Kako dimenzionirati otočni solarni sistem 2 kW/12 V v Evropi z GSIKE: 900 W fotonapetostnih panelov, baterija LiFePO4 in izračun kablov za 12 V
Trajna moč 2000 W (2000 VA) · zagonska konica 3000 VA (1,5-kratnik) · čisti sinusni signal 230 V / 50 Hz · baterijsko vodilo 12 V (LiFePO4 12,8 V) · en polnilnik MPPT za sončne celice, 60 A · največja moč fotonapetostnega polja 900 W, zgornja meja Voc 160 V DC · polnilnik AC 80 A / skupni polnilni tok 120 A · vzporedno delovanje ni mogoče · cena 149,99 EUR
Kratek odgovor: dimenzioniranje otočnega sistema 2 kW / 12 V se začne pri dnevni porabi v vatnih urah in nočni obremenitvi, ne pri moči, navedeni v katalogu. Pri 12-voltnem vodilu je najzahtevnejši del baker — pri polni moči 2000 W po baterijskem dovodu teče približno 167 A v idealnih razmerah (179 A pri 93-odstotnem izkoristku), zato so potrebni zelo kratki in zelo debeli kabli. Za evropski avtodom, vrtno pisarno, majhno kočo ali rezervni tokokrog s porabo približno 1 kWh na dan je izračunani sistem sestavljen iz enega baterijskega bloka LiFePO4 12,8 V, 100 Ah (nazivna kapaciteta 1280 Wh, uporabna kapaciteta 1024 Wh pri 80-odstotni globini praznjenja), fotonapetostnega polja z močjo približno 500–750 W, sestavljenega iz treh zaporedno vezanih panelov po 250 W, ter 12-voltnega baterijskega kabla s presekom 70 mm² in dolžino največ 1 m (20–25 mm² le, če sprejmete 3-odstotni padec napetosti). Zgornja meja delovanja enote GSIKE je 2000 W trajne moči z zagonsko konico 3000 VA; oznaka »2,5 KW« v spletni trgovini označuje cenovni razred, ne večje nazivne moči.
Razsmernik GSIKE 2,5 KW, 12 V: specifikacije, cena in oceneNajprej poglejmo dejansko stanje — zakaj sistem 2 kW / 12 V potrebuje zelo debele bakrene kable
Najdražja napaka pri otočni napeljavi nizke napetosti je izbira velikosti komponent na podlagi številke iz prospekta namesto dejanske hkratne obremenitve. Pred vsakim izračunom upoštevajte, da enota GSIKE deluje na vodilu 12 V (fizično gre za baterijski blok LiFePO4 12,8 V s štirimi celicami), ne na 24 V ali 48 V.
Pravilo za izbiro napetosti se ponavlja v vseh vodičih za dimenzioniranje sončnih sistemov: približno 1–2 kW ustreza 12 V, približno 2–4 kW ustreza 24 V, od približno 3–4 kW naprej pa potrebujete 48 V. Pri 2 kW tok v 12 V sistemu že doseže skoraj 170 A, zato je ta razred opisan kot sistem za bivalne kombije, koče in kratke kabelske povezave — nikakor pa ne kot sistem za celotno hišo.
Najprej hitro primerjajte tokove, saj ta podatek usmerja vse nadaljnje izbire. Pri polni izhodni moči 2000 W je tok v 12 V sistemu I = P ÷ V = 2000 W ÷ 12 V = 166.7 A (idealno, brez upoštevanja učinkovitosti). Največja učinkovitost med baterijo in razsmernikom je 93 %, zato mora kabel v resnici prenašati tok na strani baterije v vrednosti I = 2000 W ÷ (12 V × 0.93) = 2000 ÷ 11.16 ≈ 179.0 A. Nazivna zagonska moč je 3000 VA ÷ 2000 W = 1.5×, na voljo pa je le za kratke zagone motorjev, na primer kompresorja hladilnika ali majhne črpalke — ne pa za neprekinjeno kuhanje.
To je realna zgornja meja: tok v 12 V sistemu pri ~179 A pojasni, zakaj ta razred razsmernikov uporablja kable s presekom 70 mm², podobne priključkom za zbiralko, in zahteva, da je baterija nameščena skoraj tik ob razsmerniku. Če vaša sočasna konična poraba redno presega 2000 W, izberite razred razsmernikov za 24 V ali 48 V, ne pa debelejših 12 V kablov pri tej samostojni enoti, ki je ni mogoče povezati vzporedno.
