Egy kis, mindössze három sötét panelből álló napelemes rendszer egy németországi kis faház lapos tetejére szerelve, kék ég szórványos felhőkkel, rendezett alumínium rögzítősínek, mögötte zöld sövény

Hogyan méretezzünk egy 2 kW-os / 12 V-os, hálózaton kívüli napelemes rendszert Európában GSIKE inverterrel: 900 W napelem, LiFePO4-akkumulátor és a 12 V-os kábelezés számításai

Folyamatos teljesítmény: 2000 W (2000 VA) · csúcsteljesítmény: 3000 VA (1,5×) · tiszta szinuszhullám, 230 V / 50 Hz · 12 V-os akkumulátorsín (12,8 V-os LiFePO4) · egyetlen 60 A-es MPPT napelemes töltő · max. napelemteljesítmény: 900 W, Voc-határ: 160 V DC · 80 A-es váltóáramú töltő / 120 A együttes töltőáram · párhuzamos üzem nem lehetséges · ár: 149,99 EUR

Röviden: egy 2 kW-os / 12 V-os, hálózaton kívüli rendszer méretezését a napi wattórából és az éjszakai terhelésből kell kiindítani, nem a katalógusban megadott teljesítményből; egy 12 V-os sínnél pedig a rézkábel jelenti a legnagyobb kihívást — teljes 2000 W-os terhelésnél az akkumulátor felől ideális esetben körülbelül 167 A folyik (93%-os hatásfok mellett 179 A), ami nagyon rövid és nagyon vastag kábeleket tesz szükségessé. Egy naponta körülbelül 1 kWh-t fogyasztó európai lakóautóhoz, kerti irodához, kis faházhoz vagy tartalék áramkörhöz a számítás eredménye: egy 12,8 V-os, 100 Ah-s LiFePO4-akkumulátor (névlegesen 1280 Wh, 80%-os kisütési mélységnél 1024 Wh használható kapacitással), körülbelül 500–750 W-os napelemrendszer három sorba kötött, 250 W-os panelből, valamint egy 70 mm²-es, 1 méter hosszúságúra korlátozott, 12 V-os akkumulátorkábel (20–25 mm² csak akkor, ha elfogadható a 3%-os feszültségesés). A GSIKE egység műszaki teljesítményhatára folyamatos üzemben 2000 W, rövid idejű csúcsteljesítménye pedig 3000 VA; az „2.5KW” név a termékkategóriát jelöli, nem a nagyobb teljesítményt.

GSIKE 2,5 kW-os, 12 V-os inverter: műszaki adatok, ár és vélemények
Egyetlen kompakt, 12 V-os LiFePO4 szabadidős akkumulátor sima, matt sötétszürke, teljesen felirat nélküli műanyag házzal és két egyszerű fémcsatlakozóval, egy lakóautó világos fa polcán, lágy, természetes ablakfényben
Egy 12,8 V-os, 100 Ah-s LiFePO4-akkumulátor: névlegesen 1280 Wh, egy töltési ciklusban ténylegesen körülbelül 1024 Wh használható fel.
Közeli kép egy jelöletlen egyenáramú biztosítéktábláról és egy kis megszakítótábláról egy lakóautóban, rendezett sorokban elhelyezett sima, felirat nélküli biztosítéktartókkal és apró kismegszakítókkal, szépen bekötött vastag piros, fekete és kék kábelekkel, feliratok és számok nélkül az alkatrészeken
Közvetlenül az akkumulátor mellé szerelt egyenáramú biztosítéktábla: védelem a 167 A-es, 12 V-os betápláláshoz, mielőtt az eléri az invertert.

Először nézzük a valós áramfelvételt — ezért kell nagyon vastag rézkábel egy 2 kW-os / 12 V-os rendszerhez

A legdrágább hiba alacsony feszültségű, hálózaton kívüli rendszerek telepítésekor, ha az alkatrészek méretezését katalógusadatokra alapozzuk a valós, egyidejű terhelés helyett. Minden számítás előtt jegyezd meg, hogy a GSIKE egység 12 V-os sínről működik (fizikailag egy 12,8 V-os, négycellás LiFePO4-akkumulátorról), nem 24 V-ról vagy 48 V-ról.

A feszültségválasztási szabály minden napelemes rendszerméretezési útmutatóban ugyanaz: körülbelül 1–2 kW-hoz 12 V, körülbelül 2–4 kW-hoz 24 V, nagyjából 3–4 kW fölött pedig 48 V szükséges. 2 kW-nál a 12 V-os sín árama már megközelíti a 170 A-t, ezért ezt az osztályt lakóautókhoz, faházakhoz és rövid kábelvezetésű rendszerekhez ajánlják — teljes ház ellátására soha.

