Kaip parinkti 2 kW / 12 V autonominę saulės energijos sistemą Europoje su GSIKE: 900 W PV, LiFePO4 akumuliatorius ir 12 V kabelių skaičiavimas
Nuolatinė galia 2000 W (2000 VA) · viršįtampio galia 3000 VA (1,5×) · gryna sinusoidė, 230 V / 50 Hz · 12 V akumuliatoriaus magistralė (12,8 V LiFePO4) · vienas 60 A MPPT saulės įkroviklis · didžiausia PV galia 900 W, Voc riba 160 V DC · kintamosios srovės įkroviklis 80 A / bendra įkrovimo srovė 120 A · lygiagretus veikimas negalimas · kaina 149,99 EUR
Trumpai: parenkant 2 kW / 12 V autonominę sistemą, reikia atsižvelgti į paros energijos sąnaudas vato valandomis ir naktinę apkrovą, o ne į kataloge nurodytą galią. 12 V magistralėje sunkiausia parinkti varinius kabelius – esant didžiausiai 2000 W galiai, iš akumuliatoriaus imama apie 167 A (179 A, kai naudingumo koeficientas yra 93 %), todėl kabeliai turi būti labai trumpi ir stori. Europos kemperiui, sodo biurui, nedidelei sodybai ar atsarginio maitinimo grandinei, per parą sunaudojančiai apie 1 kWh, apskaičiuotas sprendimas būtų vienas 12,8 V, 100 Ah LiFePO4 blokas (1280 Wh nominali talpa, 1024 Wh panaudojama energija, kai iškrovos gylis yra 80 %), maždaug 500–750 W saulės modulių sistema iš trijų nuosekliai sujungtų 250 W modulių ir 70 mm² skerspjūvio 12 V akumuliatoriaus kabelis, kurio ilgis neviršija 1 metro (20–25 mm² kabelį rinkitės tik tuo atveju, jei priimtinas 3 % įtampos kritimas). GSIKE įrenginio didžiausia nuolatinė galia yra 2000 W, o trumpalaikė viršįtampio galia – 3000 VA; parduotuvės pavadinime „2,5KW“ nurodyta klasė, o ne didesnė galia.
GSIKE 2,5 kW, 12 V inverteris: specifikacijos, kaina ir atsiliepimaiPirmiausia – realybė: kodėl 2 kW / 12 V sistemai reikia labai storų varinių kabelių
Brangiausia klaida montuojant žemos įtampos autonominę sistemą – parinkti komponentus pagal brošiūroje nurodytą galią, o ne pagal realią vienalaikę apkrovą. Prieš skaičiuodami atkreipkite dėmesį, kad GSIKE įrenginys veikia su 12 V magistrale (fiziškai tai 12,8 V LiFePO4 blokas iš keturių celių), o ne su 24 V ar 48 V.
Įtampos pasirinkimo taisyklė kartojama kiekviename saulės energijos sistemų skaičiavimo vadove: maždaug 1–2 kW tinka 12 V, maždaug 2–4 kW — 24 V, o nuo maždaug 3–4 kW ir daugiau reikia 48 V. Esant 2 kW galiai, 12 V magistralėje srovė jau siekia beveik 170 A, todėl ši sistema apibūdinama kaip skirta kemperiui, trobelei ir nedideliems atstumams — jokiu būdu ne visam namui.
Pirmiausia greitai palyginkite sroves, nes nuo jų priklauso visi tolesni pasirinkimai. Esant visai 2000 W išėjimo galiai, srovė 12 V magistralėje yra I = P ÷ V = 2000 W ÷ 12 V = 166.7 A (idealiu atveju, neatsižvelgiant į efektyvumą). Didžiausias baterijos ir keitiklio efektyvumas yra 93 %, tad tikroji srovė iš baterijos, kurią turi atlaikyti kabelis, yra I = 2000 W ÷ (12 V × 0.93) = 2000 ÷ 11.16 ≈ 179.0 A. Paleidimo galia yra 3000 VA ÷ 2000 W = 1.5×; ji prieinama tik trumpam, paleidžiant variklius, pavyzdžiui, šaldytuvo kompresorių arba nedidelį siurblį — ne nuolatinei maisto gaminimo apkrovai.
Tai ir yra reali riba: 12 V magistralėje esant ~179 A srovei, šios klasės keitikliui reikia 70 mm² magistralės tipo kabelių, o baterija turi būti įrengta beveik greta keitiklio. Jei vienalaikė didžiausia apkrova nuolat viršija 2000 W, tinkamas sprendimas — 24 V arba 48 V klasės keitiklis, o ne storesni 12 V kabeliai šiam vienam, lygiagrečiai nejungiamam įrenginiui.
Tos pačios penkios formulės taikomos kiekviename tolesniame žingsnyje. Įrašykite savo prietaisus ir iš naujo patikrinkite visą sistemą skaičiuoklėje.