Vseh pet formul se ponovi v vsakem spodnjem koraku. V preglednico lahko vnesete svoje naprave in znova preverite celoten sistem.
1. Dnevna energija [Wh] = moč naprave [W] × ure uporabe na dan [h].
2. Energija baterije [Wh] = nazivna napetost [V] × kapaciteta [Ah].
3. Uporabne Wh = nazivne Wh × globina praznjenja (za LiFePO4 uporabimo 0.8).
4. Nazivna kapaciteta [Ah] = potrebne uporabne Wh ÷ DoD ÷ napetost sistema [V].
5. Presek kabla: A = (2 × enosmerna dolžina [m] × tok [A]) ÷ (κ × ΔV), pri čemer je prevodnost bakra κ = 56 m/(Ω·mm²), ΔV pa dovoljeni padec napetosti v voltih.
Zgornja meja polnjenja s sončno energijo: en polnilnik MPPT je nazivne jakosti 60 A, zato je teoretična moč polnjenja iz sončne energije v 12 V sistem 60 A × 12 V = 720 W (pri vzdrževalni napetosti 13.5 V je ~810 W). Nad to mejo dodatni paneli ne povečajo polnilnega toka — presežna energija gre neposredno v porabnike med opoldanskimi urami. Zato je 900 W absolutna zgornja meja polja, 3 × 250 W (750 W) pa najboljša praktična izbira.
1. korak — Bilanca vatnih ur za bivalni kombi ali vrtno pisarno
Razsmernik z močjo 2 kW in napetostjo 12 V je primeren za porabnike v enem prostoru, mobilno uporabo ali rezervno napajanje: bivalni kombi, vrtno pisarno, majhno kočo, majhen dom, lopo z delavnico ali rezervni tokokrog za nujne porabnike v hiši. Ni primeren za napajanje celotne hiše. Primer v tem vodiču je ~1 kWh/dan — LED-svetila, prenosnik, televizor ali usmerjevalnik, majhen hladilnik s kompresorjem, polnjenje telefona in fotoaparata ter občasna uporaba manjšega gospodinjskega aparata.
Dnevna bilanca porabe (~1 kWh/dan kot referenčna konfiguracija)
| Obremenitev | Moč | Ur/dan | Energija/dan | Opombe |
|---|---|---|---|---|
| LED-osvetlitev (4 × 8 W) | 32 W | 4 h | 128 Wh | Večeri |
| Kompresorski hladilnik (povprečno) | 45 W | 24 h | ~450 Wh | Delovanje v ciklih, ne neprekinjeno; zagonski sunek 3–5× |
| Prenosnik / telefon / usmerjevalnik | 50 W | 5 h | 250 Wh | Potrebuje čisti sinusni val |
| TV / multimedijski predvajalnik | 40 W | 2 h | 80 Wh | Večeri |
| Grelnik vode z LED-prikazovalnikom / mikrovalovna pečica (občasno) | 1100 W | 0.15 h | ~165 Wh | Kratek sunek, blizu meje 2000 W |
| Vodna črpalka / manjše orodje | 300 W | 0.2 h | 60 Wh | Začetni induktivni sunek |
| Razne naprave, ki so vedno vklopljene | 10 W | 10 h | 100 Wh | Stanje pripravljenosti, tipala |
| Skupaj na dan | — | — | ≈ 1000 Wh | ≈ 1 kWh/dan |
Najpomembnejša je noč brez sonca. Po sončnem zahodu sončni paneli prenehajo proizvajati energijo, zato baterija postane edini vir. Pri tem sistemu z 1 kWh nočno porabo (približno 22:00–07:00) večinoma predstavljata hladilnik in elektronika v stanju pripravljenosti — približno 300–400 Wh — zato en sklop 100 Ah s približno 1024 Wh uporabne energije z rezervo zadostuje za eno noč.
Upoštevajte trenutno moč, ne le dnevnega povprečja. Grelnik vode z močjo 1100 W, zagon kompresorja hladilnika in polnilnik prenosnika, ki se vklopijo istočasno, hitro dosežejo mejo 2000 W. Zato lastniki avtodomov grelnik vode uporabljajo izmenično in nikoli ne uporabljajo mikrovalovne pečice in grelnika vode hkrati. Prenapetost 3000 VA (1,5×) je namenjena zagonu motorjev, kot so kompresorji hladilnikov in majhne črpalke, ne pa neprekinjenemu kuhanju.