Először végezze el a gyors áram-összehasonlítást, mert ez határozza meg az összes további választást. Teljes, 2000 W-os kimenő teljesítménynél a 12 V-os sín árama I = P ÷ V = 2000 W ÷ 12 V = 166.7 A (ideális esetben, a hatásfokot figyelmen kívül hagyva). A csúcsteljesítményhez tartozó, akkumulátor és inverter közötti hatásfok 93%, ezért a kábel által szállítandó tényleges, akkumulátoroldali áram I = 2000 W ÷ (12 V × 0.93) = 2000 ÷ 11.16 ≈ 179.0 A. A rövid idejű csúcsteljesítmény aránya 3000 VA ÷ 2000 W = 1.5×, és csak rövid motorindításokhoz áll rendelkezésre, például hűtőkompresszor vagy kis szivattyú indításához — tartós főzéshez nem.

Ez a reális felső határ: a 12 V-os sín körülbelül 179 A-es árama miatt használ ez az inverterosztály 70 mm²-es, gyűjtősínhez való kábeleket, és ezért kell az akkumulátort szinte közvetlenül az inverter mellé szerelni. Ha az egyidejű csúcsterhelés rendszeresen meghaladja a 2000 W-ot, a megfelelő megoldás a 24 V-os vagy 48 V-os inverterosztály, nem pedig vastagabb 12 V-os kábelek használata ennél az egyetlen, párhuzamosan nem kapcsolható egységnél.

Az alábbi lépések mindegyikében ugyanazt az öt képletet alkalmazzuk. A teljes rendszert saját fogyasztóival is átszámolhatja egy táblázatkezelőben.

1. Napi energia [Wh] = készülék teljesítménye [W] × napi használati órák száma [h].

2. Akkumulátor energiája [Wh] = névleges feszültség [V] × kapacitás [Ah].

3. Felhasználható Wh = névleges Wh × kisütési mélység (LiFePO4 esetén 0,8-cal számolunk).

4. Névleges kapacitás [Ah] = szükséges felhasználható Wh ÷ DoD ÷ sínfeszültség [V].

5. Kábel keresztmetszete: A = (2 × egyirányú hossz [m] × áramerősség [A]) ÷ (κ × ΔV), ahol a réz vezetőképessége κ = 56 m/(Ω·mm²), ΔV pedig a megengedett feszültségesés voltban.

A napelemes töltés felső határa: az egyetlen MPPT-töltő névleges árama 60 A, így a 12 V-os sínre jutó elméleti napelemes töltési teljesítmény 60 A × 12 V = 720 W (13,5 V-os fenntartó töltésnél ~810 W). E fölött a további panelek nem növelik a töltőáramot — a többlet közvetlenül a déli fogyasztókat látja el. Ezért a 900 W-os napelemes rendszer a szigorú felső határ, a 3 × 250 W (750 W) pedig a gyakorlatban ideális választás.

1. lépés — Wattóra-mérleg lakóautóhoz vagy kerti irodához

A 12 V-os, 2 kW-os invertert egyhelyiséges, mobil vagy tartaléküzemű fogyasztókhoz méretezték: lakóautóhoz, kerti irodához, kis faházhoz, apró lakóházhoz, műhelynek használt fészerhez vagy az otthoni alapvető fogyasztókat ellátó tartalék áramkörhöz. Nem alkalmas egy egész ház ellátására. Az útmutatóban használt példaérték ~1 kWh/nap — LED-világítás, laptop, tévé vagy router, kis kompresszoros hűtő, telefon- és fényképezőgép-töltés, valamint alkalmanként egy kisebb háztartási készülék.

Napi fogyasztásmérleg (~1 kWh/napos mintarendszer)

Fogyasztó Teljesítmény Óra/nap Energia/nap Megjegyzések
LED-világítás (4×8 W) 32 W 4 h 128 Wh Esték
Kompresszoros hűtő (átlag) 45 W 24 h ~450 Wh Ciklikus, nem állandó; indításkor 3–5-szörös csúcs
Laptop / telefon / router 50 W 5 h 250 Wh Tiszta szinuszhullám szükséges
TV / médialejátszó 40 W 2 h 80 Wh Esték
LED-vízkazán / mikrohullámú sütő (alkalmanként) 1100 W 0.15 h ~165 Wh Rövid ideig tartó terhelés, közel a 2000 W-os határhoz
Vízszivattyú / kis szerszámok 300 W 0.2 h 60 Wh Induktív indítási csúcs
Egyéb folyamatos fogyasztók 10 W 10 h 100 Wh Készenlét, érzékelők
Napi összesen — — ≈ 1000 Wh ≈ 1 kWh/nap

Az igazán fontos érték a napfény nélküli éjszakára vonatkozik. Napnyugta után a napelemes rendszer nem termel, így az akkumulátor marad az egyetlen energiaforrás. Ennél az 1 kWh-s rendszernél az éjszakai fogyasztást (nagyjából 22:00–07:00 között) főként a hűtő és a készenléti elektronikai eszközök adják — körülbelül 300–400 Wh —, ezért fedez egyetlen 100 Ah-s akkumulátor ~1024 Wh hasznosítható energiával egy teljes éjszakát, tartalékkal együtt.

