminen on paljon edullisempaa, ja se riittää useimmille.

4. Suurin jatkuva kuormitus kilowatteina. Yksi GSIKE-akku tuottaa jatkuvasti 2.56 kW (lyhytaikaisesti 5.12 kW). Jos invertteri tai todellinen kuorma kuluttaa enemmän, lisää yksiköitä rinnakkain – jokainen yksikkö suunnilleen kaksinkertaistaa käytettävissä olevan tehon.

5. Fyysinen tila yksiköille. Kunkin seinäasennettavan yksikön korkeus on 640 mm, leveys 428 mm ja syvyys 160 mm, ja se painaa 44 kg. Laske tarvittava seinäpinta-ala ja varmista seinän kantavuus; kuusitoista yksikköä vaatii vahvistetun seinän, ei vain tyhjää nurkkaa.

GSIKE FixWall kuuluu 48 V:n luokkaan. Se toimii jo kodin pääväylän jännitteellä, joten kapasiteettia laajennetaan rinnankytkemällä – plus plusnapaan, miinus miinusnapaan – jolloin jännite pysyy 51.2 V:ssa ja Ah-kapasiteetti kasvaa. Yksiköitä ei kytketä sarjaan; 102 V:n tasoa ei ole. Rinnankytkennän mitoitusopas:

Lue viimeinen rivi tarkasti: kuusitoista samanlaista yksikköä rinnakkain tuottaa 51.2 V x 1600 Ah = 81 920 Wh = 81.92 kWh. Tämä on BMS:n sallima enimmäiskapasiteetti rinnankytkennässä – ei sarjaan kytkettäessä. Useimmat kodit eivät tarvitse koskaan enempää kuin kahta tai neljää yksikköä; kuusitoista yksikköä sopii koko talon omavaraisjärjestelmään, joka suunnitellaan asentajan kanssa.

Käyttöaika saadaan jakamalla energia kuormituksella. Yhteen yksikköön mahtuu 5120 Wh; nimellisvirta on 50 A (2.56 kW) ja lyhytaikainen enimmäisvirta 100 A (5.12 kW). Suunnittele jatkuva kuormitus nimellisarvon mukaan; 5.12 kW:n enimmäisteho on tarkoitettu lyhyisiin tehonhuippuihin, ei koko päivän kulutukseen.

Vähennä arviosta 5–10 % invertterin ja kaapeloinnin häviöiden vuoksi. Käytännössä yksi yksikkö riittää välttämättömille kuormille (300–500 W) koko päiväksi, mutta 2–3 kW:n kulutus koko päivän ajan tyhjentää sen muutamassa tunnissa – siksi kotitaloudet yhdistävät kaksi tai neljä yksikköä.

Autonomia = käytettävissä oleva energia / päivittäinen kulutus. LiFePO4-akusta voi käyttää noin 80 % kapasiteetista lataussyklien välillä (luokitus on 6000 sykliä 80 %:n DoD-arvolla), joten yhdestä 5.12 kWh:n yksiköstä voi suunnitella saatavan noin 4.1 kWh käyttökelpoista energiaa. Tässä on kunkin akkuryhmän tarjoama autonomia tyypillisillä päivittäisillä kulutuksilla.

Tämä taulukko selittää, miksi mitoitus alkaa kysymyksestä ”mitä kuormia haluat pitää toiminnassa”. Jos käytät vain 3 kWh:n virtapiiriä, kaksi yksikköä riittää lähes kolmeksi pilviseksi päiväksi. Jos yrität pitää koko 12 kWh päivässä kuluttavan kodin toiminnassa kahdella yksiköllä, virtaa riittää alle päiväksi – ja rehellinen vastaus on vähintään neljä yksikköä sekä aurinkopaneelit. Useimpien puolalaisten omakulutusjärjestelmissä on kaksi yksikköä: niillä siirretään keskipäivän ylijäämää iltakäyttöön ja turvataan tärkeät virtapiirit lyhyen sähkökatkon aikana.

Omakulutus tarkoittaa aurinkosähkön keskipäivän ylijäämän varastointia iltakäyttöä varten sen sijaan, että myisit sen halvalla verkkoon. Mitoita akku tällöin paneelien todellisen ylijäämän mukaan tavallisena päivänä – usein 5–10 kWh riittää, joten yksi tai kaksi yksikköä sopii tarpeeseen.