1. Dienos energija [Wh] = prietaiso galia [W] × naudojimo valandos per dieną [h].
2. Baterijos energija [Wh] = nominalioji įtampa [V] × talpa [Ah].
3. Naudojama energija Wh = nominalioji energija Wh × iškrovos gylis (LiFePO4 atveju naudojame 0.8).
4. Vardinė talpa [Ah] = reikalingos naudoti energijos Wh ÷ iškrovos gylis (DoD) ÷ magistralės įtampa [V].
5. Kabelio skerspjūvis: A = (2 × vienkryptis ilgis [m] × srovė [A]) ÷ (κ × ΔV), kur vario laidumas κ = 56 m/(Ω·mm²), o ΔV — leistinas įtampos kritimas voltais.
Didžiausia saulės įkrovimo galia: vieno MPPT įkroviklio vardinė srovė yra 60 A, todėl teorinė saulės įkrovimo galia į 12 V magistralę yra 60 A × 12 V = 720 W (esant 13,5 V palaikomajai įtampai — ~810 W). Viršijus šią ribą, papildomi moduliai įkrovimo srovės nepadidina — perteklius tiesiogiai tenka vidurdienio apkrovoms. Todėl 900 W modulių masyvas yra griežta maksimali riba, o 3 × 250 W (750 W) — praktiškai optimalus pasirinkimas.
1 žingsnis — kemperio arba sodo biuro vatvalandžių balansas
12 V, 2 kW keitiklis skirtas vieno kambario, mobiliai arba atsarginei apkrovai: kemperiui, sodo biurui, nedidelei trobelei, mažam namui, dirbtuvių sandėliukui arba būtiniausius prietaisus maitinančiai atsarginei namų grandinei. Jis nėra skirtas visam namui. Šiame vadove skaičiuojama pagal ~1 kWh per dieną — LED apšvietimą, nešiojamąjį kompiuterį, televizorių arba maršrutizatorių, nedidelį kompresorinį šaldytuvą, telefonų ir fotoaparatų įkrovimą bei retkarčiais naudojamą nedidelį prietaisą.
Dienos apkrovų balansas (~1 kWh per dieną etaloninė sistema)
| Apkrova | Galia | Valandos per dieną | Energija per dieną | Pastabos |
|---|---|---|---|---|
| LED apšvietimas (4×8 W) | 32 W | 4 h | 128 Wh | Vakarais |
| Kompresorinis šaldytuvas (vid.) | 45 W | 24 h | ~450 Wh | Veikia ciklais, o ne nuolat; paleidimo srovė 3–5 kartus didesnė |
| Nešiojamasis kompiuteris / telefonas / maršrutizatorius | 50 W | 5 h | 250 Wh | Reikalinga grynoji sinusinė banga |
| Televizorius / medijos grotuvas | 40 W | 2 h | 80 Wh | Vakarais |
| LED virdulys / mikrobangų krosnelė (retkarčiais) | 1100 W | 0.15 h | ~165 Wh | Trumpalaikis pikas, artimas 2000 W ribai |
| Vandens siurblys / smulkūs įrankiai | 300 W | 0.2 h | 60 Wh | Indukcinė paleidimo srovė |
| Įvairūs nuolat veikiantys įrenginiai | 10 W | 10 h | 100 Wh | Budėjimo režimas, jutikliai |
| Iš viso per dieną | — | — | ≈ 1000 Wh | ≈ 1 kWh per dieną |
Svarbiausia — naktis be saulės. Saulei nusileidus, PV modulių sistema nustoja gaminti energiją, o akumuliatorius tampa vieninteliu jos šaltiniu. Šioje 1 kWh sistemoje nakties apkrovą (maždaug nuo 22:00 iki 07:00) daugiausia sudaro šaldytuvas ir budėjimo režimu veikianti elektronika — apie 300–400 Wh, todėl vieno 100 Ah akumuliatoriaus, kurio naudingoji talpa ~1024 Wh, užtenka visai nakčiai ir dar lieka atsarga.
Atsižvelkite į momentinę, o ne vien į vidutinę paros galią. 1100 W virdulys, įsijungiantis šaldytuvo kompresorius ir nešiojamojo kompiuterio įkroviklis tuo pačiu metu greitai priartina prie 2000 W ribos. Todėl keliautojai kemperiais virdulį ir mikrobangų krosnelę naudoja pakaitomis, niekada jų neįjungdami kartu. 3000 VA paleidimo galia (1,5×) skirta varikliams, pavyzdžiui, šaldytuvų kompresoriams ir mažiems siurbliams, paleisti, o ne nuolatiniam maisto gaminimui.
