Kaip Europoje parinkti 11kW autonominės saulės energijos sistemos dydį naudojant GSIKE: PV, LiFePO4 baterija ir 48V kabelių skaičiavimas
Nuolatinė galia 11 kW / 11 kVA · pagrindinė kintamosios srovės išvestis 11 kW + antrinė 5.5 kW · pikinė galia 22000 VA · gryna sinusinė banga 230 V / 50 Hz · 48 V baterijų magistralė (51.2 V LiFePO4) · dvigubas MPPT 2×5500 W = 11 kW · PV 60–500 V DC · saulės įkrovimas 160 A / kintamosios srovės įkrovimas 120 A / iškrovimas 220 A · kaina EUR 509.99
Trumpas atsakymas: 11 kW 48 V autonominės sistemos dydį pradedama skaičiuoti skaičiuoklėje, o ne kataloge – kiekvieno prietaiso sąnaudos perskaičiuojamos į vatvalandes per dieną, tada atgal apskaičiuojama reikalinga baterija, PV modulių masyvas ir kabeliai. Europos namui, kuriame per dieną sunaudojama 10–15 kWh, reikėtų maždaug 244–732 Ah LiFePO4 baterijų banko (atsižvelgiant į tai, kiek naktų norite būti autonomiški), 4.3–6 kWp PV modulių masyvo, padalinto tarp dviejų 5500 W MPPT valdiklių, ir 25–50 mm² skerspjūvio 48 V varinių kabelių, tinkamų iki 220 A srovei. GSIKE 11 kW 48 V inverteris sukurtas veikti būtent neviršijant šių ribų: 11 kW nuolatinė galia ir 22000 VA pikinė galia yra griežtos ribos, kurių negalima viršyti pridėjus daugiau modulių.
Peržiūrėkite GSIKE 11kW 48V inverterį: specifikacijos, kaina ir atsiliepimaiPirmiausia – formulės ir įtampos pasirinkimas: 12 V, 24 V ar 48 V?
Brangiausia klaida įrengiant 11 kW sistemą – komponentus parinkti pagal brošiūroje nurodytą galią, o ne pagal realų namo, ūkio ar dirbtuvių Europoje apkrovos profilį. Prieš ką nors skaičiuojant, reikia žinoti, kad GSIKE įrenginys veikia su 48 V magistrale (fiziškai tai 51.2 V LiFePO4 baterijų blokas), o ne su 12 V ar 24 V.
Įtampos pasirinkimo taisyklė kartojasi visuose saulės energijos sistemų dydžio parinkimo vadovuose, todėl verta ją įsiminti: 2–2.5 kW tinka 12 V, 3.5–4.2 kW tinka 24 V, o 6.2–11 kW reikia 48 V. Esant 11 kW galiai, 12 V magistralėje tekėtų apie 900 A srovė – tai fiziškai neįmanoma be vandens vamzdžių storio šynų. 48 V magistralėje didžiausia srovė sumažėja iki maždaug 220–250 A – tai didelė srovė, bet ją jau galima valdyti naudojant standartinius akumuliatorių suvirinimo kabelius ir vieno akumuliatoriaus antgalius.
Tos pačios penkios formulės naudojamos visuose šio vadovo žingsniuose. Į skaičiuoklę galite įtraukti savo prietaisus ir iš naujo patikrinti visą sistemą.
Paros energija [Wh] = prietaiso galia [W] × naudojimo valandos per dieną [h].
Baterijos energija [Wh] = įtampa [V] × talpa [Ah].
Naudojama energija Wh = nominalioji energija Wh × iškrovos gylis (LiFePO4 baterijoms naudojame 0.8).
Nominalioji talpa [Ah] = paros Wh × autonomijos dienų skaičius ÷ DoD ÷ 51.2 V.
Kabelio įtampos kritimas: ΔU = 2 × vienkryptis ilgis [m] × srovė [A] × vario savitoji varža ÷ skerspjūvio plotas [mm²], kur vario savitoji varža ρ = 0.0175 Ω·mm²/m.
PV įkrovimo srovė: I = PV galia × naudingumo koeficientas ÷ magistralės įtampa. Esant 11 kW galiai ir 48 V įtampai, teoriškai ji siekia apie 249 A, tačiau inverteris apriboja įkrovimo iš saulės srovę iki 160 A. Todėl, viršijus tam tikrą modulių masyvo dydį, perteklinė energija tiesiogiai tiekiama dienos metu veikiančioms apkrovoms, o ne akumuliatoriui įkrauti.
1 žingsnis – paros vatvalandžių balansas: namas ir ūkis
Tipiniame atskirai stovinčiame europietiškame name, kuriame nėra viso namo elektrinio šildymo (šildoma dujomis, malkomis arba šilumos siurbliu tik sezono metu), per dieną suvartojama maždaug 10–15 kWh. Nedideliame ūkyje, dirbtuvėse ar ūkiniame pastate su siurbliais, kompresoriais ir naktiniu apšvietimu suvartojama jau 15–25 kWh per dieną. Dviejose toliau pateiktose lentelėse susumuotos įprastų prietaisų sąnaudos, o paskutinėje eilutėje pateikta bendra visų jų energija vatvalandėmis.
Atskirtai stovinčio europietiško namo balansas (10–15 kWh per dieną)
| Apkrova | Galia | Valandų per dieną | Energijos sąnaudos per dieną | Pastabos |
|---|---|---|---|---|
| LED apšvietimas (12 × 10 W) | 120 W | 5 h | 600 Wh | Vakarais |
| Šaldytuvas ir šaldiklis (vidutinės sąnaudos) | 160 W | 24 h | 3840 Wh | Kompresorius, paleidimo galia 3–5 kartus didesnė |
| Skalbyklė ir indaplovė | 800 W | 1 h | 800 Wh | Vandens kaitinimo elementas |
| Slėginis siurblys | 750 W | 0.4 h | 300 Wh | Trumpi ciklai |
| Oro kondicionavimas / šilumos siurblys (sezoniškai) | 900 W | 5 h | 4500 Wh | Dažniausiai dieną |
| Elektronika: maršrutizatorius, televizorius, nešiojamieji kompiuteriai, įkrovikliai | 110 W | 6 h | 660 Wh | Reikalinga grynoji sinusoidė |
| Indukcinė kaitlentė (pietums ir vakarienei) | 2000 W | 0.5 h | 1000 Wh | Trumpalaikis galios pikas |
| Bendras namo suvartojimas | — | — | 11 700 Wh | ≈ 11,7 kWh per dieną |
Nedidelio ūkio / dirbtuvių balansas (15–25 kWh per dieną)
| Apkrova | Galia | Valandų per dieną | Energijos sąnaudos per dieną | Pastabos |
|---|---|---|---|---|
| Dirbtuvių ir pastato LED apšvietimas | 300 W | 6 h | 1800 Wh | Naktimis ir rytais |
| Komercinis šaldytuvas / šaldymo patalpa | 400 W | 24 h | 9600 Wh | Nepertraukiamas veikimas |
| Gilaus gręžinio / slėginis siurblys | 1500 W | 1.5 h | 2250 Wh | Indukcinis paleidimas |
| Kompresorius / dirbtuvių įrankiai | 2200 W | 1 h | 2200 Wh | Vienu metu pasiekiama didžiausia apkrova |
| Oro kondicionavimas / gyvulių ventiliacija | 1200 W | 6 h | 7200 Wh | Sezoniškai |
| Elektronika, valdymo patalpa, akumuliatoriaus įkroviklis | 150 W | 8 h | 1200 Wh | Stebėjimas visą parą |
| Bendras ūkio suvartojimas | — | — | 24 250 Wh | ≈ 24,3 kWh per dieną |
Svarbu ne bendras dienos suvartojimas, o naktis be saulės. Saulei nusileidus, PV modulių masyvas nustoja gaminti energiją, o akumuliatorius tampa vieninteliu jos šaltiniu. Pirmiau aprašytame name naktį (19:00–07:00) suvartojama apie 3,5–4,5 kWh, o ūkyje – 8–12 kWh. Šiuos skaičius antrame žingsnyje palyginkite su naudinga akumuliatoriaus talpa.
Atsižvelkite į momentinę galią, ne tik į vidutinį dienos suvartojimą. 2000 W kaitlentė, 2000 W virdulys ir 2000 W šildytuvas yra varžinės apkrovos be švelnaus paleidimo, tačiau veikdami visą laiką naudoja visą savo galią. Įjunkite visus tris prietaisus, kai veikia kompresorius, ir per vieną valandą priartėsite prie 11 kW ribos. Todėl nuo elektros tinklo nepriklausomų sistemų savininkai gamina maistą skirtingu dienos metu, o ne vienu metu naudoja dvi kaitvietes.
2 žingsnis – LiFePO4 akumuliatoriaus talpos parinkimas: 80 % DoD ir autonomijos dienų skaičius
GSIKE inverteris suderinamas su 48 V LiFePO4 akumuliatorių blokais (fizinė įtampa – 51,2 V), o ryšys su BMS palaikomas RS485 kabeliu. Ličio geležies fosfato akumuliatoriai projektuojami atsižvelgiant į iškrovos gylį, lygų 80% — būtent tokiomis sąlygomis garantuojama 6000 ciklų, kai iškrovos gylis (DoD) yra 80 %, o temperatūra – 25 °C; projektinis tarnavimo laikas – apie 10 metų. Tai reiškia, kad per vieną ciklą iš nominalios akumuliatoriaus talpos išnaudojama ne daugiau kaip 80 % energijos.
Du skaičiavimo pavyzdžiai
A pavyzdys – namų ūkis, per dieną suvartojantis 15 kWh, o energijos pakanka dviem naktims. Reikalinga naudotina energija = 15 kWh × 2 dienos = 30 kWh. Nominali talpa, esant 0,8 iškrovos gyliui, = 30 ÷ 0,8 = 37,5 kWh. Esant 51,2 V įtampai, tai sudaro 37 500 Wh ÷ 51,2 V = 732 Ah 48 V magistralėje.
B pavyzdys – minimalus variantas, kai per dieną suvartojama 10 kWh, o energijos pakanka vienai nakčiai. Reikalinga naudotina energija = 10 kWh × 1 = 10 kWh. Nominali talpa = 10 ÷ 0,8 = 12,5 kWh. Esant 51,2 V įtampai: 12 500 ÷ 51,2 = 244 Ah.
Konfigūracija naudojant tikrus GSK blokus
| LiFePO4 blokas | Nominali talpa Wh | Naudotina talpa, esant 80 % iškrovos gyliui | Jungti lygiagrečiai iki | Ciklo trukmė |
|---|---|---|---|---|
| GSK-51.2V-100Ah | 5120 Wh | ≈ 4,10 kWh (4096 Wh) | Iki 16 | 6000 @80% |
| GSK-51.2V-300Ah (314 Ah) | 16 076,8 Wh | ≈ 12,29 kWh (51,2×300×0,8 = 12 288 Wh) | Pagal BMS projektą | 10 metų projektinis tarnavimo laikas |
A pavyzdžiui (reikia 732 Ah) praktiškas sprendimas – trys lygiagrečiai sujungti GSK-51.2V-300Ah blokai: 3 × 12,29 kWh naudotinos energijos = 36,9 kWh, kurios pakanka numatytoms dviem naktims, kai per dieną suvartojama 15 kWh. Kitas variantas – lygiagrečiai sujungti septynis arba aštuonis 100 Ah blokus (kiekvieno naudotina energija – 4,10 kWh), tačiau jie užima daugiau vietos ant grindų, o kad srovė pasiskirstytų tolygiai, prie kiekvieno bloko reikia prijungti vienodo ilgio kabelius.
B pavyzdžiui (reikia 244 Ah) avarinis minimumas yra du lygiagrečiai sujungti GSK-51.2V-100Ah blokai: 2 × 5120 Wh = 10 240 Wh nominalios talpos, iš kurių galima naudoti apie 8,2 kWh. Tai tinkamas variantas vienai saulėtai dienai ir vienai trumpai nakčiai su atsarga; jei dvi dienos iš eilės bus debesuotos, pridėkite trečią bloką (15 360 Wh nominalios talpos, iš kurių galima naudoti apie 12,3 kWh).
Magistralės įtampa visada išlieka 48 V – blokus jungkite lygiagrečiai, niekada ne nuosekliai. BMS pranešimai perduodami per RS485, todėl inverteris žino kiekvieno bloko įkrovos būseną, temperatūrą ir srovės ribas. Fizinį montavimą turėtų atlikti licencijuotas elektrikas: trumpasis jungimas 48 V, 220 A magistralėje nėra pavojingas dėl įtampos, tačiau gali sugadinti per ploną kabelį ir izoliaciją.
3 žingsnis — saulės modulių galios apskaičiavimas: du 5500 W MPPT sekimo įrenginiai ir kWp santykis
Inverteris turi du nepriklausomus MPPT sekimo įrenginius, kurių kiekvieno vardinė galia yra 5500 W, o bendra didžiausia modulių galia – 11 kW. Sekimo įrenginių įtampos diapazonas – 60–500 V DC. Tai reiškia, kad prie kiekvieno sekimo įrenginio galite prijungti vieną arba dvi nuosekliąsias grandines, jei to sekimo įrenginio galia neviršija 5500 W, o grandinės įtampa neperžengia 60–500 V ribų.
Saulės modulių galią apskaičiuokite nuo poreikio: pradėkite nuo paros suvartojimo. Daugumoje Europos šalių vidutinis efektyvių didžiausio saulės apšvietimo valandų (PSH) skaičius, apskaičiuotas kaip visų metų vidurkis, yra apie 3,0–3,5 valandos per dieną – šiaurėje mažesnis, Viduržemio jūros regione didesnis. Skaičiavimas paprastas: reikalinga galia kWp = paros suvartojimas Wh ÷ didžiausio saulės apšvietimo valandų skaičius.
| Scenarijus | Paros suvartojimas | Teorinis kWp = suvartojimas ÷ 3,5 PSH | Praktiškas sprendimas (su atsarga) |
|---|---|---|---|
| Minimalus namų ūkis | 10 kWh per dieną | 2,9 kWp | 3,5–4 kWp, vienas–du sekimo įrenginiai |
| Vidutinis namų ūkis (A pavyzdys) | 15 kWh per dieną | 4,29 kWp | 5–6 kWp, dvi grandinės po ≤5,5 kW |
| Nedidelis ūkis / dirbtuvės | 24 kWh per dieną | 6,9 kWp | 7–8 kWp, dvi grandinės, kurių kiekvienos galia beveik siekia 5.5 kW ribą |
| Viršutinė įėjimo galios riba | — | 2 × 5500 W = didžiausia modulių galia 11 kW | Vienam sekikliui niekada neviršykite |
Paimkime 450 W modulį (Vmp ≈ 41.5 V, Voc ≈ 49.5 V, Impp ≈ 10.8 A). Prie vieno MPPT sekiklio nuosekliai sujungiamos dvi grandinės po šešis modulius, o įėjime jos sujungiamos lygiagrečiai: 12 × 450 W = 5400 W prie šio sekiklio, šiek tiek mažiau nei 5500 W riba. Du sekikliai leidžia prijungti 24 modulius = 10.8 kWp — beveik pasiekiama didžiausia įėjimo riba, bet vis dar neviršijama 2 × 5500 W.
O kaip dėl įkrovimo srovės? Esant 10.8 kW modulių galiai ir 0.95 naudingumo koeficientui, teoriškai tekėtų apie 217 A, tačiau inverteris apriboja saulės energijos įkrovimo srovę iki 160 A. Viršijus maždaug 8 kWp, perteklinė energija akumuliatoriaus nebepasiekia ir nukreipiama tiesiai vidurdienio apkrovoms. Todėl 11.7 kWh per dieną sunaudojančiam namų ūkiui neverta pirkti visos 11 kWp galios modulių — 5–6 kWp visiškai pakanka ir padeda išvengti pusės sekiklio pajėgumo švaistymo.
Per metus 1 kWp Vidurio Europoje pagamina maždaug 850–1050 kWh (orientacinė vertė). Šeši kWp duoda apie 5400 kWh per metus, vidutiniškai 14.8 kWh per dieną — būtent tiek, kiek reikia mūsų namų ūkiui, per dieną sunaudojančiam 11.7 kWh, ir dar lieka nedidelė atsarga akumuliatoriui įkrauti.
4 žingsnis — Voc korekcija šaltuoju metų laiku: kodėl žiemą viršijama MPPT veikimo diapazono riba
Modulio tuščiosios veikos įtampa (Voc) didėja temperatūrai krintant. Europos žiemą, kai temperatūra siekia apie −15 °C, grandinės įtampa, vasarą buvusi 380 V, gali viršyti 500 V ir sugadinti MPPT sekiklį. Todėl kiekvieną nuoseklią grandinę reikia tikrinti ne esant 25 °C, o esant žemiausiai numatomai temperatūrai ant stogo.
Žiemos Voc formulė: Voc_winter = Voc_STC × (1 + (T_min − 25) × Voc temperatūros koeficientas). Tipinis kristalinio silicio temperatūros koeficientas yra apie −0.30 %/°C. Kai T_min = −15 °C, temperatūrų skirtumas yra −40 °C, todėl daugiklis lygus 1 + (−0.003) × (−40) = 1 + 0.12 = 1.12.
Paimkime aštuonių 450 W modulių grandinę, kurioje kiekvieno modulio Voc = 49.5 V. Vasarą: 8 × 49.5 = 396 V. Žiemą, esant −15 °C: 396 × 1.12 = 443.5 V — vis dar mažiau nei 500 V riba, taigi saugu. Jei nuosekliai sujungtumėte devynis modulius: 9 × 49.5 × 1.12 = 499 V, beveik pasiektumėte ribą; dešimt modulių jau duotų 554 V ir viršytų 500 V.
| Grandinės patikra (modulio Voc – 49.5 V) | Reikšmė | 500 V riba |
|---|---|---|
| 8 modulių grandinės Voc, esant 25 °C | 8 × 49.5 = 396 V | Mažiau nei 500 V |
| 8 modulių grandinės Voc žiemą, esant −15 °C (×1.12) | 396 × 1.12 = 443.5 V | Mažiau nei 500 V — gerai |
| 8 modulių grandinės Vmp | 8 × 41.5 = 332 V | 60–500 V diapazone |
| Didžiausias nuosekliai jungiamų modulių skaičius | 500 ÷ (49.5 × 1.12) = 9.02 → 9 | 9 modulių = 499 V, ant ribos |
Taisyklė paprasta: parinkite nuosekliai sujungtų modulių skaičių taip, kad Voc_winter liktų ≤ 500 V, o Vmp karščiausią dieną ant stogo nenukristų žemiau 60 V, t. y. apatinės MPPT veikimo diapazono ribos. Žiemą, kai modulius dengia sniegas, jų gamyba maža, bet įtampa didžiausia — būtent šis projektinis momentas nustato didžiausią modulių skaičių grandinėje. Dvi lygiagrečios grandinės viename sekiklyje išsprendžia galios, bet ne įtampos problemą; nuosekliai sujungtų modulių skaičių valdote taikydami daugiklį 1.12.
5 žingsnis — 48 V kabelio skerspjūvis: nuo 2 m trasos su 1 % iki 5 m trasos su 3 % įtampos kritimu
Iškraunant 11 kW galia, 48 V magistralėje teka srovė I = P ÷ (U × naudingumo koeficientas) = 11 000 W ÷ (48 V × 0.92) = 249 A, o didžiausia inverterio iškrovos srovė yra 220 A. Tai didelė srovė, todėl svarbus kiekvienas kvadratinis milimetras: ploname kabelyje įtampa smarkiai krinta, nuostoliai virsta šiluma, o izoliacija gali išsilydyti. Naudojame vario savitąją varžą ρ = 0.0175 Ω·mm²/m ir formulę S = 2 × L_one-way × I × ρ ÷ ΔU, kurioje koeficientas 2 atsižvelgia į srovės kelią pirmyn ir atgal.
| Atvejis | Darbinė vertė | Teorinis skerspjūvio plotas | Pasirinkite varį |
|---|---|---|---|
| 2 m į vieną pusę, 1 % įtampos kritimas (0.48 V), 249 A | (2×2×249×0.0175) ÷ 0.48 | 36.3 mm² | 50 mm² |
| 5 m į vieną pusę, 3 % įtampos kritimas (1.44 V), 220 A | (2×5×220×0.0175) ÷ 1.44 | 26.7 mm² | 35 mm² |
Paprastai tariant: kai akumuliatorius yra šalia inverterio (1–2 m), tinka 25–50 mm² varinis akumuliatoriaus kabelis; kai akumuliatorių blokas yra atskiroje patalpoje, o kabelio ilgis siekia 5 m, priimame 3 % įtampos kritimą ir renkamės 35 mm² skerspjūvį. Kai ilgis viršija 4–5 m, problema didėja – net leidžiant 2 % (0.96 V) kritimą, reikiamas skerspjūvio plotas beveik nesumažėja, todėl geriau sutrumpinti kabelio trasą arba padidinti magistralės įtampą. Tai atitinka skelbiamą etaloninę vertę: 10 kW, 48 V apkrova vartoja 208 A, o 2 m ilgio vienkryptei trasai, esant 1 % įtampos kritimui, reikia 30.8 mm² skerspjūvio, kurį suapvalinus pasirenkamas praktiškas 50 mm² variantas.
Pagrindinį nuolatinės srovės saugiklį įrenkite kuo arčiau teigiamo akumuliatoriaus gnybto, sandariame korpuse. Dydžio parinkimo taisyklė yra 1.25 × didžiausia linijos srovė. Esant iki 220 A iškrovai, gauname 275 A, todėl įprastai pasirenkamas 250–300 A nuolatinės srovės saugiklis. Įrenkite nuolatinės srovės atjungiklį, kad galėtumėte saugiai atjungti akumuliatorių bloką techninei priežiūrai. Varinius žiedinius antgalius užspauskite tinkamu įrankiu – nenaudokite tarpinių jungčių, nes 48 V šynoje, kurioje teka 220 A, kiekviena laisva jungtis tampa karštuoju tašku.
6 žingsnis — kintamosios srovės pusė, apsauga ir lygiagretus jungimas iki 6 įrenginių (66 kW)
Inverteris turi du kintamosios srovės išėjimus: pagrindinį 11 kW ir antrinį 5.5 kW. Jungimo standartas yra 230 V / 50 Hz. Esant visai apkrovai, pagrindinio išėjimo srovė yra 11 000 ÷ 230 ≈ 47.8 A, todėl pagrindiniam maitinimo kabeliui reikia C tipo 50–63 A viršsrovio automatinio jungiklio ir 30 mA liekamosios srovės įtaiso (F arba A tipo, tinkamo elektroninėms apkrovoms). Antrinį 5,5 kW išėjimą apsaugokite C tipo 20–25 A automatiniu jungikliu.
Atskiriant apkrovas, viskas turi prasmę: sunkiausi įrenginiai (oro kondicionierius, siurblys, virtuvės įranga) jungiami prie pagrindinės 11 kW grandinės, o apšvietimas, lizdai ir elektronika – prie 5,5 kW grandinės. Taip lengviau suvaldyti momentinę apkrovą ir sąmoningai pasirinkti, kuri grandinė turi likti maitinama avariniu režimu.
Per kintamosios srovės įvadą (iš tinklo arba generatoriaus) baterija įkraunama iki 120 A srove. Debesuotomis savaitėmis baterijų bloką papildomai įkraunate iš tinklo arba generatoriaus per sausąjį kontaktą. Būtent ši atsarga leidžia 11 kW autonominei sistemai veikti ilgais niūrių orų laikotarpiais.
Kada reikia lygiagrečiai sujungti iki šešių inverterių? Kai vieno įrenginio tiesiog nepakanka: visam ūkiui, kuriame vienu metu veikia kelios mašinos, šildomam gyvulių pastatui, nedidelėms perdirbimo dirbtuvėms arba namui, kuriame momentinė didžiausia apkrova reguliariai viršija 11 kW. Šeši lygiagrečiai sujungti įrenginiai užtikrina 6 × 11 kW = 66 kW. Įprastam atskiram namui vieno 11 kW įrenginio su 22000 VA viršįtampio atsarga daugiau nei pakanka — pirmąją dieną lygiagrečios inverterių spintos įrengti nereikia.
Pilnos sistemos namams ir nedideliam ūkiui — skaičiais
Atskiro namo variantas (≈11,7 kWh per dieną): vienas GSIKE 11 kW, 48 V inverteris; dviem arba trimis lygiagrečiai sujungtais GSK-51.2V-100Ah moduliais sukaupta energija (8,2–12,3 kWh naudingoji talpa, t. y. vienos ar dviejų naktų autonomija) arba vienas 300 Ah modulis, užtikrinantis patogią vienos nakties atsargą; 12–14 × 450 W modulių = 5,4–6,3 kWp, prijungtų prie dviejų MPPT valdiklių; 25–35 mm² baterijos kabelis su 250–300 A nuolatinės srovės saugikliu; grandinės paskirstytos tarp 11 kW pagrindinės ir 5,5 kW antrinės linijų; 6–8 kVA generatorius debesingiausioms savaitėms. Pats inverteris kainuoja 509.99 EUR ir pristatomas iš ES sandėlio per 2–7 darbo dienas į daugumą Europos šalių; pristatymas nemokamas, grąžinti galima per 30 dienų.
Nedidelio ūkio / dirbtuvių variantas (≈24,3 kWh per dieną, lygiagrečiai sujungti): du lygiagrečiai sujungti 11 kW inverteriai (22 kW nuolatinė galia); trys GSK-51.2V-300Ah moduliai (≈36,9 kWh naudingoji talpa dviem naktims); 18–20 × 450 W modulių = 8–9 kWp, prijungtų prie dviejų valdiklių; atskiros variklių ir apšvietimo grandinės; kiekvienoje kintamosios srovės linijoje – 30 mA nuotėkio srovės relė. Lemiamas rodiklis čia yra vienalaikė didžiausia apkrova, o ne bendras dienos suvartojimas — todėl didinamas įrenginių skaičius, užuot perkrovus vieną spintą papildomais saulės moduliais.
Esmė — projektuokite pagal didžiausią apkrovą aktyviausią valandą ir dvi debesuotas naktis
Pabaigai: 11 kW, 48 V sistemoje svarbiausia ne dienos vidurkis, o momentinė apkrova aktyviausią valandą ir atsarga dviem ar trims debesuotoms naktims. Namams, suvartojantiems 15 kWh per dieną, reikia 732 Ah LiFePO4 baterijų bloko (trijų 300 Ah modulių); minimaliam 10 kWh per dieną variantui reikia 244 Ah (dviejų arba trijų 100 Ah modulių). Priklausomai nuo suvartojimo, saulės modulių galia turi siekti 4,3–6,9 kWp, padalytą tarp dviejų 5500 W MPPT valdiklių; privaloma ×1.12 korekcija dėl šalčio ir Voc užtikrina, kad žiemą grandinės įtampa neviršytų 500 V. 48 V maitinimo linijai, kuria teka 220–249 A, reikia 50 mm² skerspjūvio kabelio, kai ilgis 2 m / įtampos kritimas 1 %, arba 35 mm², kai ilgis 5 m / įtampos kritimas 3 %, taip pat 250–300 A nuolatinės srovės saugiklio šalia baterijos. Laikykitės griežtų ribų: 11 kW nuolatinė galia ir 22000 VA viršįtampio galia tinka visam namui ir nedideliam ūkiui, bet nėra skirti viso pastato elektriniam šildymui.
Dažniausiai užduodami klausimai
Kiek saulės plokščių reikia 11 kW 48 V inverteriui?
Inverteris gali priimti iki 11 kW plokščių galią (du 5500 W MPPT valdikliai), tačiau praktikoje tokios galios retai prireikia. Namų ūkiui, per dieną sunaudojančiam 15 kWh, pakanka 5–6 kWp: esant 3,5 didžiausios saulės apšvietos valandos, teorinis poreikis yra 4,29 kWp, o pridėjus rezervą – 5–6 kWp. Naudojant 450 W plokštes, tai reiškia 12–14 plokščių, padalytų į dvi grandines. Viršijus maždaug 8 kWp, energijos perteklius bus neišnaudojamas, nes saulės įkrovimo srovė ribojama iki 160 A.
Kokio LiFePO4 akumuliatoriaus reikia 11 kW inverteriui – kiek Ah?
Skaičiuokite pagal dienos suvartojimą ir autonomijos dienų skaičių: Ah = dienos Wh × autonomijos dienos ÷ DoD 0.8 ÷ 51.2 V. Kai suvartojama 15 kWh, o autonomija turi trukti 2 naktis, reikia 732 Ah (pavyzdžiui, trijų GSK-51.2V-300Ah blokų). Kai suvartojama 10 kWh, o autonomija turi trukti 1 naktį, reikia 244 Ah (dviejų ar trijų 100 Ah blokų). LiFePO4 akumuliatorių parinkite 80 % DoD, nes tik taip jie atlaiko 6000 ciklų ir tarnauja 10 metų.
Kaip apskaičiuoti Europos namų ūkio ar ūkio dienos energijos suvartojimą vatvalandėmis?
Nurodykite kiekvieno prietaiso galią vatais ir kiek valandų per dieną jis naudojamas, tada sudauginkite: Wh = W × h. Namų ūkio pavyzdyje iš viso sunaudojama 11 700 Wh (≈11,7 kWh): šaldytuvas su šaldikliu – 3840 Wh, oro kondicionierius – 4500 Wh, indukcinė kaitlentė – 1000 Wh, o likusi dalis tenka apšvietimui, skalbyklei, siurbliui ir elektronikai. Smulkaus ūkio bendras suvartojimas siekia 24 250 Wh (≈24,3 kWh), pridėjus visą parą veikiančią šaldymo patalpą ir giluminį vandens siurblį.
Kokio skerspjūvio kabelio reikia 48 V nuolatinės srovės grandinei esant 11 kW galiai?
Esant 11 kW galiai, srovė yra apie 249 A (11 000 ÷ (48 × 0,92)). Kai įtampos kritimas yra 1 % (0,48 V), o vario savitoji varža ρ = 0,0175, 2 m vienkryptei atkarpai reikia 36,3 mm² skerspjūvio kabelio, todėl renkatės 50 mm². Kai įtampos kritimas yra 3 % (1,44 V), srovė – 220 A, o atkarpos ilgis – 5 m, apskaičiuota vertė yra 26,7 mm², todėl renkatės 35 mm² kabelį. Formulė: S = 2 × L × I × 0,0175 ÷ ΔU. Jei atkarpa ilgesnė nei 4–5 m, geriau sutrumpinti trasą, o ne toliau mažinti kabelio skerspjūvį.
Ką reiškia 80 % DoD ir kaip tai keičia reikiamą akumuliatoriaus talpą?
DoD (iškrovos gylis) nurodo, kiek akumuliatoriaus talpos sunaudojama per kiekvieną ciklą. LiFePO4 akumuliatoriai suprojektuoti taip, kad per ciklą būtų sunaudojama ne daugiau kaip 80 % jų nominaliosios energijos – būtent tada jie atlaiko 6000 ciklų. Todėl reikiamą energijos kiekį reikia padalyti iš 0,8: nors jums iš tikrųjų reikia 30 kWh, turite įrengti 37,5 kWh nominaliosios talpos akumuliatorių. Kaskart išnaudojant 100 % talpos, akumuliatoriaus eksploatavimo trukmė sutrumpėja kelis kartus.
Kaip žiemą taikyti Voc temperatūrinį koeficientą?
Esant šalčiui atvirosios grandinės įtampa padidėja. Kai temperatūrinis koeficientas yra −0,30 %/°C, o minimali stogo temperatūra −15 °C, daugiklis yra 1,12. Aštuonių 49,5 V plokščių grandinė vasarą sudaro 396 V, o žiemą – 443,5 V. Parinkite nuosekliai sujungtų plokščių skaičių taip, kad Voc_winter = Voc_STC × 1,12 neviršytų inverterio 500 V ribos, nes per pirmąsias šalnas MPPT valdiklis gali patirti viršįtampį.
Kiek autonomijos dienų planuoti Europos žiemai?
Vienai saulėtai dienai pakanka vienos nakties autonomijos (akumuliatoriuje sukauptos energijos naktinei apkrovai padengti). Tačiau atsižvelgiant į Europoje pasitaikančias savaites be saulės ir su sniegu, planuokite 2–3 naktų rezervą. Jei per dieną suvartojama 15 kWh, dviem naktims reikia 30 kWh panaudojamos energijos, t. y. 37,5 kWh vardinės talpos ir 732 Ah. 6–8 kVA generatorius padės padengti poreikį per ilgesnius apsiniaukusius laikotarpius.
Ar dviejų 5500 W MPPT sekiklių pakanka 11 kW sistemai?
Taip, būtent taip ir veikia: inverteris turi du nepriklausomus MPPT sekiklius, kurių kiekvieno galia siekia iki 5500 W, taigi bendra maksimali saulės modulių galia – 11 kW. Prie kiekvieno sekiklio prijunkite nuosekliai sujungtas modulių grandines, kurių bendra galia neviršija 5500 W, o žiemos Voc nesiekia 500 V. Namų sistemai su 5–6 kWp moduliais išnaudojama tik pusė sekiklio pajėgumo, tad galios rezervas didelis.
Kaip parinkti 11 kW išvesties kintamosios srovės automatinius jungiklius ir kabelį?
Pagrindine 11 kW išvestimi teka apie 47,8 A srovė, todėl naudokite C tipo 50–63 A automatinį jungiklį ir 30 mA RCD (F/A tipo). Apsaugokite antrinę 5,5 kW išvestį C tipo 20–25 A automatiniu jungikliu. Tinklo arba generatoriaus įvade 120 A kintamosios srovės įkrovimo grandinei įrenkite atskirą skyriklį. Įžeminkite visą sistemą pagal EN standartus ir prijunkite neutralųjį laidą, fazę bei apsauginį įžeminimo laidą.
Kada reikia lygiagrečiai sujungti iki šešių inverterių (66 kW)?
Kai vieno 11 kW įrenginio nepakanka: ūkyje vienu metu veikia kelios mašinos, šildomas gyvulių pastatas, nedidelės perdirbimo dirbtuvės arba namas, kuriame momentinė apkrova dažnai viršija 11 kW. Sujungus šešis įrenginius lygiagrečiai, gaunama 6 × 11 kW = 66 kW galia. Įprastam namui visiškai pakanka vieno inverterio su 22000 VA paleidimo galia, todėl lygiagretaus jungimo spintos nereikia.
Skaičiavimams naudoti šaltiniai ir duomenys
Toliau pateikti skaičiai – skaičiavimams naudoti parametrai ir duomenų šaltiniai. Elektros suvartojimo ir klimato vertės yra orientacinės, apskaičiuotos pagal Europos vidurkį.
• GSIKE 11 kW 48 V gaminio puslapis (11 kW / 11 kVA, 22000 VA paleidimo galia, du 5500 W MPPT, saulės modulių įtampa 60–500 V, įkrovimo srovė 160/120 A, iškrovimo srovė 220 A, kaina 509,99 EUR): gesike.com.
• GSK-51.2V-100Ah akumuliatoriaus duomenų lapas (5120 Wh, DoD 80 %, 6000 ciklų, RS485, galima jungti iki 16 lygiagrečiai) ir GSK-51.2V-300Ah (16 076,8 Wh) – gaminio priedas.
• Europos vienfazio elektros tinklo standartas – 230 V / 50 Hz (EN 50160), o orientacinė saulės energijos gamyba Europoje siekia 850–1050 kWh vienam kWp per metus.
• Kristalinio silicio Voc temperatūrinis koeficientas yra apie −0,30 %/°C, o vario savitoji varža – 0,0175 Ω·mm²/m. Tai tipinės montavimo komponentų kataloginės vertės; jos patikrintos pagal paskelbtas 48 V kabelių skerspjūvio parinkimo gaires (10 kW esant 48 V ≈ 208 A, 2 m kabelis ir 1 % įtampos kritimas → 30,8 mm², praktiškai – 50 mm²).
Vadovai ir palyginimai
Sužinokite daugiau prieš pirkdami:
