Ghid GSIKE pentru dimensionarea unei instalații autonome de 4 kW 24 V

Începe prin a enumera aparatele pe care le vei alimenta și consumul lor zilnic în Wh. Acesta este punctul de plecare pentru toate calculele.

Fii minuțios când faci lista. Nu uita aparatele aflate în standby: routerul, încărcătoarele, televizorul în așteptare. Par nesemnificative, dar însumează între 50 și 100 Wh pe zi, iar dacă le omiți, sistemul nu va face față, iar bateria se va descărca mai repede decât era prevăzut.

Apoi, ia în calcul sezonalitatea. Vara este mai mult soare, iar panourile produc mai mult, dar folosești și mai multe aparate (ventilator, frigiderul funcționează mai mult). Iarna este mai puțin soare, dar consumi mai puțin dacă nu folosești climatizarea. Dimensionează sistemul pentru o zi obișnuită, nu pentru cea mai bună sau cea mai rea.

La amplasarea panourilor, înclinarea și orientarea contează. Un acoperiș orientat spre sud, cu înclinarea corectă, oferă randamentul maxim; dacă panourile sunt la sol sau parțial umbrite, ai nevoie de mai multă suprafață pentru a obține aceeași producție.

Nu uita de protecție. Câmpul solar poate genera tensiune ridicată în plin soare, de aceea ai nevoie de siguranțe fuzibile și protecție la supratensiune pe partea de curent continuu, cât mai aproape de panouri și de baterie.

Când alegi secțiunea cablurilor, lasă loc pentru viitor. Dacă astăzi pui 25 mm², iar peste un an vrei să adaugi mai multe panouri, s-ar putea să trebuiască să refaci traseul cablurilor. De aceea recomandăm să alegi o secțiune mai mare decât minimul necesar în prezent.

Iar dacă locuiești într-o zonă cu furtuni, montează protecție la supratensiune și pe ieșirea AC și verifică împământarea, esențială pentru siguranța sistemului.

Înainte să atingi ceva, e bine să îți amintești mărimile electrice. Un panou de 400 W furnizează aproximativ 40 V în circuit deschis și aproximativ 10 A în condiții standard. Dacă pui trei în serie, tensiunea se adună (120 V), iar curentul rămâne același; dacă pui trei în paralel, curentul se triplează, iar tensiunea rămâne aceeași. MPPT-ul GSIKE funcționează între 60 și 500 V DC, așa că șiruri de 2 până la 12 panouri de 400 W se încadrează cu suficientă marjă.

Cea mai frecventă greșeală este confundarea tensiunii panoului cu tensiunea bateriei. Panourile generează zeci sau chiar sute de volți DC; bateria este de 24 V. Regulatorul MPPT gestionează această diferență: extrage energia din panou la tensiunea optimă și o livrează bateriei la 28,8 V. De aceea poți conecta panouri de înaltă tensiune în serie fără să pui în pericol bancul de baterii.

O altă greșeală frecventă este dimensionarea bateriei după energie (Wh) și uitarea curentului (A). GSIKE-ul la 4200 W, cu 24 V, solicită de la bancul de baterii un curent continuu de aproximativ 175–200 A. Dacă bateria ta de 100 Ah permite doar un curent de descărcare continuă de 50 A, se va proteja, iar invertorul se va opri. Ai nevoie de o baterie LiFePO4 de 24 V care să suporte acest curent, nu doar să aibă numărul de Wh dorit.

În privința siguranțelor: pe polul pozitiv al bateriei, cât mai aproape de bornă, montează o siguranță DC dimensionată la o valoare între 1,25 și 1,5 ori mai mare decât curentul maxim al segmentului. Într-un sistem de 200 A, asta înseamnă o siguranță de aproximativ 250 A. Pe partea panourilor, siguranța de șir protejează fiecare șir. Sunt componente ieftine care previn un incendiu dacă se dezizolează un cablu.

Întrerupătorul de separare AC și întreruptorul diferențial nu trebuie să lipsească nici ele. Ieșirea de 230 V a invertorului trebuie să treacă printr-un întreruptor automat care decuplează în caz de suprasarcină și printr-un întreruptor diferențial care protejează oamenii. Sunt elemente pe care un instalator le montează de rutină, dar dacă faci montajul singur, nu le omite ca să economisești.

Să ne gândim la autoconsum. Numărul de ore de soare echivalente pe zi este cel care multiplică puterea câmpului tău fotovoltaic. În interiorul Spaniei poți conta pe 4–5 ore de vârf vara și 2–3 iarna. Un câmp de 3000 Wp, cu 4 ore de vârf și un randament global de 80 %, produce aproximativ 9,6 kWh pe zi vara. Aceasta este cifra cu care trebuie să îți compari consumul.