2 žingsnis — 12,8 V LiFePO4 akumuliatoriaus parinkimas: 80 % DoD ir vienos nakties autonomija
GSIKE keitiklis suderinamas su 12,8 V LiFePO4 akumuliatoriais (keturiomis nuosekliai sujungtomis celėmis), o BMS ryšys palaikomas per RS485. Ličio geležies fosfato chemija pritaikyta 80 % iškrovos gyliui — tokiame diapazone užtikrinamas ilgas ciklų skaičius. Per vieną ciklą niekada neišeikvojama daugiau kaip 80 % akumuliatoriaus energijos.
Skaičiavimo pavyzdys — 1 kWh per dieną, vienos nakties autonomija
1. Reikia ≈ 1000 Wh naudingosios energijos vienai nakčiai (šaldytuvas ir budėjimo režimu veikiantys įrenginiai per naktį lieka įjungti).
2. Nominalioji talpa, kai DoD = 0,8, = 1000 Wh ÷ 0,8 = 1250 Wh. Kadangi galima naudoti tik 80 % talpos, įrengto akumuliatoriaus nominalioji energijos talpa turi viršyti naudingosios talpos poreikį.
3. Paverčiame ampervalandėmis 12,8 V magistralėje = 1250 Wh ÷ 12,8 V ≈ 97,7 Ah.
4. Tinkamas pasirinkimas = vienas 12,8 V 100 Ah LiFePO4 akumuliatorius = 1280 Wh nominaliosios talpos, 1024 Wh naudingoji talpa, kai iškrovos gylis (DoD) yra 80 %. Šis vienas akumuliatorius patenkina numatytą 1000 Wh naudingosios talpos poreikį ir palieka nedidelę atsargą žiemai.
Kiek iš tikrųjų veikia 12,8 V 100 Ah akumuliatorius?
| Apkrova 230 V lizde | Srovė akumuliatoriaus pusėje, kai įtampa 12 V (esant 93 %) | Veikimo trukmė naudojant 1024 Wh | Pastaba |
|---|---|---|---|
| 200 W (nešiojamasis kompiuteris + šviestuvai + maršrutizatorius) | ≈ 18 A | ≈ 4,7 val. | Patogi apkrova visam vakarui |
| 500 W (televizorius + šaldytuvo ciklas + nešiojamasis kompiuteris) | ≈ 45 A | ≈ 1,9 val. | Įprastas vakaro pikas |
| 1000 W (pusė keitiklio galios) | ≈ 90 A | ≈ 0,95 val. (~57 min.) | Trumpas, pakaitinis naudojimas |
| 2000 W (visa galia, teorinė) | ≈ 179 A | ≈ 0.48 val. (~29 min.) | Tik trumpalaikė apkrova; 2000 W galia 1 val. reikalauja ~167 Ah |
Du pavyzdiniai variantai, pritaikomi realioms instaliacijoms:
| Sąranka | Akumuliatorius | Vardinė energija | Naudojama energija, kai DoD 80% | Autonomijos laikas |
|---|---|---|---|---|
| Kemperis / sodo darbo kabinetas (~1 kWh per dieną) | 1 × 12.8 V 100 Ah | 1280 Wh | 1024 Wh | 1 saulėta diena + 1 trumpa naktis |
| Nedidelė trobelė / atsarginis maitinimas (~2 kWh per dieną) | 2 × 12.8 V 100 Ah, sujungti lygiagrečiai | 2560 Wh | 2048 Wh | 1–2 naktys, šaldytuvas + siurblys + šviestuvai |
Įkrovimo srovės patikra: 60 A MPPT įkroviklio srovė, įkraunant 100 Ah akumuliatorių, sudaro 0.6C, o įkraunant du lygiagrečiai sujungtus 200 Ah akumuliatorius – 0.30C. Abi vertės tinkamos LiFePO4 akumuliatoriams – šiam inverteriui geriausiai tinka 100–200 Ah 12 V akumuliatorių baterija, jos talpa neturėtų būti mažesnė nei ~100 Ah. Akumuliatorius junkite lygiagrečiai (įtampa turi išlikti 12.8 V), naudokite vienodo ilgio kabelius, kad srovė pasiskirstytų tolygiai, ir palikite prijungtą RS485 BMS laidą, kad inverteris galėtų nuskaityti įkrovos būseną ir temperatūros ribas.
3 žingsnis – PV masyvo dydžio parinkimas: 900 W riba, optimalu 3 × 250 W, vienas MPPT
Šiame įrenginyje yra vienas MPPT saulės įkroviklis (vienas sekimo kanalas, 60 A įkrovimo srovė, 50 A įvesties srovė), o ne du MPPT. PV įvesties diapazonas yra MPPT darbinis diapazonas 30–160 V DC, atviros grandinės įtampos riba 160 V DC, o pagal projektines specifikacijas saulės modulių masyvo galia gali siekti iki 900 W. Tai didžiausia modulių galia, o ne siektina. (Kai kuriuose bendro pobūdžio rinkodaros tekstuose nurodomas gerokai galingesnis 500 V / 120 A kanalas, tačiau susietame GSK-2KW-12V-WIFI vadove, specifikacijų paveikslėlyje ir oficialioje PV parinkimo lentelėje nurodomi tie patys duomenys: 900 W, 160 V ir 60 A – planuokite pagal juos.)
Didžiojoje Europos dalyje vidutinis efektyvių didžiausio saulės intensyvumo valandų (PSH) skaičius per metus yra apie 3.0 valandos per dieną – tolimiausioje šiaurėje mažesnis, o Viduržemio jūros regione didesnis. Atsižvelkite į maždaug 0.75 mažinimo koeficientą dėl temperatūros, dulkių, MPPT ir laidų nuostolių.
Pavyzdinis skaičiavimas – PV sistema, kai per dieną reikia 1 kWh
Reikalinga galia Wp = paros Wh ÷ (PSH × mažinimo koeficientas) = 1000 Wh ÷ (3.0 × 0.75) = 1000 ÷ 2.25 ≈ 444 Wp. Kad žiemą būtų atsarga, rinkitės šiek tiek didesnę galią, taigi planuokite ~500–750 Wp – tai gerokai mažiau už maksimalią 900 W ribą.
Kodėl 900 W saulės modulių į akumuliatorių paduoda tik ~750 W
Neapdorota 900 W ÷ 12 V ≈ 75 A teoriškai galėtų tekėti, tačiau saulės įkrovimo pakopos riba yra 60 A. Viršijus 60 A, perteklinė PV energija tiesiog maitina dienos metu naudojamus prietaisus arba yra sugeriama, bet akumuliatorių baterija įkraunama ne greičiau. Todėl praktiškiausias saulės modulių masyvas yra ~750 W = trys 250 W moduliai – būtent toks pavyzdys pateiktas oficialioje PV parinkimo lentelėje: kiekvieno 250 W modulio Vmpp yra ~36 V / Impp ~8.3 A / Voc ~40 V, taigi sujungus tris nuosekliai, darbinė įtampa yra ~108 V (neviršija 30–160 V diapazono), o Voc ~120 V (gerokai mažiau už 160 V šalto oro ribą).
| Scenarijus | Paros suvartojimas | Teorinė Wp galia = suvartojimas ÷ (3.0 × 0.75) | Praktiškas įrengimas |
|---|---|---|---|
| Kemperis / sodo biuras | 1 kWh per dieną | 444 Wp | 500–750 Wp (2–3×250 W) |
| Maža trobelė / atsarginis maitinimas | 2 kWh per dieną | 889 Wp | ~900 Wp (3×300 W) — pasiekta didžiausia PV galia |
| Griežta modulių lauko riba | — | Didžiausia modulių galia – 900 W (vienas MPPT) | 900 ÷ 250 W ≈ 3 moduliai; grandinės Voc turi būti < 160 V |
Modulių grandinės įtampos patikra: žiemą tuščiosios eigos įtampa turi būti mažesnė nei 160 V. Esant tipiškam −0.30 %/°C Voc temperatūriniam koeficientui ir −10 °C temperatūrai ant stogo, grandinės Voc padauginkite iš 1.10 šalto oro koeficiento. Trijų 250 W modulių grandinės įtampa šaltyje bus apie 132 V – saugu. Nejunkite šio įrenginio keturių modulių nuosekliai, nes šaltyje Voc gali viršyti 160 V ir MPPT atsisakys įsijungti.
Per metus 1 kWp galios saulės modulių sistema Vidurio Europoje pagamina maždaug 850–1050 kWh (orientacinė vertė). 750 Wp galios modulių sistema per metus pagamina apie 650–780 kWh, o vasarą vidutiniškai – ~1.8–2.1 kWh per dieną; gilią žiemą gerokai mažiau. Todėl svarbu palikti 80 % DoD rezervą ir užtikrinti 80 A kintamosios srovės įvadą (iš elektros tinklo arba generatoriaus), kad būtų galima išgyventi apsiniaukusias savaites.
