24 V-bus4200 W continuMPPT 120 APV 60–500 VDC~6200 W aan panelenDoD 80 %gedimensioneerde DC-kabels

GSIKE-gids voor het dimensioneren van een autonoom systeem van 4 kW 24 V

Het dimensioneren van een autonoom systeem is de stap die bepaalt of het systeem wel of niet zal werken. In deze gids leggen we uit hoe je de panelen, accu en kabels dimensioneert voor de GSIKE 4200 W 24 V-omvormer.

Begin met het opsommen van de apparaten die je van stroom wilt voorzien en hun dagelijkse verbruik in Wh. Dat is het uitgangspunt voor de hele berekening.

Wees nauwkeurig bij het opstellen van de lijst. Vergeet apparaten in stand-by niet: de router, opladers, de tv in stand-by. Het lijkt weinig, maar samen verbruiken ze 50 tot 100 Wh per dag. Als je ze niet meerekent, is je systeem te klein en raakt de accu eerder leeg dan verwacht.

Denk daarna aan de seizoenen. In de zomer is er meer zon en leveren de panelen meer op, maar gebruik je ook meer apparaten (ventilator, koelkast die harder moet werken). In de winter is er minder zon, maar verbruik je minder zonder airconditioning. Dimensioneer voor een gemiddelde dag, niet de beste en niet de slechtste.

Bij het plaatsen van de panelen zijn de hellingshoek en oriëntatie belangrijk. Een dak op het zuiden met de juiste hellingshoek levert het meeste op; als de panelen op de grond staan of deels in de schaduw liggen, heb je meer oppervlak nodig om dezelfde opbrengst te halen.

Vergeet de beveiliging niet. Het zonnepaneelveld kan in volle zon een hoge spanning opwekken, dus zijn zekeringen en een overspanningsbeveiliging aan de DC-zijde nodig, zo dicht mogelijk bij de panelen en de accu.

Laat bij het kiezen van de kabeldoorsnede ruimte voor de toekomst. Als je vandaag 25 mm² installeert en volgend jaar panelen wilt toevoegen, moet je misschien de bekabeling opnieuw aanleggen. Daarom raden we een maat boven het huidige minimum aan.

En als je in een gebied met onweer woont, installeer dan ook een overspanningsbeveiliging op de AC-uitgang en controleer de aarding, die essentieel is voor de veiligheid van het systeem.

Voordat je iets aanraakt, zetten we de grootheden op een rij. Een paneel van 400 W levert ongeveer 40 V bij open circuit en ongeveer 10 A onder standaardomstandigheden. Als je drie panelen in serie schakelt, wordt de spanning opgeteld (120 V) en blijft de stroom gelijk; schakel je er drie parallel, dan verdrievoudigt de stroom en blijft de spanning gelijk. De MPPT van de GSIKE werkt tussen 60 en 500 V DC, dus serieschakelingen van 2 tot 12 panelen van 400 W passen ruimschoots.

De meest gemaakte fout is de spanning van het paneel te verwarren met de spanning van de batterij. De panelen produceren enkele tientallen tot enkele honderden volt DC; de batterij is 24 V. De MPPT-regelaar vangt dit spanningsverschil op: hij haalt energie uit het paneel bij de optimale spanning en levert die aan de batterij bij 28,8 V. Daarom kun je hoogspanningspanelen in serie schakelen zonder gevaar voor de accubank.

Een andere veelgemaakte fout is de accu dimensioneren op energie (Wh) en de stroom (A) vergeten. De GSIKE van 4200 W vraagt bij minder dan 24 V continu ongeveer 175–200 A van de accubank. Als je accu van 100 Ah slechts 50 A continue ontlaadstroom aankan, schakelt de beveiliging in en valt de omvormer uit. Je hebt een 24V-LiFePO4-accu nodig die deze stroom aankan, niet alleen het aantal Wh dat je zoekt.

Voor de zekeringen: plaats op de positieve pool van de accu, zo dicht mogelijk bij de aansluitklem, een DC-zekering die is berekend op 1,25 tot 1,5 keer de maximale stroom van de kabel. Bij een systeem van 200 A komt dat neer op een zekering van ongeveer 250 A. Aan de paneelzijde beschermt de stringzekering elke serie. Het zijn goedkope onderdelen die brand voorkomen als een kabel rafelt.

De DC-schakelaar en de aardlekschakelaar mogen niet ontbreken. De 230 V-uitgang van de omvormer moet via een installatieautomaat lopen die uitschakelt bij overbelasting, en via een aardlekschakelaar die mensen beschermt. Een installateur plaatst deze onderdelen vanzelfsprekend, maar als je het zelf monteert, bezuinig dan niet om geld te besparen.

Laten we naar eigenverbruik kijken. Het aantal equivalente zonne-uren per dag bepaalt waarmee je het vermogen van je zonnepaneelarray vermenigvuldigt. In continentaal Italië kun je rekenen op 4–5 piekuren in de zomer en 2–3 in de winter. Een array van 3000 Wp produceert met 4 piekuren en een totaalrendement van 80% in de zomer ongeveer 9,6 kWh per dag. Dat getal moet je vergelijken met je verbruik.

En voor de accu geldt de 80%-regel. LiFePO4-accu's kunnen routinematig tot 80% van hun bruikbare capaciteit worden ontladen zonder te slijten. Een accu van 100 Ah bij 25,6 V slaat 2560 Wh op; daarvan is ongeveer 2048 Wh bruikbaar. Dat is wat je 's nachts zonder zorgen kunt verbruiken. Als je de capaciteit voor één dag autonomie berekent, verdubbel of verdrievoudig je dat getal.

Een opmerking over de oriëntatie: op het noordelijk halfrond zijn de panelen op het zuiden gericht, met een hellingshoek die ongeveer overeenkomt met de breedtegraad van de locatie. In Italië is een hellingshoek tussen 30 en 45 graden een goede keuze. Zet je ze plat of naar het oosten gericht, dan daalt de opbrengst en heb je meer oppervlak nodig om dat te compenseren.

En als je gedeeltelijke schaduw hebt van bomen of schoorstenen, trekt één beschaduwd paneel de opbrengst van de hele serie omlaag. In dat geval kun je het veld beter verdelen in korte series of kiezen voor optimizers per paneel. Voor een kleine installatie is het vaak genoeg om de panelen te verplaatsen, zodat de zon er midden op de dag vol op schijnt.

Laten we de cijfers invullen voor een heel typisch geval: een landhuisje dat ledverlichting gebruikt (20 Wh/dag), een kleine koelkast (150 Wh/dag), een router (50 Wh/dag), telefoon- en computerladers (80 Wh/dag) en een drukpomp die 10 minuten per dag werkt (30 Wh/dag). Totaal: ongeveer 330 Wh per dag. Bij 4 piekzonuren produceert een zonnepaneelveld van 1200 Wp ongeveer 3,8 kWh per dag, ruim voldoende; een accu van 50–60 Ah bij 24 V dekt het verbruik 's nachts.

Bij de DC-bekabeling tussen accu en omvormer gaat de meeste energie verloren als je het verkeerd aanpakt. Bij minder dan 24 V is de stroomsterkte hoog: 4200 W gedeeld door 24 V is ongeveer 175 A. Neem je een te dunne kabel, dan wordt die warm en verlies je spanning, waarna de omvormer een onderspanningsalarm geeft. Daarom loopt de tabel met kabeldoorsneden op van 25 mm² (kort) tot 50 mm² (lang). Bezuinig hier niet op: koper kost weinig vergeleken met een stilstaande machine.

De bekabeling van de panelen werkt daarentegen met hoge spanning en lage stroomsterkte, dus zonnepaneelkabels van 4 mm² volstaan voor series van een bepaalde lengte. De kabeldoorsnede is daar niet zo kritisch; het belangrijkste is dat je MC4-zonnepaneelkabel gebruikt die geschikt is voor buitengebruik, en geen gewone installatiekabel als verlengkabel gebruikt.

En de accuzekering, daar hameren we nog eens op: die moet op de pluspool zitten, op minder dan 20 cm van de accuklem, en berekend zijn op 1,25–1,5 keer de maximale stroomsterkte. Als een kabel het plaatwerk van het voertuig of de behuizing raakt, springt die zekering en voorkomt hij kortsluiting. Het is het goedkoopste en belangrijkste onderdeel van de hele installatie.

Laten we nu aan de winter denken. In Italië daalt het aantal piekzonuren in december naar 2–3. Een zonnepaneelveld dat in de zomer 10 kWh per dag produceert, levert in de winter 4–5 kWh. Daarom moet je het paneelveld dimensioneren op basis van het slechtste kwartaal, niet het beste. Als je het op juli afstemt, kom je in februari tekort; stem je het af op november, dan heb je in de zomer overtollige productie die je kunt gebruiken om meer op te laden.

En de autonomie: hoeveel nachten wil je het zonder zon kunnen uithouden? Als je het systeem op één nacht afstemt, is een accu van 100 Ah voldoende; als je rekening houdt met drie opeenvolgende bewolkte dagen, heb je 200–300 Ah nodig. In een weekendhuisje is één nacht vaak genoeg; in een permanente woning kun je het dagelijkse verbruik verdrievoudigen om zeker te zijn.

Tot slot een advies van de installateur: begin met een tekening. Teken waar de panelen komen, waar de omvormer komt, waar de batterij komt en waar de kabels lopen. Met een tekening voorkomt u dat u later kabels moet trekken waar u ze niet wilde hebben en dat de afstand tussen batterij en omvormer 6 m wordt in plaats van de voorziene 2 m. Meet twee keer, snijd één keer.

Laten we nog een tweede voorbeeld bekijken, dit keer voor een tuinwerkplaats met een wat hoger verbruik. Stel dat de werkplaats een tl-lamp gebruikt (40 Wh), een kleine soldeerbout die dagelijks 20 minuten werkt (200 Wh), een compressor die af en toe aanslaat (150 Wh) en opladers voor gereedschap (100 Wh). Totaal: ongeveer 490 Wh per dag. Hier raden we een paneelveld van 2000–2500 Wp (5–6 panelen van 400 W) en een batterij van 60–80 Ah bij 24 V aan. De GSIKE laat de twee AC-uitgangen probleemloos werken.

Een fout die vaak voorkomt, is de batterij dimensioneren op basis van het piekvermogen in plaats van de energie. Het piekvermogen wordt op het moment van opstarten geleverd door de omvormer en het batterijpakket; de energie bepaalt hoe lang u de nacht doorkomt. U hebt beide nodig: een batterijpakket dat de stroom van 175 A aankan, plus genoeg Ah voor de gewenste autonomie. Een batterij van 100 Ah die slechts 50 A ontlaadstroom aankan, is niet geschikt voor een omvormer van 4200 W.

Een ander detail dat vaak wordt vergeten, is het spanningsverlies in de bedrading van de panelen. Zelfs bij hoge spanning verliest een lange, dunne kabel wat spanning. Gebruik voor lange series een zonnekabel van 4 mm² en ga niet verder dan 15–20 m per string zonder de kabeldoorsnede te verantwoorden. Is de installatie erg groot, meet dan het spanningsverlies en pas de kabeldoorsnede aan.

En dan de DC-schakelaar. Tussen de panelen en de omvormer is het handig om een DC-scheidingsschakelaar te hebben waarmee u het paneelveld kunt uitschakelen zonder het dak op te hoeven om de panelen af te dekken. Het is een goedkoop onderdeel dat het onderhoud een stuk veiliger maakt. Aan de AC-zijde maken een installatieautomaat en een aardlekschakelaar de beveiliging compleet.

Tot slot de vraag die het vaakst terugkomt: wat als ik meer paneelvermogen installeer? De GSIKE accepteert maximaal ongeveer 6200 W. Als u 7000 W installeert, kan de MPPT gewoonweg niet meer opvangen dan hij aankan; hij gaat niet stuk, maar u betaalt voor panelen die u niet benut. Daarom raden we aan onder het maximum te blijven, niet erboven.

Nog een laatste praktische berekening. Stel dat we een verbruik van 500 Wh per dag willen dimensioneren. Met 4 piekuren en een rendement van 80 % hebt u een paneelveld van 500 / (4 × 0,8) ≈ 156 Wp nodig... Dat lijkt weinig, maar bedenk dat deze berekening geldt voor een zonnige dag. Als u dimensioneert voor de winter, met 2,5 piekuren, vraagt hetzelfde verbruik om 500 / (2,5 × 0,8) ≈ 250 Wp. En als u wat marge wilt, verdubbelt u dat. Daarom komt een klein huisje uiteindelijk uit op 1500–2000 Wp, niet op 300 Wp.

Nog een laatste advies over de accu: koop de capaciteit niet op basis van wat je denkt te verbruiken, maar op basis van wat je meet. Monteer indien mogelijk eerst de installatie met de batterijloze modus van de GSIKE, bekijk de app twee weken lang en bestel de accu op basis van dat werkelijke cijfer. Dat is veel beter dan op goed geluk bestellen en erachter komen dat je te weinig of juist veel te veel capaciteit hebt.

En als je op enig moment twijfelt over de berekeningen, vraag dan om een controle. Een gekwalificeerde installateur rekent weinig om even naar je ontwerp en je kabeldoorsneden te kijken. Dat uur voor controle voorkomt een dimensioneringsfout die honderden euro's kan kosten. L'elektriciteit bij 24 V en 500 V DC vergeeft geen schattingen op het oog.

Tot slot nog een aanbeveling voor de volgorde van aankoop. Ten eerste de GSIKE 4200 W-omvormer. Ten tweede 3–6 panelen van 400 W, afhankelijk van je dagelijkse verbruik. Ten derde de communiceerbare LiFePO4-accu van 24 V, met de capaciteit die je hebt berekend. Ten vierde zekeringen, scheidingsschakelaars en kabels. Met die volgorde koop je niet te veel en niet te weinig, en als je onderweg van gedachten verandert, houd je ruimte om aanpassingen te doen.

En vergeet niet dat deze gids een uitgangspunt is, geen vast recept. Elk dak, elk verbruik en elk budget is anders. Als je berekeningen op een tussenliggende waarde uitkomen, rond dan naar boven af voor de panelen en de accu: een beetje extra is beter dan tekortkomen. Met de GSIKE ertussen geeft het maximum van 6200 W aan panelen je veel ruimte om uit te breiden zonder de omvormer te vervangen.

Zodra je de cijfers hebt, dient het volledige gegevensblad van de GSIKE 4200 W als referentie om te controleren of de 24 V-accubank en het paneelveld dat je hebt berekend binnen de limieten van het apparaat vallen. En als je tijdens de installatie een vraag hebt, helpt onze Italiaanstalige klantenservice je verder.

Uiteindelijk komt het dimensioneren van een installatie neer op drie berekeningen: het dagelijkse verbruik, de piekzonuren en het rendement van het geheel. Met die drie gegevens en de tabel in dit artikel heb je alles wat je nodig hebt om de GSIKE 4200 W en de bijbehorende onderdelen te bestellen, zonder te veel te kopen of tekort te komen.