Iar pentru baterie, aplică regula de 80 %. Bateriile LiFePO4 pot fi descărcate în mod obișnuit până la 80 % din capacitatea lor utilă fără să se uzeze. O baterie de 100 Ah la 25,6 V stochează 2560 Wh; din care poți folosi aproximativ 2048 Wh. Aceasta este energia pe care o poți consuma noaptea fără griji. Dacă dimensionezi sistemul pentru o zi de autonomie, dublează sau triplează această valoare.

O notă despre orientare: în emisfera nordică, panourile sunt îndreptate spre sud, cu o înclinație apropiată de latitudinea locului. În Spania, o înclinație între 30 și 45 de grade este o alegere bună. Dacă le montezi orizontal sau orientate spre est, producția scade și vei avea nevoie de o suprafață mai mare pentru a compensa.

Iar dacă ai umbră parțială de la copaci sau coșuri de fum, un panou umbrit reduce producția întregului șir. În acest caz, e mai bine să împarți panourile în șiruri scurte sau să investești în optimizatoare pentru fiecare panou. Pentru o instalație mică, uneori e suficient să muți panourile astfel încât soarele să le lumineze direct în orele de la mijlocul zilei.

De câte panouri solare am nevoie

Consum zilnic Puterea recomandată a panourilor Numărul de panouri de 400 W Producția estimată 200 Wh 800–1200 W 2–3 2,4–3,6 kWh/zi 500 Wh 1500–2000 W 4–5 4,5–6 kWh/zi 1000 Wh 2500–3500 W 6–9 7,5–10,5 kWh/zi 2000 Wh 4000–5000 W 10–12 12–15 kWh/zi

La GSIKE 4200 W, puterea maximă a panourilor solare este de aproximativ 6200 W. Asta înseamnă că poți ajunge la 15–16 panouri de 400 W, deși în practică e mai bine să începi cu o instalație mai modestă.

De ce baterie am nevoie

Dimensiunea bateriei depinde de câtă energie vrei să ai noaptea. Ca regulă generală, capacitatea utilă ar trebui să fie de două până la trei ori mai mare decât consumul zilnic.

Consum zilnic Capacitate recomandată Exemplu la 24 V Tip 200 Wh 400–600 Wh 24 V / 20–25 Ah litiu 500 Wh 1000–1500 Wh 24 V / 40–60 Ah litiu 1000 Wh 2000–3000 Wh 24 V / 80–120 Ah litiu

Secțiunea cablurilor

Distanța baterie–invertor Secțiunea recomandată Pierderi maxime până la 2 m 25 mm² <1 % 2–4 m 35 mm² <2 % 4–6 m 50 mm² <2 %

Exemplu practic — dimensionarea unei căsuțe

Imaginează-ți o căsuță cu un consum zilnic de 220 Wh. Recomandarea noastră:

Este un exemplu conservator: produce mai mult decât suficient pentru lumini, frigider, încărcătoare și un aparat mic, lăsând loc pentru adăugarea unui al cincilea panou anul viitor. Dacă folosești căsuța doar în weekend, poți chiar renunța la baterie și să funcționezi doar când este soare; dacă o folosești zilnic, bateria de 50 Ah îți va asigura o noapte de autonomie.

Pentru o locuință mai mare, cu un consum de 1000 Wh pe zi, recomandarea crește: 6–9 panouri de 400 W (2500–3500 Wp) și o baterie de 80–120 Ah la 24 V. În acest caz, este indicat să folosești cabluri de 35–50 mm² și să iei în considerare două circuite de curent alternativ separate, exact ceea ce GSIKE oferă din fabrică.

Iar dacă ai o hală sau un atelier cu un consum de 2000 Wh pe zi, sistemul de panouri crește la 4000–5000 Wp, iar bateria la 200 Ah sau mai mult. Se încadrează în continuare în limita de 6200 W a modelului GSIKE, dar este deja un proiect pentru care merită să ceri supravegherea unui instalator înainte de a cumpăra.

Să punem cifrele pe un caz foarte tipic: o căsuță la țară care folosește iluminat LED (20 Wh/zi), un frigider mic (150 Wh/zi), un router (50 Wh/zi), încărcătoare pentru telefon și laptop (80 Wh/zi) și o pompă de presiune care funcționează 10 minute pe zi (30 Wh/zi). Total: aproximativ 330 Wh pe zi. Cu 4 ore de soare la putere maximă, un sistem de 1200 Wp produce aproximativ 3,8 kWh pe zi, mai mult decât suficient; o baterie de 50–60 Ah la 24 V acoperă noaptea.