2. korak — Dimenzioniranje baterije LiFePO4 12,8 V: DoD 80 % in ena noč avtonomije
Inverter GSIKE deluje z baterijskimi sklopi LiFePO4 12,8 V (štirimi zaporedno vezanimi celicami), s komunikacijo BMS prek RS485. Kemija litij-železovega fosfata je zasnovana za 80-odstotno globino praznjenja (80 % DoD) — območje, ki zagotavlja dolgo življenjsko dobo v ciklih. V enem ciklu iz baterijskega sklopa nikoli ne porabite več kot 80 % energije.
Osnovni primer — 1 kWh/dan, ena noč avtonomije
1. Potrebna uporabna energija ≈ 1000 Wh za eno noč (hladilnik in naprave v stanju pripravljenosti delujejo vso noč).
2. Nazivna kapaciteta pri DoD 0.8 = 1000 Wh ÷ 0.8 = 1250 Wh nazivne energije. Ker je uporabnih le 80 %, mora biti vgrajena nazivna energija večja od ciljne uporabne energije.
3. Pretvorba v amperske ure na 12,8 V vodilu = 1250 Wh ÷ 12,8 V ≈ 97.7 Ah.
4. Praktična izbira = en baterijski sklop LiFePO4 12,8 V 100 Ah = 1280 Wh nazivne energije, 1024 Wh uporabne energije pri 80-odstotnem DoD. Ta en sklop zagotavlja načrtovanih 1000 Wh uporabne energije in majhno zimsko rezervo.
Kako dolgo v resnici zdrži baterijski sklop 12,8 V 100 Ah?
| Poraba na 230 V vtičnici | Tok na strani baterije pri 12 V (pri 93 %) | Čas delovanja pri 1024 Wh uporabne energije | Opomba |
|---|---|---|---|
| 200 W (prenosnik + luči + usmerjevalnik) | ≈ 18 A | ≈ 4.7 h | Udobna obremenitev za ves večer |
| 500 W (TV + hladilnik v ciklu delovanja + prenosnik) | ≈ 45 A | ≈ 1.9 h | Običajna večerna konična obremenitev |
| 1000 W (polovica nazivne moči inverterja) | ≈ 90 A | ≈ 0.95 h (~57 min) | Kratkotrajna, izmenična uporaba |
| 2000 W (polna nazivna moč, teoretično) | ≈ 179 A | ≈ 0.48 h (~29 min) | Le kratki sunki; 1 h pri 2000 W zahteva ~167 Ah |
Dve referenčni postavitvi za dejanske naprave:
| Izvedba | Baterija | Nazivna energija | Uporabna energija pri DoD 80% | Avtonomija |
|---|---|---|---|---|
| Avtodom / vrtna pisarna (~1 kWh/dan) | 1 × 12.8 V 100 Ah | 1280 Wh | 1024 Wh | 1 sončen dan + 1 kratka noč |
| Majhna koča / rezervno napajanje (~2 kWh/dan) | 2 × 12.8 V 100 Ah vzporedno | 2560 Wh | 2048 Wh | 1–2 noči, hladilnik + črpalka + luči |
Preverjanje stopnje polnjenja: polnilnik MPPT z 60 A pri baterijskem sklopu 100 Ah zagotavlja stopnjo 0.6C, pri paru 200 Ah pa 0.30C. Obe sta ustrezni stopnji za LiFePO4 — baterijski sklop 12 V z zmogljivostjo 100–200 Ah je prava izbira za ta razsmernik, zato ne izberite manj kot ~100 Ah. Baterijske sklope povežite vzporedno (napetost vodila mora ostati 12.8 V), uporabite kable enake dolžine, da se tok enakomerno porazdeli, in pustite priključen vod BMS RS485, da lahko razsmernik odčitava stanje napolnjenosti in temperaturne omejitve.