Varavoima on varautumista sähkökatkoihin ja pilvisiin jaksoihin. Mitoita se tärkeiden virtapiirien ja sähkökatkon keston mukaan. Yksi yksikkö pitää jääkaapin ja valot toiminnassa tavallisen lyhyen sähkökatkon ajan; kahdesta neljään yksikköä riittää tärkeille virtapiireille kolmipäiväisen talvimyrskyn aikana. Älä mitoita varavirtakäyttöön tarkoitettua akkua ympärivuorokautiseen lämmitykseen ja ruoanlaittoon, ellet todella halua koko kodin olevan omavarainen sähköverkosta.

Miksi 48 V:n seinäasennettava yksikkö? Yksikkö on vain 160 mm syvä ja asennetaan seinälle tekniseen tilaan tai autotalliin, joten 10 kWh:n asennus ei vie juuri lainkaan lattiatilaa – todellinen etu puolalaisessa asunnossa tai pannuhuoneessa. Koska se kuuluu jo 48 V:n luokkaan, johdot hybridi-invertteriin pysyvät ohuina ja jännitehäviö muutaman metrin matkalla on pieni. Hinnalla 849.99 EUR / 5.12 kWh hinta on noin 166 EUR kilowattitunnilta, ja toimitus on ilmainen sekä palautusaika 30 päivää. Kun sama kilowattituntimäärä jaetaan rinnakkaisiin seinäasennettaviin yksiköihin, voit myös hankkia myöhemmin toisen vaihtamatta ensimmäistä.

Toinen puoli mitoituksesta koskee tehoa, ei energiaa. Yksi GSIKE-yksikkö ylläpitää noin 2,56 kW:n jatkuvaa tasavirtakuormaa (5,12 kW hetkellisesti). Jos kytket 5 kW:n invertterin yhteen yksikköön, sen teho ei riitä: se ei yllä nimellistehoon, koska akun puolelta saa jatkuvasti vain 2,56 kW. Mitoitus on yksinkertainen – laske yksiköt yhteen, kunnes niiden yhteenlaskettu jatkuva nimellisteho vastaa invertterin kulutusta.

Esimerkki A — asunnon omaan kulutukseen, ylijäämää noin 4 kWh/vrk. Aurinkosähkö tuottaa keskipäivällä noin 4 kWh ylijäämää. Yksi 5.12 kWh:n yksikkö varastoi siitä suurimman osan iltaa varten, ja noin 3 kW:n invertteri syöttää välttämättömiä sähköpiirejä. Asennus seinälle varastotilaan. Halvin ja kevyin toimiva kokoonpano.

Esimerkki B — talon varavirtajärjestelmä, noin 3 kWh välttämättömään kulutukseen, 2 pilvistä päivää. Haluat, että jääkaappi, valot, reititin ja pistorasiat toimivat kahden päivän sähkökatkon ajan. Kaksi yksikköä (10.24 kWh, noin 8.2 kWh käytettävissä) riittää noin 2.7 päiväksi, kun kulutus on 3 kWh/vrk. Niiden noin 5.12 kW:n teho riittää 5 kW:n invertterille. Tämä on tyypillinen puolalaisen kodin asennus.

Esimerkki C — mökki verkon ulkopuolella, noin 8 kWh/vrk, 3 pilvistä päivää. Tarvitset 8 kWh x 3 = 24 kWh varakapasiteettia. Neljä yksikköä (20.48 kWh, noin 16.4 kWh käytettävissä) riittää niukasti noin kahdeksi päiväksi. Kahdeksan yksikköä (40.96 kWh, noin 32.8 kWh käytettävissä) riittää noin neljäksi päiväksi ja tarjoaa noin 20 kW tehoa suuremmalle invertterille. Tämä on suunniteltu, seinään asennettava akusto, jonka toteutukseen tarvitaan asentaja — ei ensimmäinen hankinta.

Valitse yksi GSIKE FixWall -yksikkö (849.99 EUR, aiemmin 1250 EUR) asuntoon ylijäämäsähkön varastointiin tai pieneen varavirtajärjestelmään. Valitse kaksi yksikköä (10.24 kWh) tavalliseen puolalaiseen taloon: aurinkosähkön käytön siirtämiseen iltaan, lyhyiden sähkökatkojen varalle ja 5 kW:n invertterin syöttämiseen. Valitse neljä yksikköä (20.48 kWh) pieneen verkon ulkopuoliseen järjestelmään tai varastamaan energiaa koko pilvisen päivän ajaksi. Lisää yksiköitä kahdeksaan tai kuuteentoista vain, jos koko talon akuston suunniteltu kapasiteetti on 40.96–81.92 kWh.

Kun 849.99 EUR jaetaan 5.12 kWh:lla, hinnaksi tulee noin 166 EUR kapasiteetin kilowattitunnilta. Se on hintahaitarin keskivaiheilla: tuntematon yksikkö tuontialustalta houkuttelee noin 490 EUR:n kokonaishinnalla, mutta ilman tunnetun merkin takuuta ja varmuutta BMS:stä. Suurille akustoille tarkoitetut tunnetut merkit voivat puolestaan maksaa yli 200 EUR kilowattitunnilta. GSIKEn seinäasennettava laite on lisäksi siro — vain 160 mm syvä — joten se ei vie arvokasta lattiapinta-alaa puolalaisessa kattilahuoneessa tai autotallissa. Kun ostat toisen laitteen rinnalle, et korvaa ensimmäistä vaan laajennat samaa akustoa. Se tulee halvemmaksi kuin suuremman yksittäisen laitteen ostaminen heti alussa.

Suunnittele talvella omavaraisuusvara tavallista huolellisemmin: lyhyempi päivä tarkoittaa vähäisempää latausta, ja suurempi lämmitystarve kasvattaa kulutusta. Jos haluat säilyttää kahden päivän omavaraisuuden ankarimmissa talviolosuhteissa, lisää kesälaskelmaan yksi puskuriyksikkö. Muista myös, ettei akku lämmitä itseään - asennus pakkasella olevaan, lämmittämättömään ulkorakennukseen estää turvallisen lataamisen nollan alapuolella. Sopivia paikkoja ovat tekninen tila, vähintään pakkaselta suojattu autotalli tai kattilahuone.

Älä sekoita tehon ja energian mitoitusta keskenään. Energia mitataan kWh:na, ja mitoitus perustuu omavaraisuuspäiviin; teho mitataan kW:na, ja mitoitus perustuu invertterin tehontarpeeseen. Energiaa (kWh) voi olla riittävästi, mutta tehoa (kW) liian vähän - silloin 5 kW:n invertteri yhden 2,56 kW:n yksikön kanssa kyykkää tehonhuippujen aikana. Vastaavasti suuri teho ja pieni energiamäärä tarkoittavat, että akusto kestää vain lyhyen aikaa, mutta täydellä teholla. Molempien lukujen täytyy täsmätä, joten talojen esimerkeissä laskemme aina sekä kWh:t että kW:t.

Yleisimpiä virheitä ovat liian pienen akun ostaminen koko talon tarpeisiin välttämättömien virtapiirien sijaan, aurinkopaneelien tuotannon yliarviointi pilvisellä viikolla sekä suuren invertterin asentaminen yhden pienen akun pariksi. Toinen yleinen virhe on eri tuotantoeristä ja merkeiltä peräisin olevien yksiköiden rinnankytkentä - BMS ei pysty tasapainottamaan eri tavalla kuluneita kennoja. Kolmas virhe on asentaa akku paikkaan, jossa ei ole ilmanvaihtoa, tai ohuelle kipsilevyseinälle. Jätä riittävä väli, käytä betoniin sopivia tulppia ja valitse saman tuotantoerän yksiköitä.

Jos olet vasta aloittelemassa, järkevin ratkaisu on hankkia asuntoon yksi 5,12 kWh:n yksikkö tai taloon kaksi yksikköä sekä hybridinvertteri, jonka teho vastaa yksiköiden määrää. Kauden jälkeen näet näytöltä, millainen päivittäinen kWh-kulutuksesi on todellisuudessa ja kannattaako hankkia kolmas tai neljäs yksikkö. Rinnankytketyn järjestelmän laajentaminen on edullista ja turvallista, joten koko akustoa ei tarvitse rakentaa kerralla.

Otetaan esimerkiksi tyypillinen puolalainen omakotitalo, jossa halutaan pitää sähkökatkon aikana toiminnassa välttämättömät virtapiirit: jääkaappi, LED-valaistus, reititin, kattila tai pumppu, puhelimen laturi ja joskus televisio. Keskimääräinen tehontarve on yleensä 0,5–1,5 kW ja energiankulutus noin 3–6 kWh päivässä. Yksi 5,12 kWh:n yksikkö riittää tällaiseen iltaan ja yöhön, kun kulutus on vähäistä, mutta energian ollessa kokonaan käytettävissä (80 %:n DoD tarkoittaa noin 4,1 kWh:ta) se riittää noin yhdeksi päiväksi. Jos haluat yhden päivän omavaraisuuden, yksi yksikkö on vähimmäismäärä; jos haluat selvitä kaksi päivää ilman auringonvaloa, suunnittele kahden yksikön varaan (10,24 kWh).

Vertailun vuoksi: jos kulutat 10 kWh päivässä (talo, jossa on sähkölämmitys tai lämpöpumppu, kulutuksen ollessa huipussaan), tarvitset 20,48 kWh:n akuston yhden päivän omavaraisuuteen - eli neljä rinnankytkettyä yksikköä. Rinnankytkentäportaat ovat tätä varten: 1 = 5,12, 2 = 10,24, 4 = 20,48, 8 = 40,96, 16 = 81,92 kWh. Sinun ei tarvitse hankkia heti kuuttatoista yksikköä, vaan voit lisätä niitä vähitellen mittarista näkemäsi kulutuksen kasvaessa. Muista, että aurinkopaneelit lataavat akustoa päivällä, joten todellinen tarvittavien yksiköiden määrä on pienempi kuin puhtaassa, ilman auringonvaloa tehdyssä laskelmassa.

Teho ja energia ovat kaksi eri asiaa. Jos hybridi-invertterisi jatkuva lähtöteho on 5 kW ja käytössäsi on yksi 2,56 kW:n akku, akusto kestää lyhytaikaisen virtahuipun (noin 100 A), mutta ei pysty syöttämään 5 kW:n tehoa tunnin ajan. Siksi akkujen määrä valitaan invertterin tehon mukaan: yksi akku tukee noin 2,56 kW:n jatkuvaa tehoa ja 5,12 kW:n hetkellistä tehoa; kaksi akkua antaa noin 5,12 kW jatkuvaa tehoa ja pystyy käytännössä syöttämään 5 kW:n invertteriä. Tämä on tärkeä luku, joka usein unohtuu ensimmäisessä mitoituksessa.

849,99 EUR on pelkän akun hinta. Todelliseen kotitalouden investointiin tarvitaan lisäksi 48 V:n hybridi-invertteri (jota GSIKE ei sisällä), tasavirtasulakkeet ja -kaapelit, seinäkiinnike ja mahdollisesti myös paneelit. Tavalliselle kotitaloudelle kaksi GSIKE-akkua (10,24 kWh) ja 5 kW:n invertteri ovat kohtuullinen keskihintainen ratkaisu. Modulaarisuuden ansiosta voit aloittaa yhdellä akulla ja laajentaa järjestelmää myöhemmin rinnankytkemällä sen sijaan, että ostaisit koko akuston heti. Akkujen tasakokoinen rinnankytkentä on edullisempaa kuin pienemmän akun vaihtaminen suurempaan vuoden päästä.

Omakulutus tarkoittaa aurinkosähkön ylijäämän varastointia päivällä, jotta sähköä voi käyttää illalla, kun verkkosähkö on kalliimpaa. Tällöin tärkeintä on energiamäärä kWh:na ja paneelien päivittäisen tuotannon huomioiminen. Varavoimalla taas varaudutaan sähkökatkoon: silloin ratkaisevaa on, kuinka monta tuntia välttämättömät virtapiirit toimivat ja riittääkö teho jääkaapille, reitittimelle ja kattilalle. Usein kotitalous tarvitsee molempia: tällöin rinnankytkettävän akuston ansiosta voi valita sopivan välikoon. Älä sekoita näitä tavoitteita mitoituksessa: 5,12 kWh:n paketti riittää kerrostaloasunnon omakulutukseen, mutta koko talon tarpeisiin talvella tarvitaan 10–20 kWh.

Talvihuomio: talven vähiten aurinkoisena kuukautena paneeli tuottaa vähän, ja lämmitys kasvattaa kulutusta. Suunnittele varakapasiteetti pilvistä viikkoa, älä tavallista kesäpäivää varten. Jos sinulla on lämpöpumppu, huomioi sen huipputeho – se on usein kodin suurin sähkönkuluttaja. Monille kotitalouksille sopiva kompromissi on 10,24 kWh:n akusto (kaksi akkua) ja 5 kW:n invertteri sen sijaan, että rakennettaisiin heti 40 kWh:n järjestelmä.