Cablajul de curent continuu dintre baterie și invertor este locul unde se pierde cea mai multă energie dacă greșești. La 24 V, curentul este mare: 4200 W împărțiți la 24 V înseamnă aproximativ 175 A. Dacă folosești un cablu prea subțire, acesta se încălzește și pierzi tensiune, iar invertorul intră în alarmă de tensiune joasă. De aceea, tabelul cu secțiuni crește de la 25 mm² (scurt) la 50 mm² (lung). Nu face economii aici: cuprul este ieftin în comparație cu o oprire.

În schimb, cablajul panourilor funcționează la tensiune ridicată și curent scăzut, așa că sunt suficienți cablurile solare de 4 mm² pentru șiruri de o anumită lungime. Acolo secțiunea nu este atât de critică; important este să folosești cablu solar MC4 potrivit pentru exterior și să nu faci îmbinări cu cablu obișnuit de instalații.

Și siguranța bateriei, insistăm: se montează pe borna pozitivă, la mai puțin de 20 cm de bornă, și se dimensionează la 1,25–1,5 ori curentul maxim. Dacă un cablu atinge caroseria vehiculului sau a tabloului, siguranța se declanșează și previne un scurtcircuit. Este cea mai ieftină și mai importantă piesă din întreaga instalație.

Să ne gândim acum la iarnă. În Peninsula Iberică, în decembrie, orele de vârf scad la 2–3. Un sistem de panouri care produce 10 kWh pe zi vara produce 4–5 iarna. De aceea, dimensionează sistemul având în vedere cel mai nefavorabil trimestru, nu pe cel mai bun. Dacă îl dimensionezi pentru iulie, în februarie vei fi la limită; dacă îl dimensionezi pentru noiembrie, în iulie vei avea surplus de producție pe care îl poți folosi pentru a încărca mai mult.

Autonomia: câte nopți vrei să reziști fără soare? Dacă dimensionezi pentru o noapte, o baterie de 100 Ah este suficientă; dacă dimensionezi pentru trei zile consecutive înnorate, ai nevoie de 200–300 Ah. Pentru o căsuță de weekend, de obicei este suficientă autonomia pentru o noapte; într-o locuință permanentă, triplează consumul zilnic ca să stai liniștit.

În încheiere, un sfat de la instalator: începe cu planul. Desenează unde vor fi panourile, invertorul și bateria, precum și traseul cablurilor. Un plan te ajută să nu ajungi să treci cablurile pe unde nu voiai și ca distanța baterie–invertor să fie de 6 m când tu planificaseși 2 m. Măsoară de două ori, taie o dată.

Să vedem un al doilea exemplu, de data aceasta pentru un atelier de grădinărit cu un consum ceva mai mare. Să presupunem că atelierul folosește o lampă fluorescentă (40 Wh), un aparat de sudură mic, folosit 20 de minute pe zi (200 Wh), un compresor care pornește din când în când (150 Wh) și încărcătoare pentru unelte (100 Wh). Total: aproximativ 490 Wh pe zi. Aici recomandăm un câmp de 2000–2500 Wp (5–6 panouri de 400 W) și o baterie de 60–80 Ah la 24 V. GSIKE gestionează fără probleme cele două ieșiri AC.

O greșeală pe care o vedem des este dimensionarea bateriei în funcție de puterea de vârf, în locul energiei. Puterea de vârf este furnizată de invertor și de bancul de baterii în momentul pornirii; energia este cea care îți asigură alimentarea pe timpul nopții. Ai nevoie de ambele: un banc care să suporte curentul de 175 A și, în plus, capacitatea în Ah necesară pentru autonomia dorită. O baterie de 100 Ah care admite doar un curent de descărcare de 50 A nu este potrivită pentru un invertor de 4200 W.

Un alt detaliu deseori trecut cu vederea este căderea de tensiune în cablurile panourilor. Chiar dacă lucrezi la tensiune înaltă, un cablu lung și subțire pierde o parte din tensiune. Pentru șiruri lungi, folosește cablu solar de 4 mm² și nu depăși 15–20 m pe șir fără să justifici secțiunea. Dacă instalația este foarte mare, măsoară căderea de tensiune și ajustează.

Și întrerupătorul de CC. Între panouri și invertor, este recomandat un separator DC care să-ți permită să deconectezi câmpul fără să te urci pe acoperiș ca să acoperi panourile. Este o piesă ieftină, care face întreținerea mult mai sigură. Pe partea de AC, un întrerupător magnetotermic și un întrerupător diferențial completează protecția.

În încheiere, întrebarea pe care o primim cel mai des: ce se întâmplă dacă instalez o putere prea mare de panouri? GSIKE admite până la aproximativ 6200 W. Dacă instalezi 7000 W, MPPT-ul pur și simplu nu va putea capta mai mult decât admite; nu se strică, dar plătești pentru panouri de care nu poți profita. De aceea recomandăm să te încadrezi în limita maximă, fără să o depășești.