3. korak — izbira velikosti fotovoltaičnega polja: meja 900 W, idealna izbira 3 × 250 W, en MPPT
Ta naprava ima en solarni polnilnik MPPT (en sledilni kanal, polnjenje 60 A, vhod 50 A), ne pa dveh regulatorjev MPPT. Vhodno napetostno območje fotovoltaičnih panelov je delovno območje MPPT 30–160 V DC, največja napetost odprtega tokokroga 160 V DC, najvišja dovoljena moč polja pa je 900 W. To je največja moč panelov, ne ciljna moč. (Nekatera splošna marketinška besedila namigujejo na precej zmogljivejši kanal 500 V / 120 A, vendar se priročnik GSK-2KW-12V-WIFI na povezavi, slika s specifikacijami in uradna tabela za izbiro fotovoltaičnih panelov ujemajo glede vrednosti 900 W, 160 V in 60 A — načrtujte glede na te vrednosti.)
V večjem delu Evrope je celoletno povprečje efektivnih ur največjega sončnega obsevanja (PSH) približno 3.0 ure na dan — na skrajnem severu manj, v Sredozemlju več. Upoštevajte faktor zmanjšanja približno 0.75 zaradi izgub zaradi temperature, prahu, regulatorja MPPT in ožičenja.
Izračunani primer — fotovoltaika za 1 kWh/dan
Zahtevana moč v Wp = dnevni Wh ÷ (PSH × faktor zmanjšanja) = 1000 Wh ÷ (3.0 × 0.75) = 1000 ÷ 2.25 ≈ 444 Wp. Za zimsko rezervo namestite nekoliko več, zato načrtujte ~500–750 Wp — kar je udobno pod najvišjo mejo 900 W.
Zakaj se v baterijo steka le ~750 W, čeprav imajo paneli moč 900 W
Pri 900 W ÷ 12 V ≈ 75 A bi po izračunu steklo, vendar je stopnja solarnega polnjenja omejena na 60 A. Nad 60 A presežna fotovoltaična energija preprosto napaja opoldanske porabnike ali se absorbira; baterije ne polni hitreje. Zato je praktičen niz ~750 W = trije moduli po 250 W, natanko kot v primeru v uradni tabeli za izbiro fotovoltaičnih panelov: vsak panel z močjo 250 W deluje pri Vmpp ~36 V / Impp ~8.3 A / Voc ~40 V, zato trije zaporedno vezani zagotavljajo delovno napetost ~108 V (znotraj razpona 30–160 V) in Voc ~120 V (varno pod hladno mejo 160 V).
| Scenarij | Dnevna poraba | Teoretični Wp = poraba ÷ (3.0 × 0.75) | Praktična izvedba |
|---|---|---|---|
| Kamp prikolica / vrtna pisarna | 1 kWh/dan | 444 Wp | 500–750 Wp (2–3×250 W) |
| Majhna koča / rezervno napajanje | 2 kWh/dan | 889 Wp | ~900 Wp (3×300 W) — na zgornji meji PV |
| Zgornja meja sistema | — | Največ 900 W panelov (en MPPT) | 900 ÷ 250 W ≈ 3 moduli; napetost Voc niza naj bo < 160 V |
Preverjanje napetosti niza: zimska napetost odprtega tokokroga mora ostati pod 160 V. Pri tipičnem temperaturnem koeficientu Voc −0.30 %/°C in temperaturi strehe −10 °C pri napetosti Voc niza upoštevajte faktor za mraz ×1.10. Trije paneli z močjo 250 W in hladno napetostjo 120 V dosežejo približno 132 V — varno. Na tej napravi ne vežite štirih panelov zaporedno, saj lahko hladna napetost Voc preseže 160 V in MPPT se ne bo zagnal.
V osrednji Evropi 1 kWp v enem letu proizvede približno 850–1050 kWh (okvirno). Sistem z močjo 750 Wp proizvede približno 650–780 kWh na leto, poleti v povprečju ~1.8–2.1 kWh na dan, sredi zime pa precej manj — zato sta rezerva pri 80 % DoD in vhod AC z močjo 80 A (omrežje ali generator) tako pomembna v oblačnih tednih.
4. korak — Presek 12-voltnega kabla do baterije: 70 mm² pri 1 m / 1 %, 20–25 mm² pri 3 %
Pri polni izhodni moči 2000 W je tok na 12-voltnem vodilu v idealnih razmerah 166.7 A, pri 93-odstotnem izkoristku pa 179.0 A. Pri 12 V je dovoljen padec napetosti zelo majhen: 1 % od 12 V = 0.12 V, tudi bolj ohlapen 3-odstotni padec = 0.36 V. Ob upoštevanju prevodnosti bakra κ = 56 m/(Ω·mm²) je najmanjši presek A = (2 × L × I) ÷ (κ × ΔV), pri čemer faktor 2 upošteva tok, ki teče naprej in nazaj po pozitivnem in negativnem vodniku. Poleg tega je dodana 20-odstotna konstrukcijska rezerva zaradi temperature in staranja.
| Primer | Izračun | Teoretični A (×1.2) | Izberite baker |
|---|---|---|---|
| 1 m enosmerno, 1-odstotni padec (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 enosmerno, 1-odstotni padec, 179.0 A (pri 93 %) | (2 × 1 × 179.0) ÷ (56 × 0.12) = 358 ÷ 6.72 | 53.3 → ×1.2 = 63.9 mm² | 70 mm² |
| 1 m enosmerno, 3-odstotni padec (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 (samo če je 3-odstotni padec sprejemljiv) |
Preprosto povedano: če je baterija ob razsmerniku (enosmerna dolžina kabla je 1 m), je za največ 1 % padca napetosti pri polni obremenitvi potreben bakren kabel s presekom 70 mm² — debel kot zbiralka. Če vam ustreza 3-odstotni padec napetosti na sponkah (nekoliko toplejši kabel in manjši padec napetosti pri razsmerniku), zadostuje presek 20–25 mm². To je najpomembnejše pravilo pri napeljavi 12-voltnega vodila: kabel do baterije naj bo čim krajši. Vsak dodaten meter zahteva bodisi precej debelejši baker bodisi precej večji padec napetosti.
Dimenzioniranje varovalke: glavno enosmerno varovalko namestite čim bližje pozitivnemu polu baterije, v zaprto ohišje. Splošno pravilo je 1.25 × največji tok v vodu. Pri toku 179.0 A pri polni obremenitvi to znaša ≈ 224 A, zato je običajna izbira 225–250 A enosmerna varovalka ali odklopnik (z ustreznim enosmernim ločilnim stikalom). Bakrene obročne kabelske čevlje stisnite z ustreznim orodjem — brez vmesnih konektorjev — saj pri 179 A na 12-voltnem vodilu vsak zrahljan spoj postane vroča točka in nevarnost požara.
5. korak — poštena primerjava: 12 V ali prehod na 24 V oziroma 48 V
Vsak preudaren monter se vpraša: »Ali res želim 12 V ali naj raje preidem na 24 V?« Odgovor je povsem odvisen od vaše sočasne porabe energije in dolžine kablov. Pri enaki izhodni moči 2000 W je tok obratno sorazmeren z napetostjo, zato 12-voltno vodilo porablja približno dvakrat toliko toka kot 24-voltno in štirikrat toliko kot 48-voltno.
| Napetost vodila | Idealni tok pri 2000 W | Dejanski tok pri 93% | Kabel za 1 m / 1 % padca | Najprimernejše za |
|---|---|---|---|---|
| 12 V (ta enota GSIKE) | 166.7 A | 179.0 A | ~70 mm² (20–25 mm² pri 3%) | Avtodom, koča, vrtna pisarna, osnovno rezervno napajanje, kratki kabli |
| 24 V (naslednji višji razred) | 83.3 A | ~89.6 A | ~16–25 mm² | 2–3 kW, daljši kabli, majhen dom |
| 48 V (velik razred) | 41.7 A | ~44.8 A | ~6–10 mm² | 3 kW+ za celo hišo, dolgi kabli |
Izberite 12 V, če vaša sočasna obremenitev ostaja pod ~2 kW, je lahko baterija od razsmernika oddaljena največ 1–2 m, želite najcenejšo 230-voltno vtičnico za kombi ali lopo in že imate 12-voltne baterije za prosti čas. Preidite na 24 V ali 48 V, če vaša največja obremenitev pogosto presega 2 kW, je prostor za baterijo več metrov oddaljen od porabnikov ali želite udobje, ki ga ponuja napajanje celotne hiše. Enota GSIKE 12 V je namenoma kompaktna (358 × 295 × 105.5 mm, 6.0 kg) za uporabo znotraj omejitev kratkih kablov, za mobilno uporabo in rezervno napajanje — ni primerna za napajanje celotne hiše.
Pošteno o omejitvah, ki jih morate upoštevati. Ta enota deluje samo samostojno — ni je mogoče povezovati vzporedno ali zlagati. Neprekinjena izhodna moč je omejena na 2000 W (sunek 3000 VA je dovoljen le za kratkotrajni zagon motorjev). Deluje z enim kanalom MPPT. Nima oznake IP, temveč le snemljiv protiprašni pokrov, zato jo namestite v notranjosti, v kombiju ali na zaščitenem mestu. Podpora prek klepeta je v angleščini, spremljanje prek WiFi pa je na voljo kot dodatna zunanja oprema.
Celoten sistem za ~1 kWh / 1 noč po izračunu
Primer sistema za avtodom ali vrtno pisarno: en razsmernik GSIKE 2.5KW 12 V (nazivna trajna moč 2000 W, zagonska moč 3000 VA); en baterijski blok LiFePO4 z napetostjo 12,8 V in kapaciteto 100 Ah (nominalno 1280 Wh, uporabno 1024 Wh); trije paneli z močjo 250 W, vezani zaporedno = približno 750 Wp na enem MPPT (znotraj omejitve 900 W); baterijski kabel s presekom 70 mm², dolg največ 1 m v eno smer (20–25 mm², če sprejmete 3-odstotni padec napetosti), z varovalko 225–250 A DC blizu baterije; odklopnik 16 A za napajalni vod AC; ter vhod 80 A AC, namenjen dopolnilnemu polnjenju v oblačnih tednih iz priključka v kampu ali manjšega generatorja.
Razsmernik stane 149,99 EUR, pošiljanje v 15 evropskih držav je brezplačno (obdelava naročila traja 1–3 dni, dostava pa 2–7 dni), vračilo pa je mogoče v 30 dneh. Primerljiv baterijski blok LiFePO4 z napetostjo 12,8 V in kapaciteto 100 Ah stane dodatnih približno 130–180 EUR, zato celoten začetni sistem za približno 1 kWh stane okoli 300–360 EUR, brez panelov in kablov.
Ključna ugotovitev — 12-voltno stran ohranite v mejah: kratki vodi, debel baker, majhen sklop panelov
Bistvo je, da pri sistemu 2 kW / 12 V baterijo prilagodite porabi v eni noči, panele dnevni porabi energije, padec napetosti pa zmanjšate z uporabo kabla, ki je skoraj povsem brez odvečnih dolžin. Pri porabi približno 1 kWh/dan to pomeni en baterijski blok LiFePO4 z napetostjo 12,8 V in kapaciteto 100 Ah (nominalno 1280 Wh, uporabno 1024 Wh pri 80-odstotni globini praznjenja), sklop s približno 750 Wp, sestavljen iz treh panelov z močjo 250 W (glede na izračun 444 Wp in znotraj omejitve 900 W) ter baterijski kabel s presekom 70 mm² pri dolžini 1 m in 1-odstotnem padcu napetosti (20–25 mm² pri 3-odstotnem padcu), poleg tega pa še varovalko 225–250 A DC. Upoštevajte stroge omejitve: 2000 W trajne moči, 3000 VA zagonske moči (1,5×), en MPPT, največ 900 W PV, brez vzporedne vezave — in ne pozabite, da je pri 12 V tok približno dvakrat večji kot pri 24 V, zato so takšni sistemi zasnovani za kratke, debele bakrene kable in majhno dnevno porabo.
Pogosta vprašanja
Kolikšno kapaciteto baterije v Ah potrebujem za enourno napajanje 12-voltnega razsmernika z močjo 2000 W?
Pri polni moči 2000 W odjem na 12-voltni strani znaša idealno 2000 ÷ 12 = 166,7 A, pri 93-odstotnem izkoristku razsmernika na strani baterije pa 2000 ÷ (12 × 0,93) = 179,0 A. Za enourno delovanje razsmernika s polno izhodno močjo je torej potrebnih približno 167 Ah pri 12 V — v praksi pa približno 179 Ah, če upoštevamo izkoristek. Za 80-odstotno globino praznjenja je treba to vrednost deliti z 0,8. Baterijski blok s kapaciteto 100 Ah zato pri polni moči 2000 W zadostuje le za približno pol ure; za eno uro pri polni obremenitvi potrebujete blok s kapaciteto 200 Ah (dve bateriji z napetostjo 12,8 V in kapaciteto 100 Ah, vezani vzporedno).
Kako dolgo bo baterija LiFePO4 z napetostjo 12,8 V in kapaciteto 100 Ah napajala razsmernik z močjo 2000 W?
Baterijski blok z napetostjo 12,8 V in kapaciteto 100 Ah shrani nominalno 12,8 × 100 = 1280 Wh, od tega pa je varno uporabnih 80 % (1024 Wh). Pri večerni porabi 200 W (prenosnik, luči, usmerjevalnik) to zadostuje za približno 4,7 ure; pri 500 W približno 1,9 ure; pri 1000 W pa približno 57 minut. Pri polni nazivni moči 2000 W zdrži le približno 29 minut, saj je 2000 W največja trajna moč, baterijski blok s kapaciteto 100 Ah pa je primeren za avtodom ali kočo, ne pa za dolgotrajno delovanje pri polni moči.
Kakšen presek 12-voltnega akumulatorskega kabla potrebujem za razsmernik z močjo 2000 W, če je dolg 1 meter?
Tok pri polni obremenitvi je idealno 166,7 A oziroma 179,0 A pri 93-odstotnem izkoristku. Z uporabo formule A = (2 × L × I) ÷ (κ × ΔV) in za baker κ = 56: pri enosmerni dolžini 1 m ter strogi omejitvi padca napetosti na 1 % (0,12 V) potrebujete presek 49,6 mm² pri 166,7 A (53,3 mm² pri 179,0 A); z 1,2-kratno varnostno rezervo to pomeni 59,6–63,9 mm², zato izberite 70 mm². Če sprejmete 3-odstotni padec napetosti (0,36 V), se potrebni presek zmanjša na 16,5 mm², zadostoval pa bo kabel s presekom 20–25 mm². V vsakem primeru naj bo kabel čim krajši.
Zakaj razsmernik 12 V 2 kW potrebuje tako debel kabel (70 mm²)?
Ker je pri 12 V tok za 2000 W zelo velik: idealno 166,7 A oziroma 179,0 A pri 93-odstotnem izkoristku. Po Ohmovem zakonu že zelo majhna upornost pri takem toku povzroči velik padec napetosti in segrevanje kabla. Da padec napetosti omejite na samo 1 % (0,12 V) na razdalji 1 m, mora biti presek bakrenega vodnika po upoštevanju rezerve približno 60–64 mm² - zato izberite 70 mm². To je glavna kompromisna lastnost 12-voltnega sistema: debel in drag kabel, vendar le, če je akumulator tik ob razsmerniku.
Kakšna je največja velikost fotonapetostnega polja za razsmernik GSIKE 12 V 2 kW?
En sam regulator MPPT sprejme največ 900 W panelov, največja napetost odprtega tokokroga pa je 160 V DC; delovno območje je 30–160 V. Polnilni tok iz sončne energije je omejen na 60 A (vhodni tok 50 A). Uradni primer izbire panelov predvideva tri zaporedno vezane panele po 250 W (750 W, delovna napetost ~108 V, Voc ~120 V), kar je najprimernejša praktična konfiguracija - dodatni paneli nad ~750–900 W akumulatorja ne bodo polnili hitreje, ker tok omejuje stopnja z omejitvijo 60 A.
Zakaj je dejanska moč solarnega polja le 750 W, če je največja moč 900 W?
Surovih 900 W ÷ 12 V bi pomenilo približno 75 A, vendar je solarni regulator omejen na 60 A. Nad 60 A presežna moč fotonapetostnih panelov ne poveča polnjenja akumulatorja - napaja le opremo, ki jo uporabljate sredi dneva. Zato je 900 W zgornja meja strojne opreme na strani panelov, medtem ko je konfiguracija 3 × 250 W = 750 W ustreznejša za regulator in ne pomeni neizkoriščene moči panelov. Pri 60 A × 12 V znaša teoretična moč solarnega polnjenja 720 W (približno 810 W pri vzdrževalni napetosti 13,5 V).
Kakšna nazivna vrednost enosmerne varovalke ščiti 12-voltni dovod akumulatorja za 2 kW?