4 žingsnis — 12 V akumuliatoriaus kabelio skerspjūvis: 70 mm² esant 1 m / 1 %, 20–25 mm² esant 3 %
Esant visai 2000 W išėjimo galiai, srovė 12 V magistralėje idealiai siekia 166.7 A, o esant 93 % naudingumo koeficientui – 179.0 A. Esant 12 V, leistinas įtampos kritimas yra labai mažas: 1 % nuo 12 V = 0.12 V, o net ir leidžiant 3 % = 0.36 V. Naudojant vario laidumą κ = 56 m/(Ω·mm²), mažiausias skerspjūvis apskaičiuojamas pagal formulę A = (2 × L × I) ÷ (κ × ΔV), kur daugiklis 2 įvertina srovės kelią pirmyn ir atgal teigiamu bei neigiamu laidais. Be to, taikoma ×1.2 projektinė atsarga temperatūros poveikiui ir senėjimui.
| Atvejis | Skaičiavimas | Teorinis A (×1.2) | Rinkitės varinį kabelį |
|---|---|---|---|
| 1 m viena kryptimi, 1 % įtampos kritimas (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 viena kryptimi, 1 % įtampos kritimas, 179.0 A (esant 93 %) | (2 × 1 × 179.0) ÷ (56 × 0.12) = 358 ÷ 6.72 | 53.3 → ×1.2 = 63.9 mm² | 70 mm² |
| 1 m viena kryptimi, 3 % įtampos kritimas (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 (tik jei priimtinas 3 % įtampos kritimas) |
Paprastai tariant: kai akumuliatorius yra šalia inverterio (kabelio ilgis viena kryptimi – 1 m), griežtai laikantis 1 % įtampos kritimo ribos esant visai apkrovai, reikia 70 mm² varinio kabelio – tokio storio kaip šyna. Jei galima toleruoti 3 % įtampos kritimą gnybtuose (kabelis šiek tiek labiau šils, o inverterio įtampa truputį nukris), pakanka 20–25 mm² skerspjūvio. Tai svarbiausia 12 V magistralės įrengimo taisyklė: akumuliatoriaus kabelis turi būti kuo trumpesnis. Kiekvienas papildomas metras reiškia, kad reikės arba daug storesnio varinio kabelio, arba teks susitaikyti su gerokai didesniu įtampos kritimu.
Saugiklio parinkimas: pagrindinį nuolatinės srovės saugiklį montuokite kuo arčiau teigiamo akumuliatoriaus gnybto, sandariame korpuse. Įprasta taisyklė — 1.25 × maksimali linijos srovė. Esant maksimaliai 179.0 A apkrovos srovei, gauname ≈ 224 A, todėl įprastai pasirenkamas 225–250 A nuolatinės srovės saugiklis arba automatinis jungiklis (su atitinkamu nuolatinės srovės skyrikliu). Varinius žiedinius antgalius užspauskite tinkamu įrankiu — nenaudokite tarpinių jungčių, nes 12 V šynoje, esant 179 A srovei, kiekviena laisva jungtis įkaista ir kelia gaisro pavojų.
5 žingsnis — sąžiningas palyginimas: 12 V ar 24 V arba 48 V
Kiekvienas sumanus montuotojas pagrįstai klausia: „ar tikrai noriu 12 V, o gal turėčiau rinktis 24 V?“ Atsakymas visiškai priklauso nuo tuo pačiu metu naudojamos galios ir kabelių ilgio. Esant tokiai pačiai 2000 W išėjimo galiai, srovė yra atvirkščiai proporcinga įtampai, todėl 12 V šyna perduoda maždaug dvigubai didesnę srovę nei 24 V šyna ir keturis kartus didesnę nei 48 V šyna.
| Šynos įtampa | Ideali srovė esant 2000 W | Srovė esant 93 % naudingumo koeficientui | Kabelis, kai ilgis 1 m / įtampos kritimas 1% | Geriausiai tinka |
|---|---|---|---|---|
| 12 V (šis GSIKE įrenginys) | 166.7 A | 179.0 A | ~70 mm² (20–25 mm², kai įtampos kritimas 3%) | Kemeriui, nameliui, sodo biurui, svarbiausiems atsarginio maitinimo poreikiams, trumpiems kabelių ruožams |
| 24 V (aukštesnė klasė) | 83.3 A | ~89.6 A | ~16–25 mm² | 2–3 kW, ilgesni ruožai, nedidelis namas |
| 48 V (didesnės galios klasė) | 41.7 A | ~44.8 A | ~6–10 mm² | 3 kW ir daugiau, viso namo maitinimas, ilgi kabelių ruožai |
Rinkitės 12 V, kai vienu metu naudojama apkrova neviršija ~2 kW, akumuliatorių galima pastatyti 1–2 m atstumu nuo inverterio, ieškote pigiausio 230 V lizdo furgonui ar pašiūrei ir jau turite 12 V laisvalaikio akumuliatorių. Rinkitės 24 V arba 48 V, kai didžiausia apkrova nuolat viršija 2 kW, akumuliatorius yra už kelių metrų nuo apkrovų arba norite patogiai aprūpinti elektra visą namą. GSIKE 12 V įrenginys sąmoningai sukurtas kaip kompaktiškas (358 × 295 × 105.5 mm, 6.0 kg) trumpų laidų, mobiliosioms ir atsarginio maitinimo sistemoms — jis netinka visam namui.
Į ką svarbu atsižvelgti. Šis įrenginys veikia tik vienas — jo negalima jungti lygiagrečiai ar krauti į rietuvę. Nuolatinė išėjimo galia yra griežtai 2000 W (3000 VA viršįtampis galimas tik trumpai paleidžiant variklius). Jis turi vieną MPPT kanalą. IP klasės neturi — tik nuimamą apsauginį nuo dulkių dangtelį, todėl montuokite patalpoje, furgone arba nuo oro sąlygų apsaugotoje vietoje. Pagalbos pokalbiai vyksta anglų kalba, o WiFi stebėjimo funkcija yra pasirenkamas išorinis priedas.
Visas ~1 kWh / 1 nakties sistemos projektas popieriuje
Pavyzdinė kemperio / sodo biuro sistema: vienas GSIKE 2.5KW 12 V inverteris (projektinė nuolatinė galia – 2000 W, paleidimo galia – 3000 VA); vienas 12,8 V 100 Ah LiFePO4 akumuliatorius (1280 Wh nominaliosios energijos, 1024 Wh naudingosios energijos); trys nuosekliai sujungti 250 W saulės moduliai – iš viso ~750 Wp, prijungti prie vieno MPPT valdiklio (neviršijant 900 W ribos); 70 mm² akumuliatoriaus kabelis, kurio ilgis viena kryptimi neviršija 1 m (20–25 mm², jei priimtinas 3 % įtampos kritimas), ir šalia akumuliatoriaus įrengtas 225–250 A nuolatinės srovės saugiklis; 16 A kintamosios srovės maitinimo grandinės automatinis jungiklis; 80 A kintamosios srovės įvestis, skirta akumuliatoriui papildyti apsiniaukusiomis savaitėmis prijungus prie kempingo elektros tinklo arba mažo generatoriaus.
Pats inverteris kainuoja 149,99 EUR, į 15 Europos šalių pristatomas nemokamai (apdorojama per 1–3 dienas, pristatoma per 2–7 dienas), jį galima grąžinti per 30 dienų. Panašus 12,8 V 100 Ah LiFePO4 akumuliatorius papildomai kainuoja maždaug 130–180 EUR, tad visa pradinė ~1 kWh sistema kainuoja apie 300–360 EUR, neįskaitant saulės modulių ir kabelių.
Esmė – 12 V magistralę naudokite pagal paskirtį: trumpi kabeliai, storas varinis laidas, nedidelė saulės modulių sistema
Svarbiausia: 2 kW / 12 V sistemoje akumuliatorius turi atitikti vienos nakties apkrovą, saulės moduliai – paros energijos poreikį, o įtampos kritimas turi būti minimalus, todėl kabelis turi būti kuo trumpesnis. Jei per dieną reikia ~1 kWh, rinkitės vieną 12,8 V 100 Ah LiFePO4 akumuliatorių (1280 Wh nominaliosios energijos, 1024 Wh naudingosios energijos esant 80 % iškrovos gyliui), ~750 Wp galios saulės modulių sistemą iš trijų 250 W modulių (pagal 444 Wp skaičiavimą, neviršijant 900 W ribos) ir 70 mm² akumuliatoriaus kabelį, kai jo ilgis 1 m, o įtampos kritimas – 1 % (20–25 mm² kabelį, kai įtampos kritimas – 3 %), taip pat 225–250 A nuolatinės srovės saugiklį. Neviršykite nustatytų ribų: 2000 W nuolatinės galios, 3000 VA paleidimo galios (1,5×), vieno MPPT valdiklio, 900 W didžiausios saulės modulių galios ir nejunkite lygiagrečiai. Nepamirškite, kad 12 V sistemoje srovė yra maždaug dvigubai didesnė nei 24 V magistralėje, todėl tokio tipo sistemoms reikia trumpų, storų varinių kabelių ir nedidelių paros apkrovų.
Dažnai užduodami klausimai
Kokios talpos (Ah) akumuliatoriaus reikia, kad 12 V 2000 W inverteris veiktų vieną valandą?
Esant visai 2000 W galiai, 12 V magistralėje srovė bus idealiu atveju 2000 ÷ 12 = 166,7 A, o įvertinus 93 % inverterio naudingumo koeficientą – 2000 ÷ (12 × 0,93) = 179,0 A. Taigi, kad inverteris vieną valandą veiktų visa galia, 12 V sistemoje reikia maždaug 167 Ah, o praktiškai – apie 179 Ah, atsižvelgiant į energijos nuostolius; įvertinus 80 % iškrovos gylį, šią vertę reikėtų padalyti iš 0,8. Todėl vienas 100 Ah akumuliatorius visa 2000 W galia veiks tik apie pusvalandį; kad visa apkrova veiktų valandą, reikia 200 Ah akumuliatoriaus (dviejų lygiagrečiai sujungtų 12,8 V 100 Ah akumuliatorių).
Kiek laiko 12,8 V 100 Ah LiFePO4 akumuliatorius veiks su 2000 W inverteriu?
12,8 V 100 Ah akumuliatorius turi 12,8 × 100 = 1280 Wh nominaliosios energijos, iš kurios saugiai galima naudoti 80 % (1024 Wh). Esant 200 W vakaro apkrovai (nešiojamasis kompiuteris, apšvietimas, maršrutizatorius), jos pakanka maždaug 4,7 valandos; esant 500 W – apie 1,9 valandos, o esant 1000 W – maždaug 57 minutėms. Naudojant visą 2000 W galią, energijos užteks tik maždaug 29 minutėms, nes 2000 W yra nuolatinės galios riba, o 100 Ah akumuliatorius skirtas kemperiui ar nameliui, o ne ilgai veikti visa galia.
Kokio skerspjūvio 12 V akumuliatoriaus kabelio reikia 2000 W inverteriui, kai jis yra už 1 metro?
Esant visai apkrovai, srovė idealiu atveju yra 166,7 A, o esant 93 % efektyvumui – 179,0 A. Skaičiuojant pagal formulę A = (2 × L × I) ÷ (κ × ΔV), kai vario κ = 56: esant 1 m ilgio atkarpai viena kryptimi ir griežtai 1 % įtampos kritimo ribai (0,12 V), 166,7 A srovei reikia 49,6 mm² ploto, o 179,0 A srovei – 53,3 mm². Pritaikius ×1,2 atsargos koeficientą, gaunama 59,6–63,9 mm², todėl rinkitės 70 mm² kabelį. Jei priimtinas 3 % įtampos kritimas (0,36 V), reikiamas plotas sumažėja iki 16,5 mm², todėl pakanka 20–25 mm² kabelio. Bet kuriuo atveju kabelio atkarpa turi būti trumpa.
Kodėl 12 V, 2 kW inverteriui reikia tokio storo kabelio (70 mm²)?
Nes 12 V sistemoje 2000 W galia reiškia labai didelę srovę: idealiu atveju 166,7 A, o esant 93 % efektyvumui – 179,0 A. Pagal Omo dėsnį, net ir labai maža varža esant tokiai srovei sukelia didelį įtampos kritimą ir kabelio įkaitimą. Kad įtampos kritimas 1 m atkarpoje neviršytų vos 1 % (0,12 V), įvertinus atsargą, vario skerspjūvio plotas turi būti apie 60–64 mm², todėl pasirenkamas 70 mm² kabelis. Tai pagrindinis 12 V sistemos kompromisas: storas ir brangus kabelis, tačiau tik tuo atveju, jei akumuliatorius yra visai šalia inverterio.
Kokia didžiausia saulės modulių galia galima naudoti su GSIKE 12 V, 2 kW inverteriu?
Vienas MPPT įkroviklis palaiko ne didesnę kaip 900 W saulės modulių galią, o jo didžiausia atvirosios grandinės įtampa yra 160 V DC, darbinės įtampos diapazonas – 30–160 V. Saulės įkrovimo srovė ribojama iki 60 A (50 A įėjimo srovė). Oficialus saulės modulių parinkimo pavyzdys – trys nuosekliai sujungti 250 W moduliai (750 W, apie 108 V darbinė įtampa, apie 120 V atvirosios grandinės įtampa). Tai praktiškai optimalus variantas: daugiau nei maždaug 750–900 W modulių akumuliatoriaus greičiau neįkraus, nes srovę riboja 60 A įkrovimo grandis.
Kodėl praktiška saulės modulių galia yra tik 750 W, nors didžiausia galima galia – 900 W?
Pagal skaičiavimą 900 W ÷ 12 V būtų apie 75 A, tačiau saulės įkroviklio riba yra 60 A. Viršijus 60 A, perteklinė saulės modulių galia akumuliatoriaus nekrauna greičiau – ji tik tiesiogiai maitina vidurdienio apkrovas. Taigi 900 W yra didžiausia saulės modulių įrangos galia, o 3 × 250 W = 750 W sistema geriausiai atitinka įkroviklį ir leidžia nešvaistyti modulių galios. Esant 60 A × 12 V, teorinė saulės įkrovimo galia yra 720 W (apie 810 W, kai palaikomojo įkrovimo įtampa yra 13,5 V).
Kokio nominalo nuolatinės srovės saugiklis apsaugo 12 V, 2 kW akumuliatoriaus maitinimo grandinę?
Saugiklį įrenkite kuo arčiau teigiamo akumuliatoriaus gnybto, sandariame korpuse. Parinkite jo nominaliąją srovę, lygią maždaug 1,25 × didžiausiai linijos srovei: 1,25 × 179,0 A ≈ 224 A, todėl įprastas pasirinkimas yra 225–250 A nuolatinės srovės saugiklis arba automatinis jungiklis su atitinkamu nuolatinės srovės atjungikliu. Naudokite tinkamai užspaustas varines kabelių antgalių jungtis ir venkite tarpinių jungčių, nes 12 V magistralėje esanti atsilaisvinusi jungtis, kuria teka 179 A srovė, labai greitai perkaista.
Ar rinktis 12 V ar padidinti įtampą iki 24 V 2 kW kemperio sistemai?
Rinkitės 12 V sistemą, jei didžiausia apkrova nesiekia ~2 kW, akumuliatorius gali būti 1–2 m atstumu nuo inverterio ir jau turite 12 V buitinių akumuliatorių. Pereikite prie 24 V sistemos, jei didžiausia apkrova nuolat artėja prie 2 kW arba ją viršija, arba jei akumuliatorius nuo apkrovų nutolęs kelis metrus. Esant 2000 W galiai, 24 V magistralės srovė tesiekia ~89.6 A (apie pusę 12 V sistemos 179 A srovės), todėl kabelio skerspjūvį galima sumažinti nuo 70 mm² iki maždaug 16–25 mm² ir naudoti ilgesnius kabelius.
Kiek vatvalandžių per dieną iš tikrųjų sunaudoja kemperis arba sodo biuras?
Kompaktiškas kemperis arba apšiltintas sodo biuras, kuriame naudojamas LED apšvietimas, nešiojamasis kompiuteris, televizorius arba maršrutizatorius, nedidelis šaldytuvas su kompresoriumi ir įkraunami telefonai, paprastai suvartoja 0.8–1.5 kWh per dieną. Čia pateiktame pavyzdyje naudojama ~1000 Wh: šaldytuvas ~450 Wh, apšvietimas 128 Wh, nešiojamasis kompiuteris ir maršrutizatorius 250 Wh, televizorius 80 Wh, retkarčiais naudojamas virdulys arba mikrobangų krosnelė ~165 Wh, siurblys 60 Wh ir budėjimo režimas 100 Wh. Savo sąrašą sudarykite kiekvieno prietaiso galią vatais padauginę iš jo naudojimo valandų.
Kodėl 12 V inverterio srovė yra 167 A, o kabeliui nurodyta 179 A?
166.7 A – ideali srovė: 2000 W ÷ 12 V. 179.0 A – tikroji akumuliatoriaus tiekiama srovė, nes inverteris, konvertuodamas nuolatinę srovę į 230 V kintamąją srovę, praranda apie 7 % energijos (akumuliatoriaus ir inverterio efektyvumas – 93 %). Kad lizdo išėjime būtų 2000 W, akumuliatorius iš tikrųjų turi tiekti 2000 ÷ (12 × 0.93) ≈ 179 A. Parinkdami kabelį ir saugiklį, skaičiuokite pagal didesnę, 179 A, o ne idealią 167 A srovę.
Skaičiavimuose naudoti šaltiniai ir duomenys
Toliau pateikti skaičiavimuose naudoti parametrai ir duomenų šaltiniai. Energijos suvartojimo ir klimato vertės yra orientacinės – tai 15 pristatymo šalių bendras Europos vidurkis.
• GSIKE 2.5KW 12 V produkto puslapis ir susietas GSK-2KW-12V-WIFI vadovas (2000 W nuolatinė galia, 3000 VA impulsinė galia, vienas 60 A MPPT, didžiausia saulės modulių galia 900 W, 160 V Voc, darbinė įtampa 30–160 V, įkrovimas iš kintamosios srovės 80 A / bendra 120 A, kaina 149,99 EUR): gesike.com.
• Europos vienfazis elektros tiekimo standartas – 230 V / 50 Hz (EN 50160), o orientacinė saulės modulių generacija Europoje – 850–1050 kWh vienam kWp per metus; vidutiniškai ištisus metus – apie 3,0 saulės piko valandos per dieną.
• Vario laidumas κ = 56 m/(Ω·mm²), įtampos kritimo formulė A = (2·L·I) ÷ (κ·ΔV); duomenys patikrinti pagal paskelbtas nuolatinės srovės kabelių parinkimo rekomendacijas, kuriose nurodoma, kad esant didesnei nei ~2–3 kW galiai geriau rinktis 24 V magistralę, o esant mažesnei nei ~2 kW galiai – 12 V.
• LiFePO4 cheminė sudėtis pritaikyta 80 % iškrovimo gyliui, kad akumuliatorius ilgai tarnautų; bloko vardinė įtampa 12.8 V (4S), palaikomojo įkrovimo įtampa 13.5 V, apsauga nuo perkrovimo suveikia ties 14.1 V.
Vadovai ir palyginimai
Sužinokite daugiau prieš pirkdami:
