GSIKE útmutató 4 kW-os, 24 V-os szigetüzemű rendszer méretezéséhez

Kezdd azzal, hogy felsorolod az ellátni kívánt készülékeket és a napi fogyasztásukat Wh-ban. Ez minden számítás kiindulópontja.

A lista összeállításakor légy alapos. Ne feledkezz meg a készenléti állapotban lévő készülékekről sem: a routerről, a töltőkről, a készenléti állapotú tévéről. Apróságnak tűnnek, de naponta 50-100 Wh fogyasztást is összeadnak, és ha kihagyod őket, a rendszer kapacitása kevés lesz, az akkumulátor pedig a vártnál hamarabb lemerül.

Ezután gondolj az évszakok változására. Nyáron több a napsütés, és a panelek is többet termelnek, de több készüléket is használsz (ventilátor, többet dolgozó hűtőszekrény). Télen kevesebb a napsütés, de klímaberendezés nélkül kevesebbet fogyasztasz. Egy átlagos napra méretezz, ne a legjobbra vagy a legrosszabbra.

A panelek elhelyezésekor a dőlésszög és a tájolás is számít. A megfelelő dőlésszögű, déli tájolású tető biztosítja a maximális termelést; ha a panelek a földön vannak vagy részben árnyékban, nagyobb felületre van szükséged ugyanakkora termelés eléréséhez.

Ne feledkezz meg a védelemről. A napelemek teljes napsütésben magas feszültséget termelhetnek, ezért DC oldali biztosítékokra és túlfeszültség-védelemre van szükséged, a lehető legközelebb a panelekhez és az akkumulátorhoz.

A kábelek keresztmetszetének megválasztásakor hagyj tartalékot a későbbi bővítésre. Ha most 25 mm²-es kábelt használsz, és egy év múlva további paneleket szeretnél hozzáadni, előfordulhat, hogy újra kell fektetned a kábeleket. Ezért a jelenleg szükséges minimumnál egy mérettel nagyobb keresztmetszetet ajánlunk.

Ha pedig viharos vidéken élsz, szerelj be túlfeszültség-védelmet a váltakozó áramú kimenetre is, és ellenőrizd a földelést, amely kulcsfontosságú a rendszer biztonsága szempontjából.

Mielőtt bármihez nyúlnál, érdemes áttekinteni az alapmennyiségeket. Egy 400 W-os panel üresjárási feszültsége körülbelül 40 V, a szabványos vizsgálati körülmények között pedig nagyjából 10 A áramot ad le. Ha hármat sorba kötsz, a feszültség összeadódik (120 V), az áramerősség pedig változatlan marad; ha hármat párhuzamosan kötsz, az áramerősség megháromszorozódik, a feszültség pedig változatlan marad. A GSIKE MPPT-je 60 és 500 V egyenfeszültség között működik, ezért a 2–12 darab 400 W-os panelből álló soros ágak bőven beleférnek.

A leggyakoribb hiba a panel feszültségének és az akkumulátor feszültségének összekeverése. A panelek több tíz vagy akár több száz volt egyenfeszültséget termelnek, az akkumulátor viszont 24 V-os. Ezt a különbséget az MPPT-töltésszabályozó kezeli: kinyeri az energiát a panelből az optimális feszültségen, majd 28,8 V-on adja át az akkumulátornak. Ezért sorba köthetsz nagy feszültségű paneleket anélkül, hogy veszélyeztetnéd az akkumulátortelepet.

Gyakori hiba az akkumulátor kapacitását energiában (Wh) méretezni, és megfeledkezni az áramerősségről (A). A GSIKE 4200 W-os teljesítményen, 24 V mellett, körülbelül 175–200 A folyamatos áramot igényel az akkumulátorteleptől. Ha a 100 Ah-s akkumulátorod csak 50 A folyamatos kisütést enged, a védelme lekapcsol, az inverter pedig leáll. Olyan 24 V-os LiFePO4-akkumulátorra van szükséged, amely elbírja ezt az áramerősséget, nem csak a kívánt Wh-kapacitással rendelkezik.

A biztosítékokról: az akkumulátor pozitív pólusára, a lehető legközelebb a saruhoz, szerelj be olyan egyenáramú biztosítékot, amelynek névleges értéke az adott szakasz maximális áramának 1,25–1,5-szerese. Egy 200 A-es rendszerben ez körülbelül 250 A-es biztosítékot jelent. A panelek oldalán a stringbiztosíték minden soros ágat véd. Olcsó alkatrészek, amelyek megelőzhetik a tüzet, ha megsérül egy kábel.

A váltakozó áramú leválasztókapcsoló és az áram-védőkapcsoló sem hiányozhat. Az inverter 230 V-os kimenetének egy túlterhelés esetén lekapcsoló kismegszakítón és egy az embereket védő áram-védőkapcsolón kell áthaladnia. Ezeket a szakemberek rutinszerűen beszerelik, de ha magad végzed a telepítést, ne spórolj rajtuk.

Gondoljunk az önfogyasztásra. A napi egyenértékű napsütéses órák számát kell megszoroznod a napelemmező teljesítményével. Spanyolország belsejében nyáron 4–5 csúcsnapórával, télen pedig 2–3-mal számolhatsz. Egy 3000 Wp-s napelemmező 4 csúcsnapórával és 80%-os összhatásfokkal nyáron körülbelül napi 9,6 kWh-t termel. Ezt az értéket kell összevetned a fogyasztásoddal.

Az akkumulátorra pedig alkalmazd a 80%-os szabályt. A LiFePO4-akkumulátorokat rendszeresen a hasznos kapacitásuk 80%-áig lehet lemeríteni anélkül, hogy elhasználódnának. Egy 100 Ah-s, 25,6 V-os akkumulátor 2560 Wh energiát tárol; ebből körülbelül 2048 Wh hasznosítható. Ennyit használhatsz el éjszaka nyugodtan. Ha egynapos autonómiára méretezed a rendszert, duplázd vagy triplázd meg ezt az értéket.

Egy megjegyzés a tájolásról: az északi féltekén a paneleket dél felé kell tájolni, a hely földrajzi szélességéhez közeli dőlésszöggel. Spanyolországban a 30–45 fokos dőlésszög jó választás. Ha laposan vagy kelet felé tájolva helyezed el őket, csökken a termelés, és ugyanannak az eléréséhez nagyobb felületre lesz szükséged.

Ha pedig részleges árnyék vetül a panelekre fák vagy kémények miatt, egy árnyékos panel az egész sort visszafogja. Ilyenkor jobb, ha rövidebb sorokra osztod a rendszert, vagy panelenkénti optimalizálókba fektetsz. Egy kisebb rendszer esetében néha elég úgy áthelyezni a paneleket, hogy a nap a déli órákban közvetlenül rájuk süssön.

Hány napelemre van szükségem?

Napi fogyasztás Ajánlott panelteljesítmény 400 W-os panelek száma Várható termelés 200 Wh 800–1200 W 2–3 2,4–3,6 kWh/nap 500 Wh 1500–2000 W 4–5 4,5–6 kWh/nap 1000 Wh 2500–3500 W 6–9 7,5–10,5 kWh/nap 2000 Wh 4000–5000 W 10–12 12–15 kWh/nap

A GSIKE 4200 W esetében a maximális napelemes teljesítmény körülbelül 6200 W. Ez azt jelenti, hogy akár 15–16 darab 400 W-os panelt is használhatsz, bár a gyakorlatban érdemes szerényebb méretű rendszerrel kezdeni.

Milyen akkumulátorra van szükségem?

Az akkumulátor mérete attól függ, mennyi energiára van szükséged éjszaka. Általános szabályként a hasznos kapacitásnak a napi fogyasztás két-háromszorosának kell lennie.

Napi fogyasztás Ajánlott kapacitás Példa 24 V-on Típus 200 Wh 400–600 Wh 24 V / 20–25 Ah lítium 500 Wh 1000–1500 Wh 24 V / 40–60 Ah lítium 1000 Wh 2000–3000 Wh 24 V / 80–120 Ah lítium

A kábelek keresztmetszete

Akkumulátor–inverter távolsága Ajánlott keresztmetszet Maximális veszteség legfeljebb 2 m 25 mm² <1 % 2–4 m 35 mm² <2 % 4–6 m 50 mm² <2 %

Gyakorlati példa – egy fészer méretezése

Képzelj el egy fészert, amelynek napi fogyasztása 220 Wh. Ezt ajánljuk:

Ez egy konzervatív példa: bőven elegendő áramot termel a világításhoz, a hűtőhöz, a töltőkhöz és egy kisebb készülékhez, ráadásul marad hely egy ötödik panel hozzáadására jövőre. Ha a fészert csak hétvégén használod, akár akkumulátor nélkül is működhetsz, amikor süt a nap; ha naponta használod, az 50 Ah-s akkumulátor egy éjszakára elegendő energiát biztosít.

Nagyobb, napi 1000 Wh fogyasztású lakóépülethez nagyobb rendszert ajánlunk: 6–9 darab 400 W-os panelt (2500–3500 Wp) és egy 24 V-os, 80–120 Ah-s akkumulátort. Itt már célszerű 35–50 mm²-es kábeleket használni, és két külön AC-áramkörrel számolni, ahogyan azt a GSIKE alapfelszereltségként kínálja.

Ha pedig egy raktár vagy műhely napi fogyasztása 2000 Wh, akkor a mező teljesítményét 4000–5000 Wp-re, az akkumulátor kapacitását pedig legalább 200 Ah-ra kell növelni. Ez még belefér a GSIKE 6200 W-os határértékébe, de már olyan projekt, amelynél érdemes vásárlás előtt szerelővel egyeztetni és felügyeltetni a munkát.

Nézzünk egy nagyon jellemző példát számokkal: egy vidéki ház napi fogyasztása LED-világításnál (20 Wh/nap), kis hűtőnél (150 Wh/nap), routernél (50 Wh/nap), mobiltelefon- és laptop-töltőknél (80 Wh/nap), valamint egy napi 10 percet működő nyomásfokozó szivattyúnál (30 Wh/nap). Összesen körülbelül 330 Wh naponta. Napi 4 napsütéses csúcsórával egy 1200 Wp-es mező naponta nagyjából 3,8 kWh-t termel, ami bőven elegendő; egy 24 V-os, 50–60 Ah-s akkumulátor fedezi az éjszakai fogyasztást.

Az akkumulátor és az inverter közötti egyenáramú kábelezésnél veszítheted el a legtöbb energiát, ha rosszul választasz. 24 V-on nagy az áramerősség: 4200 W 24 V-on körülbelül 175 A. Ha túl vékony kábelt használsz, felmelegszik, feszültség esik rajta, az inverter pedig alacsony feszültségre figyelmeztető riasztást ad. Ezért a keresztmetszeti táblázat 25 mm²-ről (rövid) 50 mm²-re (hosszú) növekszik. Ezen ne spórolj: a réz olcsóbb, mint egy leállás.

A panelek kábelezése viszont nagy feszültséggel és kis áramerősséggel működik, ezért a 4 mm²-es napelemes kábelek bizonyos hosszúságú soros kapcsolásokhoz elegendők. Itt a keresztmetszet nem annyira kritikus; a lényeg, hogy kültéri használatra alkalmas, megfelelő MC4-es napelemes kábelt használj, és ne toldd meg hagyományos szerelési kábellel.

Az akkumulátor biztosítéka pedig, ismételjük meg: a pozitív ágba kerül, a sarutól legfeljebb 20 cm-re, a maximális áramerősség 1,25–1,5-szeresére méretezve. Ha egy kábel hozzáér a jármű karosszériájához vagy a kapcsolószekrény lemezéhez, és rövidzárlatot okoz, a biztosíték kiold. Ez az egész rendszer legolcsóbb és legfontosabb alkatrésze.

Gondoljunk most a télre. Az Ibériai-félszigeten decemberben a napsütéses csúcsórák száma 2–3-ra esik. Egy mező, amely nyáron napi 10 kWh-t termel, télen 4–5 kWh-t termel. Ezért a mezőt a legrosszabb negyedév alapján méretezd, ne a legjobb alapján. Ha júliusra méretezel, februárban éppen csak elegendő lesz a termelés; ha novemberre méretezel, júliusban többlettermelésed lesz, amit további töltésre használhatsz.

És a hatótáv: hány éjszakát szeretnél átvészelni napfény nélkül? Ha egy éjszakára méretezel, egy 100 Ah-s akkumulátor elegendő; ha három egymást követő borús napra, 200–300 Ah-ra van szükséged. Egy hétvégi háznál általában elég egy éjszakára méretezni; állandó lakóhelynél pedig a nyugalom érdekében számolj a napi fogyasztás háromszorosával.

Zárásként egy szerelői tanács: kezdd az alaprajzzal. Rajzold be, hová kerülnek a panelek, az inverter és az akkumulátor, illetve merre haladnak a kábelek. Az alaprajzzal elkerülheted, hogy később olyan helyen kelljen kábeleket vezetned, ahol nem szeretnél, vagy hogy az akkumulátor és az inverter közötti távolság 6 m legyen, miközben te 2 m-rel számoltál. Kétszer mérj, egyszer vágj.

Nézzünk egy második példát, ezúttal egy nagyobb fogyasztású kertészműhelyre. Tegyük fel, hogy a műhelyben van egy fénycső (40 Wh), egy kis hegesztő, amely naponta 20 percig működik (200 Wh), egy időnként bekapcsoló kompresszor (150 Wh) és néhány szerszámtöltő (100 Wh). Összesen nagyjából 490 Wh naponta. Itt 2000–2500 Wp-es napelemmezőt (5–6 darab 400 W-os panelt) és 24 V-os, 60–80 Ah-s akkumulátort javaslunk. A GSIKE gond nélkül működteti mindkét AC-kimenetet.

Gyakori hiba, hogy az akkumulátor méretezésekor a csúcsteljesítményből indulnak ki az energiaszükséglet helyett. A csúcsteljesítményt az inverter és az akkumulátorbank biztosítja induláskor; az energia határozza meg, meddig tart ki az akkumulátor éjszaka. Mindkettőre szükséged van: olyan akkumulátorbankra, amely elbírja a 175 A-es áramot, és elegendő Ah-ra a kívánt üzemidőhöz. Egy 100 Ah-s akkumulátor, amely csak 50 A-es kisütőáramot enged meg, nem megfelelő egy 4200 W-os inverterhez.

Egy másik gyakran figyelmen kívül hagyott részlet a napelemek kábelezésében fellépő feszültségesés. Bár magas feszültségen dolgozol, egy hosszú és vékony kábel valamennyi feszültséget veszít. Hosszú sorokhoz használj 4 mm² keresztmetszetű napelemes kábelt, és indoklás nélkül ne lépd túl a 15–20 m-t sztringenként. Nagyobb rendszernél mérd meg a feszültségesést, és ennek megfelelően válassz keresztmetszetet.

A DC-kapcsoló. A panelek és az inverter közé érdemes DC-leválasztókapcsolót tenni, amellyel a napelemmező a tetőre mászás és a panelek letakarása nélkül lekapcsolható. Ez egy olcsó alkatrész, amely sokkal biztonságosabbá teszi a karbantartást. Az AC-oldalon egy kismegszakító és egy FI-relé teszi teljessé a védelmet.

Végezetül a leggyakoribb kérdés: mi van, ha a kelleténél nagyobb napelemteljesítményt telepítek? A GSIKE körülbelül 6200 W-os maximális bemenő teljesítményt fogad. Ha 7000 W-ot telepítesz, az MPPT egyszerűen nem tud a megengedettnél többet hasznosítani; nem romlik el, de olyan panelekért fizetsz, amelyeket nem tudsz kihasználni. Ezért azt javasoljuk, hogy maradj a maximális érték alatt, ne lépd túl.

Még egy utolsó gyakorlati számítás. Tegyük fel, hogy napi 500 Wh fogyasztásra méretezel. Napi 4 napsütéses csúcsórával és 80%-os hatásfokkal 500 / (4 × 0,8) ≈ 156 Wp teljesítményű napelemmodulokra van szükséged... Ez kevésnek tűnik, de ne feledd, hogy ez a számítás egy napos napra vonatkozik. Ha télre méretezel, napi 2,5 csúcsórával ugyanez a fogyasztás 500 / (2,5 × 0,8) ≈ 250 Wp teljesítményt igényel. Ha pedig tartalékot is szeretnél, duplázd meg. Ezért használ egy kis kerti tároló végül 1500–2000 Wp-et, nem pedig 300 Wp-et.

Az akkumulátorral kapcsolatban még egy utolsó tanács: ne abból indulj ki a kapacitás kiválasztásakor, hogy szerinted mennyit fogyasztasz, hanem abból, amit ténylegesen megmérsz. Ha teheted, először építsd ki a rendszert a GSIKE akkumulátor nélküli üzemmódjával, két hétig figyeld az alkalmazást, majd a valós adatok alapján rendeld meg az akkumulátort. Ez sokkal jobb, mint vakon rendelni, és végül túl kicsi vagy túl nagy akkumulátort venni.

Ha bármikor elbizonytalanodsz a számításokban, kérj felülvizsgálatot. Egy szakképzett villanyszerelő kevésért átnézi a tervedet és a kábel-keresztmetszeteket. Ez az egyórás felülvizsgálat megóvhat egy olyan méretezési hibától, amely több száz euróba kerülhet. A 24 V-os és 500 V DC-s áram nem bocsátja meg a hasraütésszerű számításokat.

Az útmutató lezárásaként következzen egy javaslat a vásárlás sorrendjére. Először a GSIKE 4200 W invertert rendeld meg. Másodszor 3–6 darab 400 W-os panelt, a napi fogyasztásodtól függően. Harmadszor a megfelelő méretű, kommunikációra képes, 24 V-os LiFePO4 akkumulátort. Negyedszer a biztosítékokat, a leválasztókapcsolókat és a kábeleket. Ezzel a sorrenddel sem túl sokat, sem túl keveset nem vásárolsz, és ha útközben meggondolod magad, marad mozgástered a módosításra. Így méretezhetsz sietség nélkül, de hibák nélkül egy 4 kW-os, 24 V-os szigetüzemű rendszert.

Ne feledd, hogy ez az útmutató kiindulópont, nem kőbe vésett recept. Minden tető, fogyasztás és költségkeret más. Ha a számítások alapján köztes érték adódik, kerekíts felfelé a panelek és az akkumulátor esetében: jobb, ha egy kicsivel több van, mint ha kevés. A GSIKE 6200 W-os panelteljesítmény-határa bőséges mozgásteret ad a bővítéshez, invertercsere nélkül.

Ha megvannak a számok, a GSIKE 4200 W műszaki adatlapja segít ellenőrizni, hogy az általad kiszámított 24 V-os akkumulátorbank és panelmező belefér-e a készülék határértékeibe. Ha pedig bármilyen kérdésed merül fel az összeszerelés során, magyar nyelvű ügyfélszolgálatunk segít.

Végső soron egy rendszer méretezése nem más, mint három számítás elvégzése: a napi fogyasztás, a csúcsnapsütéses órák száma és a teljes rendszer hatásfoka. Ezzel a három adattal és a cikk táblázatával már minden szükséges információ a rendelkezésedre áll, hogy megrendeld a GSIKE 4200 W invertert és a hozzá illő alkatrészeket anélkül, hogy túl sokat vásárolnál vagy alulméreteznéd a rendszert.

Ha a rendelés véglegesítése előtt szeretnéd megnézni az inverter pontos paramétereit, a GSIKE 4,2 kW teljes műszaki adatlapján megtalálod az összes elektromos határértéket, a védelmeket és az akkumulátorra vonatkozó ajánlásokat a méretezéshez.

Végső értékelés

Végső ítélet: Szigetüzemű rendszerhez a GSIKE 4200 W 24 V inverterrel 4–8 darab 400 W-os panelt és egy 24 V / 50–100 Ah-s akkumulátort javaslunk kiindulásként. Akkumulátor nélkül is elkezdheted, és később bővítheted az akkumulátorbankot, amikor szükséged van rá.

Végső értékelés

Gyakori kérdések

Források és referenciaadatok

1. GSIKE G4200EU24V 4,2 kW, 24 V termékadatlap (189,99 EUR, ingyenes szállítás Spanyolországban) — https://gesike.com/es-es/products/gsike-4-2kw-24v-inversor-hibrido-mppt-120a-wifi-off-grid-spain
2. EASUN 4 kW, 24 V, referenciaként szolgáló EU-s áruház — https://eu.easunpower.com/
3. 120 A-es MPPT-útmutató és 60–500 V DC tartomány — műszaki hivatkozás — https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_charge_controller
4. 24 V-os LiFePO4 akkumulátor és DC-gyűjtősín — huzalozási útmutató — https://en.wikipedia.org/wiki/Deep-cycle_battery

Útmutatók és összehasonlítások