Varovalko namestite čim bližje pozitivnemu polu akumulatorja, v zatesnjeno ohišje. Izberite takšno z nazivnim tokom približno 1,25-kratnika največjega toka v vodu: 1,25 × 179,0 A ≈ 224 A, zato je običajna izbira 225–250 A enosmerna varovalka ali odklopnik z ustreznim enosmernim ločilnim stikalom. Uporabite pravilno stisnjene bakrene kabelske čevlje in se izogibajte vmesnim priključkom, saj se lahko slab spoj pri toku 179 A v 12-voltnem sistemu zelo hitro pregreje.
Ali naj za 2 kW sistem v avtodomu izberem 12 V ali raje 24 V?
Ostanite pri 12 V, če je vaša največja obremenitev manjša od približno 2 kW, je baterija od inverterja oddaljena največ 1–2 m in že imate 12-voltne bivalne baterije. Preidite na 24 V, če se največja obremenitev približuje 2 kW ali jo presega oziroma če je prostor z baterijo več metrov oddaljen od porabnikov. Pri 2000 W 24-voltno vodilo prevaja le približno 89,6 A (približno polovico od 179 A pri 12 V), zato je mogoče presek kabla zmanjšati s 70 mm² na približno 16–25 mm² in napeljati daljše vode.
Koliko vatnih ur na dan dejansko porabita avtodom ali vrtna pisarna?
Kompakten avtodom ali izolirana vrtna pisarna z LED-svetili, prenosnikom, televizorjem ali usmerjevalnikom, majhnim hladilnikom s kompresorjem in polnjenjem telefona običajno porabi 0,8–1,5 kWh na dan. V tem primeru izračun temelji na približno 1000 Wh: hladilnik približno 450 Wh, razsvetljava 128 Wh, prenosnik/usmerjevalnik 250 Wh, televizor 80 Wh, občasni grelnik vode ali mikrovalovna pečica približno 165 Wh, črpalka 60 Wh in stanje pripravljenosti 100 Wh. Sestavite svoj seznam tako, da moč vsake naprave pomnožite s številom ur uporabe.
Zakaj je tok inverterja 12 V 167 A, tok za kabel pa 179 A?
Vrednost 166,7 A je idealni tok: 2000 W ÷ 12 V. Vrednost 179,0 A je dejanski tok, ki ga mora zagotavljati baterija, saj inverter pri pretvorbi enosmernega toka v izmenični tok 230 V izgubi približno 7 % (93-odstotni izkoristek med baterijo in inverterjem). Za zagotavljanje 2000 W na vtičnici mora baterija dejansko dovajati 2000 ÷ (12 × 0,93) ≈ 179 A. Pri dimenzioniranju kabla in varovalke upoštevajte višjo vrednost 179 A, ne idealnih 167 A.
Viri in podatki, uporabljeni pri izračunih
Spodnje številke so parametri in viri podatkov, uporabljeni pri izračunih. Vrednosti porabe in podnebni podatki so okvirno povprečje za 15 držav dostave v Evropi.
• Stran izdelka GSIKE 2.5KW 12 V in povezana navodila za GSK-2KW-12V-WIFI (neprekinjena moč 2000 W, kratkotrajna moč 3000 VA, en MPPT 60 A, največja moč PV 900 W, Voc 160 V, delovno območje 30–160 V, polnjenje z izmeničnim tokom 80 A / skupno 120 A, cena 149,99 EUR): gesike.com.
• Evropski standard za enofazno napajanje 230 V / 50 Hz (EN 50160) in okvirni izplen PV v Evropi 850–1050 kWh na kWp na leto; povprečno približno 3,0 ure najmočnejšega sonca na dan skozi vse leto.
• Prevodnost bakra κ = 56 m/(Ω·mm²) in formula za padec napetosti A = (2·L·I) ÷ (κ·ΔV); preverjeno glede na objavljena priporočila za dimenzioniranje kablov za enosmerni tok, po katerih je pri moči nad približno 2–3 kW primernejše vodilo 24 V, pri moči pod približno 2 kW pa 12 V.
• Kemija LiFePO4, zasnovana za 80-odstotno globino praznjenja in dolgo življenjsko dobo; nazivna napetost bloka 12,8 V (4S), napetost vzdrževalnega polnjenja 13,5 V, zaščita pred prenapolnjenostjo pri 14,1 V.
Vodniki in primerjave
Pred nakupom se pozanimajte podrobneje:
