Magistrala 24 V4200 W mocy ciągłejMPPT 120 APV 60–500 VDC~6200 W mocy pola PVDoD 80 %odpowiednio dobrane kable DC

Poradnik GSIKE: dobór wielkości instalacji autonomicznej 4 kW 24 V

Dobór wielkości instalacji autonomicznej przesądza o tym, czy system będzie działać. W tym poradniku wyjaśniamy, jak dobrać panele, akumulator i kable do falownika GSIKE 4200 W 24 V.

Zacznij od spisania urządzeń, które chcesz zasilać, i ich dziennego zużycia energii w Wh. To punkt wyjścia do wszystkich obliczeń.

Sporządzając listę, zachowaj skrupulatność. Nie zapomnij o urządzeniach w trybie czuwania: routerze, ładowarkach, telewizorze w trybie czuwania. Wydają się nieistotne, ale łącznie zużywają od 50 do 100 Wh dziennie. Jeśli je pominiesz, instalacja będzie niewystarczająca, a akumulator rozładuje się szybciej, niż przewidywano.

Pomyśl też o sezonowości. Latem jest więcej słońca, a panele pracują wydajniej, ale używasz więcej urządzeń (wentylator, lodówka pracująca intensywniej). Zimą jest mniej słońca, ale zużywasz mniej energii, gdy nie korzystasz z klimatyzacji. Dobierz wielkość instalacji do przeciętnego dnia, ani najlepszego, ani najgorszego.

Przy rozmieszczaniu paneli liczą się kąt nachylenia i orientacja. Dach skierowany na południe i o odpowiednim nachyleniu zapewnia maksymalną wydajność; jeśli panele stoją na ziemi lub są częściowo zacienione, potrzebujesz większej powierzchni, aby uzyskać taką samą produkcję energii.

Nie zapomnij o zabezpieczeniach. Pole solarne może w pełnym słońcu generować wysokie napięcie, dlatego po stronie DC potrzebne są bezpieczniki i ogranicznik przepięć, umieszczone jak najbliżej paneli i akumulatora.

Przy wyborze przekroju kabli zostaw zapas na przyszłość. Jeśli dziś zastosujesz przewód o przekroju 25 mm², a w przyszłym roku zechcesz dodać panele, być może trzeba będzie zmienić przebieg instalacji. Dlatego zalecamy wybrać przekrój większy niż obecne minimum.

A jeśli mieszkasz na obszarze, na którym występują burze, załóż ochronnik przeciwprzepięciowy także na wyjściu AC i sprawdź uziemienie, które ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa systemu.

Zanim czegokolwiek dotkniemy, przypomnijmy sobie podstawowe parametry. Panel o mocy 400 W daje około 40 V w obwodzie otwartym i około 10 A w warunkach standardowych. Jeśli połączysz szeregowo trzy panele, napięcia się zsumują (120 V), a prąd pozostanie taki sam; jeśli połączysz trzy równolegle, prąd się potroi, a napięcie pozostanie takie samo. L MPPT GSIKE działa w zakresie od 60 do 500 V DC, więc można podłączyć szeregowo od 2 do 12 paneli o mocy 400 W.

L najczęstszy błąd to mylenie napięcia panelu z napięciem akumulatora. Panele wytwarzają prąd stały o napięciu od kilkudziesięciu do kilkuset woltów, a akumulator ma napięcie 24 V. Regulator MPPT wyrównuje tę różnicę: pobiera energię z panelu przy optymalnym napięciu i przekazuje ją do akumulatora przy 28,8 V. Dlatego można łączyć szeregowo panele wysokiego napięcia bez ryzyka dla akumulatorów.

Częstym błędem jest też dobieranie akumulatora pod kątem energii (Wh) i pomijanie prądu (A). GSIKE o mocy 4200 W, przy napięciu poniżej 24 V, wymaga od akumulatorów prądu rzędu 175–200 A w trybie ciągłym. Jeśli Twój akumulator 100 Ah dopuszcza ciągły prąd rozładowania tylko 50 A, zadziałają zabezpieczenia i falownik się wyłączy. Potrzebujesz akumulatora LiFePO4 24 V, który wytrzyma taki prąd, a nie tylko zapewni wymaganą liczbę Wh.

Jeśli chodzi o bezpieczniki: na biegunie dodatnim akumulatora, jak najbliżej zacisku, zamontuj bezpiecznik DC o wartości od 1,25 do 1,5 razy większej niż maksymalny prąd w danym odcinku. W systemie 200 A oznacza to bezpiecznik około 250 A. Po stronie paneli bezpiecznik szeregowy chroni każdy łańcuch. To niedrogie elementy, które zapobiegają pożarowi w razie przetarcia przewodu.

L wyłącznik DC i wyłącznik różnicowoprądowy są niezbędne. L wyjście 230 V falownika musi być zabezpieczone wyłącznikiem nadprądowym, który odłącza zasilanie w razie przeciążenia, oraz wyłącznikiem różnicowoprądowym, który chroni ludzi. To elementy, które instalator montuje rutynowo, ale jeśli wykonujesz instalację samodzielnie, nie oszczędzaj na nich.

Pomyślmy o autokonsumpcji. Równoważne godziny nasłonecznienia w ciągu dnia to wartość, przez którą mnoży się moc instalacji. W kontynentalnej części Włoch można przyjąć 4–5 godzin szczytowego nasłonecznienia latem i 2–3 zimą. Instalacja o mocy 3000 Wp, przy 4 godzinach szczytowego nasłonecznienia i sprawności całkowitej 80%, wyprodukuje latem około 9,6 kWh dziennie. Tę wartość porównaj ze swoim zużyciem.

A jeśli chodzi o akumulator, stosuj zasadę 80%. Akumulatory LiFePO4 można rutynowo rozładowywać do 80% ich pojemności użytkowej bez nadmiernego zużycia. Akumulator 100 Ah przy 25,6 V magazynuje 2560 Wh, z czego użytkowe jest około 2048 Wh. Tyle możesz zużyć w nocy bez wyrzutów sumienia. Jeśli dobierasz pojemność na jeden dzień autonomii, pomnóż tę wartość przez dwa lub trzy.

Wskazówka dotycząca ustawienia: na półkuli północnej panele powinny być skierowane na południe i nachylone pod kątem zbliżonym do szerokości geograficznej danego miejsca. We Włoszech dobrym wyborem jest nachylenie od 30 do 45 stopni. Jeśli zamontujesz je płasko lub skierujesz na wschód, produkcja spadnie i będziesz potrzebować większej powierzchni, by ją wyrównać.

A jeśli częściowo zacieniają cię drzewa lub kominy, zacieniony panel obniża wydajność całego szeregu. W takim przypadku lepiej podzielić instalację na krótsze szeregi lub zastosować optymalizatory dla każdego panelu. W małej instalacji często wystarczy przestawić panele, aby w środku dnia padało na nie pełne słońce.

Przełóżmy to na liczby na przykładzie typowego domku na wsi, w którym używa się oświetlenia LED (20 Wh/dzień), małej lodówki (150 Wh/dzień), routera (50 Wh/dzień), ładowarek do telefonu i komputera (80 Wh/dzień) oraz pompy ciśnieniowej pracującej 10 minut dziennie (30 Wh/dzień). Łącznie: około 330 Wh dziennie. Przy 4 godzinach szczytowego nasłonecznienia instalacja o mocy 1200 Wp produkuje około 3,8 kWh dziennie, czyli więcej niż potrzeba; akumulator 50–60 Ah przy 24 V wystarczy na noc.

Przy połączeniu prądu stałego między akumulatorem a falownikiem najłatwiej stracić energię, jeśli popełni się błąd. Przy napięciu poniżej 24 V natężenie prądu jest wysokie: 4200 W podzielone przez 24 V to około 175 A. Jeśli wybierzesz zbyt cienki przewód, będzie się nagrzewał i wystąpi spadek napięcia, a falownik zasygnalizuje zbyt niskie napięcie. Dlatego w tabeli przekrojów wartości rosną od 25 mm² (krótki przewód) do 50 mm² (długi przewód). Nie oszczędzaj na tym: miedź kosztuje niewiele w porównaniu z przestojem maszyny.

Przewody paneli pracują natomiast przy wysokim napięciu i niskim natężeniu prądu, więc przewody solarne o przekroju 4 mm² wystarczą dla odpowiednio długich połączeń szeregowych. Tutaj przekrój nie jest aż tak istotny; najważniejsze, by używać przewodu solarnego MC4 przystosowanego do użytku na zewnątrz i nie łączyć go ze zwykłym przewodem instalacyjnym.

I jeszcze raz podkreślamy: bezpiecznik akumulatora należy zamontować na przewodzie dodatnim, w odległości nie większej niż 20 cm od zacisku, o wartości 1,25–1,5 razy większej niż maksymalny prąd. Jeśli przewód dotknie blachy pojazdu lub rozdzielnicy, bezpiecznik zadziała i zapobiegnie zwarciu. To najtańszy i najważniejszy element całej instalacji.

Pomyślmy teraz o zimie. We Włoszech w grudniu liczba godzin szczytowego nasłonecznienia spada do 2–3. Instalacja, która latem produkuje 10 kWh dziennie, zimą wytwarza 4–5. Dlatego dobieraj instalację z myślą o najgorszym kwartale, a nie najlepszym. Jeśli dobierzesz ją pod lipiec, w lutym będzie za mała; jeśli pod listopad, latem produkcji będzie więcej, co pozwoli ci mocniej ładować akumulatory.

A autonomia: ile nocy chcesz wytrzymać bez słońca? Jeśli system ma wystarczyć na jedną noc, bateria 100 Ah wystarczy; jeśli na trzy pochmurne dni z rzędu, potrzeba 200–300 Ah. W domku weekendowym jedna noc często wystarczy; w domu całorocznym pomnóż dzienne zużycie przez trzy, żeby mieć zapas.

Na koniec rada od instalatora: zacznij od planu. Narysuj, gdzie będą panele, falownik i akumulator, a także którędy poprowadzisz przewody. Dzięki temu unikniesz późniejszego przeciągania kabli tam, gdzie nie chcesz, oraz sytuacji, w której odległość między akumulatorem a falownikiem wynosi 6 m zamiast planowanych 2 m. Dwa razy mierz, raz tnij.

Zobaczmy drugi przykład, tym razem dla warsztatu ogrodniczego o nieco większym zużyciu. Załóżmy, że w warsztacie używa się świetlówki (40 Wh), małej lutownicy działającej 20 minut dziennie (200 Wh), sprężarki uruchamianej od czasu do czasu (150 Wh) oraz ładowarek do narzędzi (100 Wh). Łącznie: około 490 Wh dziennie. W tym przypadku zalecamy instalację o mocy 2000–2500 Wp (5–6 paneli po 400 W) i akumulator 60–80 Ah przy napięciu 24 V. GSIKE bez problemu zasila oba wyjścia AC.

Częstym błędem jest dobieranie akumulatora do mocy szczytowej zamiast do pojemności energetycznej. Moc szczytową zapewniają w chwili rozruchu falownik i zestaw akumulatorów, a energia decyduje o tym, jak długo wystarczy jej na noc. Potrzebne są oba parametry: zestaw, który wytrzyma prąd 175 A, oraz odpowiednia pojemność w Ah, zapewniająca oczekiwany czas pracy. Akumulator 100 Ah, który dopuszcza prąd rozładowania tylko 50 A, nie nadaje się do falownika o mocy 4200 W.

Kolejny często pomijany szczegół to spadek napięcia w przewodach paneli. Nawet przy wysokim napięciu długi i cienki przewód powoduje pewną utratę napięcia. Przy długich ciągach używaj przewodu solarnego o przekroju 4 mm² i nie przekraczaj 15–20 m na string bez uzasadnienia większego przekroju. Jeśli instalacja jest bardzo duża, zmierz spadek napięcia i odpowiednio dobierz przekrój.

A co z wyłącznikiem DC? Między panelami a falownikiem warto zamontować rozłącznik DC, który pozwoli odłączyć instalację bez konieczności wchodzenia na dach, by przykryć panele. To niedrogi element, który znacznie zwiększa bezpieczeństwo prac konserwacyjnych. Po stronie AC zabezpieczenie uzupełniają wyłącznik nadprądowy i różnicowoprądowy.

Na koniec najczęściej zadawane pytanie: co jeśli moc paneli przekroczy dopuszczalną wartość? GSIKE obsługuje maksymalnie około 6200 W. Jeśli zamontujesz panele o mocy 7000 W, MPPT po prostu nie przechwyci więcej energii, niż jest w stanie obsłużyć; nic się nie zepsuje, ale zapłacisz za panele, z których nie skorzystasz. Dlatego zalecamy nie przekraczać limitu.

Jeszcze jedno praktyczne obliczenie. Załóżmy, że dobieramy instalację do zużycia 500 Wh dziennie. Przy 4 godzinach szczytowego nasłonecznienia i sprawności 80 % potrzebne są panele o mocy 500 / (4 × 0,8) ≈ 156 Wp... To niewiele, ale pamiętaj, że takie obliczenie dotyczy słonecznego dnia. Jeśli dobierasz instalację z myślą o zimie, przy 2,5 godziny szczytowego nasłonecznienia to samo zużycie wymaga 500 / (2,5 × 0,8) ≈ 250 Wp. A jeśli chcesz mieć zapas, podwój tę wartość. Dlatego nawet mały domek zwykle potrzebuje instalacji o mocy 1500–2000 Wp, a nie 300 Wp.

Jeszcze jedna rada dotycząca akumulatora: nie kupuj go o pojemności dobranej do tego, ile wydaje Ci się, że zużywasz, lecz do tego, co zmierzysz. Jeśli możesz, najpierw uruchom instalację w trybie bez akumulatora GSIKE, przez dwa tygodnie sprawdzaj dane w aplikacji, a potem zamów akumulator na podstawie rzeczywistego zużycia. To znacznie lepsze niż kupowanie w ciemno i ryzykowanie, że pojemność okaże się za mała albo zbyt duża.

Jeśli w którymś momencie będziesz mieć wątpliwości co do obliczeń, poproś o ich sprawdzenie. Wykwalifikowany instalator może szybko przejrzeć Twój projekt i przekroje przewodów. Godzina takiej weryfikacji pozwoli uniknąć błędu w doborze instalacji, który mógłby kosztować setki euro. Lektryczność o napięciu 24 V i 500 V DC nie wybacza obliczeń na oko.

Na koniec poradnika kilka zaleceń dotyczących kolejności zakupów. Po pierwsze, falownik GSIKE 4200 W. Po drugie, 3–6 paneli o mocy 400 W, zależnie od dziennego zużycia. Po trzecie, komunikacyjny akumulator LiFePO4 24 V o pojemności ustalonej na podstawie pomiarów. Po czwarte, bezpieczniki, rozłączniki i przewody. Dzięki takiej kolejności nie kupisz ani za dużo, ani za mało, a jeśli w trakcie zmienisz zdanie, zostanie Ci zapas na korekty.

Pamiętaj, że ten poradnik to punkt wyjścia, a nie sztywny przepis. Każdy dach, każde zużycie i każdy budżet są inne. Jeśli z obliczeń wyjdzie wartość pośrednia, zaokrąglij w górę liczbę paneli i pojemność akumulatora: lepiej mieć trochę zapasu niż za mało. Przy GSIKE limit 6200 W mocy paneli zapewnia duży zapas, który pozwala na rozbudowę bez wymiany falownika.

Gdy będziesz mieć te dane, pełna specyfikacja techniczna GSIKE 4200 W posłuży jako punkt odniesienia, który pozwoli potwierdzić, że obliczony przez Ciebie bank 24 V i zestaw paneli mieszczą się w limitach urządzenia. A jeśli podczas montażu pojawi się jakieś pytanie, nasza polskojęzyczna obsługa klienta służy pomocą.

Ostatecznie dobór instalacji sprowadza się do trzech obliczeń: dziennego zużycia, szczytowych godzin nasłonecznienia i wydajności całego układu. Mając te trzy dane i tabelę z tego artykułu, masz wszystko, czego potrzebujesz, aby zamówić GSIKE 4200 W i dopasowane komponenty, nie kupując za dużo ani za mało.