Un ultim calcul practic. Să presupunem că dimensionezi pentru un consum de 500 Wh pe zi. Cu 4 ore de soare de vârf și un randament de 80 %, ai nevoie de un câmp de 500 / (4 × 0,8) ≈ 156 Wp... Pare puțin, dar amintește-ți că acest calcul este pentru o zi însorită. Dacă dimensionezi pentru iarnă, cu 2,5 ore de soare de vârf, același consum necesită 500 / (2,5 × 0,8) ≈ 250 Wp. Iar dacă vrei o marjă de siguranță, dublează. De aceea, o căsuță mică ajunge să folosească 1500–2000 Wp, nu 300 Wp.

Un ultim sfat despre baterie: nu cumpăra capacitatea în funcție de cât crezi că vei consuma, ci de cât măsori. Dacă poți, montează mai întâi sistemul folosind modul fără baterie al GSIKE, consultă aplicația timp de două săptămâni și comandă bateria în funcție de consumul real. E mult mai bine decât să comanzi la întâmplare și să rămâi cu prea puțin sau să ai prea mult.

Iar dacă ai vreodată îndoieli cu privire la calcule, cere o verificare. Un instalator calificat cere puțin pentru a arunca o privire peste planul și secțiunile cablurilor. Ora aceea de verificare te scutește de o eroare de dimensionare care ar putea costa sute de euro. Electricitatea la 24 V și 500 V DC nu iartă calculele făcute din ochi.

Pentru a încheia ghidul, iată o recomandare privind ordinea achiziției. Mai întâi, invertorul GSIKE 4200 W. Apoi, 3–6 panouri de 400 W, în funcție de consumul zilnic. În al treilea rând, bateria comunicabilă LiFePO4 de 24 V, cu capacitatea pe care ai determinat-o. În al patrulea rând, siguranțele, separatoarele și cablurile. În această ordine, nu cumperi nici prea mult, nici prea puțin, iar dacă te răzgândești pe parcurs, ai flexibilitatea necesară pentru ajustări. Așa se dimensionează o instalație autonomă de 4 kW 24 V fără grabă și fără greșeli.

Și nu uita că acest ghid este un punct de plecare, nu o rețetă strictă. Fiecare acoperiș, fiecare consum și fiecare buget sunt diferite. Dacă în urma calculelor obții o valoare intermediară, rotunjește în sus numărul de panouri și capacitatea bateriei: e mai bine să ai puțin în plus decât să rămâi cu prea puțin. Cu GSIKE, limita de 6200 W pentru panouri îți oferă multă flexibilitate pentru a extinde sistemul fără să schimbi invertorul.

După ce ai cifrele, fișa tehnică a GSIKE 4200 W îți va servi drept referință pentru a confirma că grupul de baterii de 24 V și câmpul de panouri pe care le-ai calculat se încadrează în limitele echipamentului. Iar dacă ai vreo nelămurire în timpul instalării, echipa noastră de asistență în limba română te ajută.

În cele din urmă, dimensionarea unei instalații nu înseamnă decât aplicarea a trei calcule: consumul zilnic, orele de soare de vârf și randamentul sistemului. Cu acestea trei și tabelul din acest articol, ai deja tot ce îți trebuie pentru a comanda GSIKE 4200 W și componentele compatibile, fără să cumperi mai mult decât ai nevoie și fără să rămâi cu prea puțin.

Dacă vrei să vezi parametrii exacți ai invertorului înainte de a finaliza comanda, fișa tehnică completă a GSIKE 4,2 kW cuprinde toate limitele electrice, protecțiile și recomandările privind bateria necesare dimensionării.

Verdict final

Verdict final: Pentru o instalație autonomă cu GSIKE 4200 W 24 V, recomandăm să începi cu 4–8 panouri de 400 W și o baterie de 24 V / 50–100 Ah. Poți porni fără baterie și poți completa grupul de baterii când ai nevoie.

Verdict final

Întrebări frecvente

Surse și date de referință

1. Fișa produsului GSIKE G4200EU24V 4,2kW 24V (189,99 EUR, livrare gratuită în Spania) — https://gesike.com/es-es/products/gsike-4-2kw-24v-inversor-hibrido-mppt-120a-wifi-off-grid-spain
2. EASUN 4kW 24V, magazin UE de referință — https://eu.easunpower.com/
3. Ghid MPPT 120A și intervalul 60–500 VCC — referință tehnică — https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_charge_controller
4. Baterie LiFePO4 24V și magistrală DC — referință pentru cablare — https://en.wikipedia.org/wiki/Deep-cycle_battery

Ghiduri și comparații