Az azonnali teljesítményre is figyeljen, ne csak a napi átlagra. Egy 1100 W-os vízforraló, a hűtő kompresszorának indulása és egy laptop töltője egyszerre gyorsan megközelíti a 2000 W-os határt. Ezért a lakóautó-tulajdonosok felváltva használják a vízforralót, és soha nem működtetik egyszerre a mikrohullámú sütőt és a vízforralót. A 3000 VA-es túlfeszültségi teljesítmény (1,5×) a motorok, például a kompresszoros hűtők és a kis szivattyúk indítására szolgál, nem folyamatos főzésre.

2. lépés — A 12,8 V-os LiFePO4 akkumulátor méretezése: 80%-os DoD és egyéjszakás autonómia

A GSIKE inverter 12,8 V-os LiFePO4 akkumulátorokkal használható (négy cella sorba kötve), RS485-ös BMS-kommunikációval. A lítium-vas-foszfát kémiát 80%-os kisütési mélységre tervezték — ezen a tartományon belül biztosít hosszú ciklusélettartamot. Egyetlen ciklus alatt soha nem szabad az akkumulátor energiájának több mint 80%-át kivenni.

A számítási példa alapja — napi 1 kWh, egyéjszakás autonómia

1. A szükséges hasznosítható energia ≈ 1000 Wh egy éjszakára (a hűtő és a készenléti fogyasztók éjszaka is működnek).

2. Névleges kapacitás 0,8-as DoD mellett = 1000 Wh ÷ 0,8 = 1250 Wh névleges energia. Mivel csak 80% hasznosítható, a beépített névleges energiának meg kell haladnia a hasznosítható energiacélt.

3. Az amperórára váltás a 12,8 V-os sínre = 1250 Wh ÷ 12,8 V ≈ 97,7 Ah.

4. Gyakorlati választás = egy 12,8 V-os, 100 Ah-s LiFePO4 akkumulátor = névlegesen 1280 Wh, 80%-os DoD mellett 1024 Wh hasznosítható energia. Ez az egyetlen akkumulátor kis téli tartalékkal fedezi a tervezett 1000 Wh-es hasznosítható energiacélt.

Mennyi ideig bírja valójában egy 12,8 V-os, 100 Ah-s akkumulátor?

Terhelés a 230 V-os aljzaton Áram a 12 V-os akkumulátoroldalon @12 V-on (93%-os hatásfoknál) Üzemidő 1024 Wh hasznosítható energiával Megjegyzés
200 W (laptop + világítás + router) ≈ 18 A ≈ 4,7 óra Kényelmes, egész estére elegendő terhelés
500 W (TV + hűtő ciklusa + laptop) ≈ 45 A ≈ 1,9 óra Jellemző esti csúcsterhelés
1000 W (az inverter névleges teljesítményének fele) ≈ 90 A ≈ 0,95 óra (~57 perc) Rövid ideig, váltakozva használva
2000 W (teljes névleges teljesítmény, elméleti) ≈ 179 A ≈ 0,48 óra (~29 perc) Csak rövid ideig; 2000 W-on 1 órához ~167 Ah kell

Két mintakonfiguráció, amelyek valós telepítéseknek felelnek meg:

Összeállítás Akkumulátor Névleges energiatartalom Használható @ 80%-os DoD mellett Önállóság
Lakóautó / kerti iroda (~1 kWh/nap) 1 × 12,8 V 100 Ah 1280 Wh 1024 Wh 1 napos napsütés + 1 rövid éjszaka
Kis faház / tartalékellátás (~2 kWh/nap) 2 × 12,8 V 100 Ah párhuzamosan 2560 Wh 2048 Wh 1–2 éjszaka, hűtő + szivattyú + világítás

Töltési ráta ellenőrzése: a 60 A-es MPPT-töltő 100 Ah-s akkumulátorral 0,6C-s rátát, két, összesen 200 Ah-s akkumulátorral pedig 0,30C-s rátát jelent. Mindkettő megfelelő LiFePO4-töltési ráta — ehhez az inverterhez egy 100–200 Ah-s, 12 V-os akkumulátorbank illik, és ne válassz ~100 Ah-nál kisebbet. Az akkumulátorokat párhuzamosan kösd be (a buszfeszültségnek 12,8 V-nak kell maradnia), használj egyforma hosszúságú kábeleket az egyenletes árameloszlás érdekében, és hagyd csatlakoztatva az RS485 BMS-vezetéket, hogy az inverter kiolvashassa a töltöttségi állapotot és a hőmérsékleti korlátokat.

3. lépés — A PV-mező méretezése: 900 W-os felső határ, az ideális választás 3 × 250 W, egyetlen MPPT

A készülékben egyetlen MPPT-s napelemes töltő van (egy szabályozócsatorna, 60 A töltőáram, 50 A bemeneti áram), nem kettős MPPT. A PV-bemenet tartománya: 30–160 V DC MPPT üzemi tartomány, 160 V DC üresjárási felső határ, a műszaki felső határ pedig legfeljebb 900 W panelteljesítményt engedélyez a napelemmező oldalán. Ez a panelek teljesítményének felső határa, nem célérték. (Néhány általános marketinganyag sokkal nagyobb, 500 V-os / 120 A-es csatornát sugall, de a hivatkozott GSK-2KW-12V-WIFI kézikönyv, a specifikációs kép és a hivatalos PV-választási táblázat egyaránt 900 W-os, 160 V-os és 60 A-es értéket ad meg — ezek alapján tervezz.)

Európa nagy részén az effektív csúcsnapsütéses órák (PSH) egész éves átlaga körülbelül napi 3,0 óra — északon alacsonyabb, a Földközi-tenger térségében magasabb. A hőmérsékletből, porból, az MPPT-ből és a kábelezésből eredő veszteségekre számolj körülbelül 0,75-ös veszteségi tényezővel.

A számítási példa — PV napi 1 kWh-hoz

Szükséges Wp = napi Wh ÷ (PSH × veszteségi tényező) = 1000 Wh ÷ (3,0 × 0,75) = 1000 ÷ 2,25 ≈ 444 Wp. Tervezz ennél valamivel nagyobb teljesítménnyel, hogy télen is legyen tartalék, tehát számolj ~500–750 Wp-vel — ez kényelmesen a 900 W-os maximum alatt van.

Miért csak ~750 W jut az akkumulátorba a 900 W-os panelektől?

A nyers 900 W ÷ 12 V ≈ 75 A áram folyna papíron, de a napelemes töltési fokozat legfeljebb 60 A-t biztosít. 60 A fölött a többlet PV-termelés egyszerűen a déli fogyasztókat látja el, vagy elvész; nem tölti gyorsabban az akkumulátorbankot. Ezért a gyakorlatban ~750 W = három darab 250 W-os modul a megfelelő napelemteljesítmény, pontosan úgy, ahogy a hivatalos PV-választási táblázat példájában szerepel: mindegyik 250 W-os panel Vmpp értéke ~36 V / Impp értéke ~8,3 A / Voc értéke ~40 V, így három sorba kötve ~108 V üzemi feszültséget ad (a 30–160 V-os tartományon belül), a ~120 V-os Voc pedig kényelmesen a 160 V-os, hidegre vonatkozó felső határ alatt marad.

Forgatókönyv Napi fogyasztás Elméleti Wp = fogyasztás ÷ (3.0 × 0.75) Gyakorlatban megvalósítható kiépítés
Lakóautó / kerti iroda 1 kWh/nap 444 Wp 500–750 Wp (2–3×250 W)
Kis faház / tartalék áramellátás 2 kWh/nap 889 Wp ~900 Wp (3×300 W) — a PV-teljesítmény felső határán
A rendszer szigorú teljesítménykorlátja — Legfeljebb 900 W-nyi panel (egyetlen MPPT) 900 ÷ 250 W ≈ 3 modul; a füzér Voc-értéke legyen < 160 V

Füzérfeszültség ellenőrzése: télen a nyitott áramköri feszültség maradjon 160 V alatt. A tipikus −0.30%/°C-os Voc-hőmérsékleti együttható és a −10 °C-os tetőhőmérséklet esetén szorozza meg a füzér Voc-értékét 1.10-es hidegtényezővel. Három darab, egyenként 250 W-os panel hidegben körülbelül 132 V-ot ad – ez biztonságos. Ne kössön négy panelt sorba ehhez az egységhez, mert hidegben a Voc meghaladhatja a 160 V-ot, és az MPPT nem indul el.

Egy év alatt 1 kWp Közép-Európában nagyjából 850–1050 kWh energiát termel (tájékoztató jellegű érték). Egy 750 Wp-es rendszer évi körülbelül 650–780 kWh-t termel, ami nyáron átlagosan ~1.8–2.1 kWh/nap, a tél mélyén viszont jóval kevesebb – ezért fontos a 80%-os DoD-tartalék és a 80 A-es váltóáramú bemenet (hálózat vagy generátor) a borús hetekben.

4. lépés — A 12 V-os akkumulátorkábel keresztmetszete: 70 mm² 1 m / 1% esetén, 20–25 mm² 3% esetén

A teljes, 2000 W-os kimeneti teljesítménynél a 12 V-os rendszeren az áramerősség ideális esetben 166.7 A, 93%-os hatásfoknál pedig 179.0 A. 12 V-on a megengedett feszültségesés nagyon kicsi: a 12 V 1%-a = 0.12 V, de még az engedékenyebb 3% = 0.36 V is kevés. A réz κ = 56 m/(Ω·mm²) vezetőképességével a minimális keresztmetszet: A = (2 × L × I) ÷ (κ × ΔV); a 2-es szorzó azért szükséges, mert az áram a pozitív és a negatív vezetéken is megteszi az oda-vissza utat. Erre még ráadódik a hőmérséklet és az öregedés miatt alkalmazott ×1.2 tervezési tartalék.

Eset Számítás Elméleti A (×1.2) Válasszon rezet
1 m egyirányú vezeték, 1%-os esés (0.12 V), 166.7 A (2 × 1 × 166.7) ÷ (56 × 0.12) = 333.4 ÷ 6.72 49.6 → ×1.2 = 59.6 mm² 70 mm²
1 m egyirányú vezeték, 1%-os esés, 179.0 A (93%-os hatásfoknál) (2 × 1 × 179.0) ÷ (56 × 0.12) = 358 ÷ 6.72 53.3 → ×1.2 = 63.9 mm² 70 mm²
1 m egyirányú vezeték, 3%-os esés (0.36 V), 166.7 A (2 × 1 × 166.7) ÷ (56 × 0.36) = 333.4 ÷ 20.16 16.5 → ×1.2 = 19.8 mm² 20–25 mm² (csak akkor, ha a 3%-os esés elfogadható)

Egyszerűen fogalmazva: ha az akkumulátor az inverter mellett van (1 m-es egyirányú vezetékszakasszal), akkor teljes terhelésen a szigorú, 1%-os feszültségeséshez 70 mm²-es rézkábel kell – olyan vastag, mint egy gyűjtősín. Ha a csatlakozóknál elfogadható a 3%-os esés (a kábel kissé jobban melegszik, az inverter feszültsége pedig valamennyit csökken), akkor a szükséges keresztmetszet 20–25 mm²-re csökken. Ez a 12 V-os rendszernél a legfontosabb telepítési szabály: legyen rövid az akkumulátor vezetéke. Minden további méter vagy sokkal vastagabb rézkábelt, vagy jóval nagyobb feszültségesést tesz szükségessé.

A biztosíték méretezése: a fő DC-biztosítékot a lehető legközelebb helyezze el az akkumulátor pozitív pólusához, zárt burkolaton belül. Ökölszabályként a maximális vezetékáram 1.25-szörösével számoljon. A teljes terhelésnél fellépő 179.0 A-es áram esetén ez ≈ 224 A, ezért az általános választás a 225–250 A-es DC-biztosíték vagy megszakító (hozzá illő DC-leválasztó kapcsolóval). A réz gyűrűs sarukat megfelelő szerszámmal préselje fel – köztes csatlakozók nélkül –, mert 12 V-os buszon, 179 A mellett minden laza kötés forró ponttá és tűzveszéllyé válhat.

Négy napelemből álló kis rendszer egy apró írországi kőház palafedésű, ferde tetején, teljesen borult, halványszürke ég alatt, lágy, szórt fényben, a távolban zöldellő dombos mezőkkel
Borús napokon a 0.75-ös korrekciós tényező és a 80%-os DoD-tartalék segít átvészelni a szürke időt egy 12 V-os faházban.

5. lépés – Őszinte összehasonlítás: 12 V vagy váltás 24 V-ra, illetve 48 V-ra

Minden hozzáértő telepítő felteszi a jogos kérdést: „Tényleg 12 V-ot szeretnék, vagy inkább 24 V-ra váltsak?” A válasz teljes mértékben az egyidejű teljesítménytől és a kábelek hosszától függ. Azonos, 2000 W-os kimenő teljesítménynél az áramerősség fordítottan arányos a feszültséggel – így egy 12 V-os busz nagyjából kétszeres áramot vesz fel egy 24 V-oshoz képest, és négyszereset egy 48 V-oshoz képest.

Buszfeszültség Ideális áramerősség 2000 W-nál Tényleges áramerősség 93%-os hatásfok mellett Kábel 1 m-hez / 1%-os feszültségeséshez Ideális felhasználás
12 V (ez a GSIKE egység) 166.7 A 179.0 A ~70 mm² (20–25 mm² 3%-nál) Lakóautó, faház, kerti iroda, alapvető tartalék áramellátás, rövid kábelek
24 V (a következő kategória) 83.3 A ~89.6 A ~16–25 mm² 2–3 kW, hosszabb kábelek, kis otthon
48 V (nagyobb kategória) 41.7 A ~44.8 A ~6–10 mm² 3 kW feletti teljesítmény, egész ház, hosszú kábelek

12 V-ot válasszon, ha az egyidejű terhelés nem haladja meg a ~2 kW-ot, az akkumulátor 1–2 m-en belül helyezhető el az invertertől, a lehető legolcsóbb 230 V-os aljzatot keresi furgonba vagy fészerbe, és már vannak 12 V-os szabadidős akkumulátorai. Váltson 24 V-ra vagy 48 V-ra, ha a csúcsterhelés rendszeresen meghaladja a 2 kW-ot, az akkumulátorhelyiség több méterre van a fogyasztóktól, vagy az egész ház kényelmes áramellátását szeretné. A GSIKE 12 V-os egység szándékosan kompakt méretű (358 × 295 × 105.5 mm, 6.0 kg), rövid kábelutakhoz, mobil használatra és tartalék áramellátásra készült – nem megfelelő megoldás egy egész házhoz.

Reális korlátok, amelyekkel számolni kell. Ez az egység csak önmagában használható – nem köthető párhuzamosan és nem halmozható. A folyamatos kimenő teljesítmény kemény korlátja 2000 W (a 3000 VA-es csúcsteljesítmény csak rövid ideig, motorindításkor érhető el). Egyetlen MPPT-csatornán működik. Nincs IP-védettsége – csak levehető porvédő burkolata –, ezért beltéri, furgonba vagy fedett helyre történő telepítést tervezzen. Az ügyfélszolgálati csevegés angol nyelvű, a WiFi-monitorozás pedig külön megvásárolható külső kiegészítő.

Egy komplett, papíron ~1 kWh-s / 1 éjszakás összeállítás

Példa lakóautóhoz / kerti irodához: egy GSIKE 2.5KW 12 V-os inverter (mérnöki adatok szerint 2000 W folyamatos teljesítmény, 3000 VA csúcsteljesítmény); egy 12,8 V-os, 100 Ah-s LiFePO4 akkumulátor (1280 Wh névleges kapacitás, 1024 Wh használható); három sorba kötött 250 W-os panel = ~750 Wp az egyetlen MPPT-bemeneten (a 900 W-os felső határ alatt); egy 70 mm²-es akkumulátorkábel, legfeljebb 1 m-es egyirányú hosszal (20–25 mm², ha elfogadható a 3%-os feszültségesés), az akkumulátor közelében elhelyezett 225–250 A-es egyenáramú biztosítékkal; egy 16 A-es váltakozó áramú betáplálási kismegszakító; valamint a 80 A-es váltakozó áramú bemenet, amelyet szürke, borús időszakokban a kemping csatlakozóaljzatáról vagy egy kis generátorról történő utántöltésre tartunk fenn.

Maga az inverter 149,99 EUR-ba kerül, és 15 európai országba ingyen szállítják (feldolgozási idő 1–3 nap, szállítás 2–7 nap), 30 napos visszaküldési lehetőséggel. Egy hasonló, 12,8 V-os, 100 Ah-s LiFePO4 akkumulátor külön körülbelül 130–180 EUR-ba kerül, így a teljes, ~1 kWh-s belépő rendszer ára panelek és kábelezés nélkül nagyjából 300–360 EUR.

Összefoglalás – a 12 V-os sín korlátain belül maradva: rövid kábelek, vastag rézvezetékek, kis napelemrendszer

A lényeg: egy 2 kW-os / 12 V-os rendszernél az akkumulátort az egy éjszaka alatt felhasznált energiához, a paneleket a napi energiaigényhez, a feszültségesést pedig a lehető legrövidebb kábelhez kell méretezni. Napi ~1 kWh-hoz egy 12,8 V-os, 100 Ah-s LiFePO4 akkumulátor (1280 Wh névleges, 80%-os kisütési mélységnél 1024 Wh használható kapacitás), három 250 W-os panelből álló, ~750 Wp-es napelemrendszer (a 444 Wp-es számítás alapján, a 900 W-os felső határ alatt) és 70 mm²-es akkumulátorkábel 1 m-es hossznál / 1%-os feszültségesésnél (20–25 mm² 3%-os feszültségesésnél) szükséges, továbbá egy 225–250 A-es egyenáramú biztosíték. Ne lépd túl a szigorú határértékeket: 2000 W folyamatos teljesítmény, 3000 VA csúcsteljesítmény (1,5×), egyetlen MPPT, legfeljebb 900 W PV-teljesítmény, párhuzamos kapcsolás nélkül. Ne feledd, hogy 12 V-on nagyjából kétszer akkora áram szükséges, mint 24 V-os sín esetén, ezért épülnek az ilyen rendszerek rövid, vastag rézkábelekre és alacsony napi fogyasztásra.

Gyakran ismételt kérdések

Hány Ah-s akkumulátor kell egy 2000 W-os, 12 V-os inverter egyórás működtetéséhez?

Teljes, 2000 W-os terhelésnél a 12 V-os sín ideális esetben 2000 ÷ 12 = 166,7 A-t vesz fel, az inverter 93%-os akkumulátor-hatékonyságával pedig 2000 ÷ (12 × 0,93) = 179,0 A-t. Tehát az inverter egyórás, teljes kimeneti teljesítményű működtetéséhez 12 V-on nagyjából 167 Ah szükséges – a hatásfokot is figyelembe véve a gyakorlatban körülbelül 179 Ah, amit 0,8-cal kell elosztani, ha 80%-os kisütési mélységgel számolunk. Egyetlen 100 Ah-s akkumulátor így teljes, 2000 W-os terhelés mellett csak körülbelül fél órára elegendő; egyórás, teljes terhelésű működéshez 200 Ah-s akkumulátor kell (két párhuzamosan kapcsolt 12,8 V-os, 100 Ah-s akkumulátor).

Meddig működtet egy 12,8 V-os, 100 Ah-s LiFePO4 akkumulátor egy 2000 W-os invertert?

Egy 12,8 V-os, 100 Ah-s akkumulátor névleges kapacitása 12,8 × 100 = 1280 Wh, amelynek 80%-a (1024 Wh) használható biztonságosan. 200 W-os esti fogyasztás mellett (laptop, világítás, router) ez körülbelül 4,7 órára, 500 W mellett 1,9 órára, 1000 W mellett pedig 57 percre elegendő. A teljes, 2000 W-os terhelés mellett csak körülbelül 29 percig bírja, mert a 2000 W a folyamatos teljesítmény felső határa, a 100 Ah-s akkumulátor pedig lakóautóhoz vagy kisházhoz való, nem tartós, teljes teljesítményű üzemre.

Mekkora 12 V-os akkumulátorkábel kell egy 2000 W-os inverterhez 1 méteres távolság esetén?

Teljes terhelésen az áram ideális esetben 166,7 A, 93%-os hatásfok mellett pedig 179,0 A. Az A = (2 × L × I) ÷ (κ × ΔV) képlettel, réz esetén κ = 56-tal számolva: 1 m egyirányú kábelhossznál és szigorú, 1%-os (0,12 V-os) feszültségesésnél a keresztmetszet 166,7 A mellett 49,6 mm² (179,0 A mellett 53,3 mm²). ×1,2-es ráhagyással ez 59,6–63,9 mm², tehát 70 mm²-t válassz. Ha elfogadható a 3%-os (0,36 V-os) feszültségesés, a szükséges keresztmetszet 16,5 mm²-re csökken, így egy 20–25 mm²-es kábel is elegendő. A kábelhosszt mindkét esetben tartsd röviden.

Miért kell ilyen vastag (70 mm²-es) kábel egy 12 V-os, 2 kW-os inverterhez?

Mert 12 V-on a 2000 W nagyon nagy áramerősséget jelent: ideális esetben 166,7 A-t, 93%-os hatásfok mellett pedig 179,0 A-t. Az Ohm-törvény alapján ekkora áramnál már egy parányi ellenállás is jelentős feszültségesést és kábelmelegedést okoz. Ahhoz, hogy 1 m-en mindössze 1%-ra (0,12 V-ra) korlátozd a feszültségesést, a réz keresztmetszetének ráhagyással együtt körülbelül 60–64 mm²-nek kell lennie — innen a 70 mm². Ez a 12 V-os rendszer legfontosabb kompromisszuma: vastag, drága kábel kell, viszont csak akkor, ha az akkumulátor közvetlenül az inverter mellett van.

Mekkora a maximális napelemes rendszer a GSIKE 12 V-os, 2 kW-os inverterhez?

Az egyetlen MPPT legfeljebb 900 W-nyi panelt fogad, a maximális üresjárási feszültsége 160 V DC, üzemi tartománya pedig 30–160 V. A napelemes töltőáram felső határa 60 A (50 A bemeneti áram). A hivatalos napelemválasztási példában három, sorba kötött, 250 W-os panel szerepel (750 W, körülbelül 108 V üzemi feszültség, körülbelül 120 V Voc), ez jelenti a gyakorlatban az optimális megoldást — körülbelül 750–900 W fölött a további panelek nem töltik gyorsabban az akkumulátort, mert a 60 A-es fokozat korlátozza az áramot.

Miért csak 750 W a gyakorlatban használt napelemes rendszer, ha a maximum 900 W?

A 900 W ÷ 12 V önmagában körülbelül 75 A-t jelentene, de a napelemtöltő legfeljebb 60 A-t enged. 60 A fölött a többlet napelemes teljesítmény nem tölt több energiát az akkumulátorba, hanem csak közvetlenül látja el a déli fogyasztókat. Ezért a 900 W a napelemes oldal hardveres felső határa, míg a 3 × 250 W = 750 W-os összeállítás illik a töltőhöz anélkül, hogy kárba veszne a panelek teljesítménye. 60 A × 12 V mellett az elméleti napelemes töltési teljesítmény 720 W (a 13,5 V-os fenntartó töltésnél körülbelül 810 W).

Mekkora egyenáramú biztosíték védi a 12 V-os, 2 kW-os akkumulátortápot?

A biztosítékot a lehető legközelebb helyezd el az akkumulátor pozitív pólusához, zárt dobozban. Méretezd a maximális áram körülbelül 1,25-szörösére: 1,25 × 179,0 A ≈ 224 A, így a szokásos választás egy 225–250 A-es egyenáramú biztosíték vagy megszakító, hozzá illő egyenáramú leválasztóval. Használj megfelelően préselt réz sarukat, és kerüld a köztes csatlakozókat, mert egy laza kötés 179 A mellett, egy 12 V-os buszon nagyon gyorsan túlmelegszik.

12 V-ot válasszak, vagy lépjek fel 24 V-ra egy 2 kW-os lakóautó-rendszernél?

Maradj a 12 V-os rendszernél, ha a csúcsterhelésed ~2 kW alatt van, az akkumulátor legfeljebb 1–2 m-re van az invertertől, és már vannak 12 V-os munkaakkumulátoraid. Válts 24 V-ra, ha a csúcsterhelés rendszeresen megközelíti vagy meghaladja a 2 kW-ot, illetve ha az akkumulátor több méterre van a fogyasztóktól. 2000 W mellett a 24 V-os sín csak ~89,6 A-t vesz fel (a 12 V-os rendszer 179 A-ének körülbelül a felét), így a szükséges kábel keresztmetszete 70 mm²-ről nagyjából 16–25 mm²-re csökken, és hosszabb vezetékszakaszokat is használhatsz.

Mennyi energiát fogyaszt naponta egy lakóautó vagy kerti iroda?

Egy kompakt lakóautóban vagy jól szigetelt kerti irodában a LED-világítás, laptop, tévé vagy router, kis kompresszoros hűtő és telefontöltés jellemzően napi 0,8–1,5 kWh fogyasztást jelent. Az itt bemutatott példarendszer ~1000 Wh-val számol: hűtő ~450 Wh, világítás 128 Wh, laptop/router 250 Wh, tévé 80 Wh, alkalmi vízforraló- vagy mikrohullámúhasználat ~165 Wh, szivattyú 60 Wh, készenléti fogyasztás 100 Wh. Saját fogyasztási listád összeállításához szorozd meg az egyes készülékek teljesítményét a használati órák számával.

Miért 167 A az áramerősség a 12 V-os inverter esetében, miközben a kábelezéshez 179 A-rel kell számolni?

A 166,7 A az elméleti áramerősség: 2000 W ÷ 12 V. A 179,0 A a tényleges áramerősség, amelyet az akkumulátornak biztosítania kell, mivel az inverter a DC 230 V-os AC-vé alakításakor körülbelül 7%-ot veszít (az akkumulátor és az inverter közötti hatásfok 93%). Ahhoz, hogy a kimeneten 2000 W álljon rendelkezésre, az akkumulátornak valójában 2000 ÷ (12 × 0,93) ≈ 179 A-t kell leadnia. A kábel és a biztosíték méretezésénél a nagyobb, 179 A-es értékkel számolj, ne az elméleti 167 A-rel.

A számításokban használt források és adatok

Az alábbi számadatok a számításokhoz használt paraméterek és adatforrások. A fogyasztási és éghajlati értékek a 15 szállítási ország európai átlagára vonatkozó tájékoztató jellegű adatok.

• A GSIKE 2,5 kW-os, 12 V-os termékoldala és a hivatkozott GSK-2KW-12V-WIFI kézikönyv (2000 W folyamatos teljesítmény, 3000 VA csúcsteljesítmény, egyetlen 60 A-es MPPT, legfeljebb 900 W napelemes bemenet, 160 V Voc, 30–160 V üzemi tartomány, 80 A-es hálózati töltés / együttesen 120 A, ár: 149,99 EUR): gesike.com.

• Az európai egyfázisú hálózat szabványa 230 V / 50 Hz (EN 50160), az irányadó európai napelemes hozam pedig évi 850–1050 kWh/kWp; az egész évre vetített átlag körülbelül napi 3,0 csúcsnapóra.

• A réz vezetőképessége κ = 56 m/(Ω·mm²), a feszültségesés képlete pedig A = (2·L·I) ÷ (κ·ΔV); az értékeket közzétett egyenáramú kábelméretezési útmutatóval is összevetettük, amely ~2–3 kW felett a 24 V-os, ~2 kW alatt pedig a 12 V-os sín használatát javasolja.

• A LiFePO4 kémiát a hosszú ciklusélettartam érdekében 80%-os kisütési mélységhez tervezték; cellánkénti névleges feszültség 12,8 V (4S), fenntartó töltés 13,5 V, túltöltés elleni védelem 14,1 V.

Útmutatók és összehasonlítások