Kako dimenzionirati otočni solarni sistem 6,2 kW/48 V v Evropi z GSIKE: izračuni fotonapetostnih panelov, baterije LiFePO4 in 48-voltnih kablov
Neprekinjena moč 6200 W (6200 VA) · prenapetostna moč 12400 VA (2,0×) · čisti sinusni signal 230 V / 50 Hz · 48-voltno baterijsko vodilo (LiFePO4 51,2 V) · en regulator polnjenja MPPT 120 A · fotonapetostni vhod 60–500 V DC, paneli do 6500 W · polnilnik za izmenični tok 80 A / skupni polnilni tok 120 A · brez možnosti vzporedne vezave · ~39,9 % popusta, cena 309,99 EUR
Kratek odgovor: pri dimenzioniranju otočnega sistema z močjo 6,2 kW in napetostjo 48 V izhajajte iz dnevne porabe v vatnih urah in nočne obremenitve, ne pa iz nazivne moči v katalogu. Za evropsko družinsko hišo, manjšo kmetijo ali večjo počitniško hišo, ki porabi približno 10 kWh na dan in želi dva dni avtonomije, je izračunani rezultat 48-voltna baterijska banka LiFePO4 s kapaciteto približno 520,8 Ah pri osnovi 48 V (488,3 Ah pri dejanski nazivni napetosti 51,2 V za LiFePO4), fotonapetostni niz z močjo približno 3,81 kWp, zaokrožen na ~4 kWp z 12–14 standardnimi paneli moči 450–550 W, ter 48-voltni bakreni baterijski kabli preseka 25 mm² pri dolžini 2 m / 1-odstotnem padcu napetosti ali 16 mm² pri dolžini 5 m / 3-odstotnem padcu napetosti (25 mm² za rezervo pri največjem izkoristnem toku). Razsmernik GSIKE z močjo 6,2 kW in napetostjo 48 V omejuje neprekinjeno izhodno moč na 6200 W, prenapetostno pa na 12400 VA; ti omejitvi sta strogi in ju ne morete preseči z dodajanjem panelov.
Razsmernik GSIKE 6,2 kW 48 V: specifikacije, cena in oceneNajprej izbira napetosti — zakaj sistem z močjo 6,2 kW uporablja 48 V in ne 24 V
Najdražja napaka pri namestitvi sistema zunaj omrežja je izbira komponent glede na podatek iz brošure namesto glede na dejansko hkratno obremenitev. Pred vsakim izračunom upoštevajte, da enota GSIKE deluje z 48-voltnim vodilom (fizično gre za blok LiFePO4 z napetostjo 51,2 V in 16 celicami), ne pa z 12 V ali 24 V.
Pravilo za izbiro napetosti se ponavlja v vseh vodnikih za dimenzioniranje solarnih sistemov: približno 1–2 kW ustreza 12 V, približno 2–4 kW ustreza 24 V, pri približno 6 kW in več pa potrebujete 48 V. Pri 6,2 kW bi 24-voltno vodilo prevajalo skoraj 350 A, za kar bi potrebovali zbiralke, debele kot vodovodne cevi, in bakrene kable preseka 70 mm². Pri 48-voltnem vodilu se tok približno prepolovi, kar je glavni tehnični razlog, da ta razred sistemov uporablja 48 V.
Za hitro primerjavo: pri polni izhodni moči 6200 W znaša tok na 48-V vodilu I = P ÷ V = 6200 W ÷ 48 V = 129,2 A (idealno, brez upoštevanja izkoristka). Pri 24-V vodilu bi pri enaki moči znašal 6200 ÷ 24 = 258,3 A – skoraj natanko dvakrat toliko. Če se tok prepolovi, se prepolovi potreben presek kabla in tudi toplota, izgubljena v napajalnem vodu.
To je tudi dejanska zgornja meja: zato je 6,2-kW sistem pri približno 137 A na 48-V vodilu dovolj zmogljiv, ene same 48-V enote pa ni mogoče vezati vzporedno. Če vaša sočasna konična obremenitev večkrat preseže 6200 W, je prava rešitev razred razsmernikov z večjo močjo ali model, ki podpira vzporedno vezavo, ne pa debelejši 48-V kabli pri tej enoti.
V spodnjih korakih se ponavlja istih pet formul. Vnesete lahko svoje naprave in celoten sistem znova preverite v preglednici.
1. Dnevna energija [Wh] = moč naprave [W] × ure uporabe na dan [h].
2. Energija baterije [Wh] = nazivna napetost [V] × kapaciteta [Ah].
3. Uporabna energija v Wh = nazivna energija v Wh × globina praznjenja (za LiFePO4 uporabimo 0,8).
4. Nazivna kapaciteta [Ah] = dnevna poraba v Wh × število noči avtonomije ÷ DoD ÷ napetost vodila [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 moči 120 A, zato znaša teoretična moč polnjenja s sončno energijo 120 A × 48 V = 5760 W (pri vzdrževalni napetosti 54 V je približno 6480 W). Nad to mejo dodatni paneli ne povečajo polnilnega toka – presežna energija se neposredno porablja za opoldanske porabnike.
1. korak — Bilanca vatnih ur za evropsko gospodinjstvo
Evropsko gospodinjstvo, večja počitniška hiša, manjša delovna kmetija ali domača pisarna brez električnega ogrevanja celotne hiše običajno porabi 8–12 kWh na dan. Primer v tem vodniku temelji na 10 kWh/dan – hladilniku z zamrzovalnikom in zamrzovalni skrinji, LED-osvetlitvi, pralnem in pomivalnem stroju, elektroniki, občasni uporabi grelnika vode ali mikrovalovne pečice, vodni črpalki ter pripravi enega kuhanega obroka na dan.
Dnevna bilanca porabe (referenčna postavitev za 10 kWh/dan)
| Porabnik | Moč | Ure na dan | Energija na dan | Opombe |
|---|---|---|---|---|
| LED-osvetlitev (12 × 9 W) | 108 W | 5 h | 540 Wh | Večeri |
| Hladilnik z zamrzovalnikom (povprečje) | 120 W | 24 h | 2880 Wh | Kompresor, 3–5-kratni zagonski sunek |
| Zamrzovalna skrinja (povprečje) | 90 W | 24 h | 2160 Wh | Tudi deluje ciklično, ne neprekinjeno |
| Pralni stroj | 500 W | 1 h | 500 Wh | Grelni element, dnevna uporaba |
| Pomivalni stroj | 450 W | 1 h | 450 Wh | Deluje ob sončnem opoldnevu |
| Elektronika: usmerjevalnik, televizor, prenosniki, polnilniki | 110 W | 6 h | 660 Wh | Potrebuje čisti sinusni signal |
| Grelnik vode / mikrovalovna pečica (občasno) | 1200 W | 0.5 h | 600 Wh | Kratki sunki velike moči |
| Tlačna / vodna črpalka | 500 W | 0.4 h | 200 Wh | Induktivni zagonski sunek |
| Kuhalna plošča / pečica (en obrok) | 1800 W | 0.8 h | 1440 Wh | Poraba čez dan |
| Razni telefoni in manjše naprave | 35 W | 10 h | 350 Wh | Vedno vključeno |
| Dnevna skupna poraba | — | — | ≈ 9780 Wh | ≈ 10 kWh/dan |
Pomembno je število noči brez sonca. Po sončnem zahodu fotonapetostni sistem preneha proizvajati elektriko in baterija postane edini vir energije. Pri tej 10-kWh postavitvi znaša nočna poraba (približno od 19.00 do 7.00) okoli 3,5–5 kWh – večino porabita dva zamrzovalnika in hladilnik, nekaj pa tudi elektronika v stanju pripravljenosti.
Upoštevajte trenutno moč, ne le povprečne dnevne porabe. Grelnik vode z močjo 1200 W, kuhalna plošča z močjo 1800 W in zagon kompresorja hladilnika v istem trenutku hitro dosežejo mejo 6200 W. Zato lastniki sistemov brez priklopa na omrežje kuhanje časovno razporedijo in grelnika vode nikoli ne uporabljajo hkrati s pečico. Prenapetostna moč 12400 VA (2,0×) je namenjena zagonu motorjev, na primer kompresorskih črpalk in motorjev hladilnikov, ne pa neprekinjeni obremenitvi zaradi kuhanja.
2. korak - izbira velikosti baterije LiFePO4: globina praznjenja 80 % in avtonomija za dve noči
Razsmernik GSIKE deluje z baterijskimi bloki LiFePO4 48 V (fizično 51,2 V), s komunikacijo z BMS prek RS485. Kemija litijevega železovega fosfata je zasnovana za globino praznjenja 80 % - območje, pri katerem zagotavlja dolgo življenjsko dobo v ciklih. V enem ciklu iz nazivnega bloka nikoli ne porabite več kot 80 % energije.
Izračunani primer - 10 kWh/dan, avtonomija za dve noči
1. Potrebna uporabna energija = 10 kWh × 2 noči = 20 kWh uporabne energije. Za dve noči mora baterijski sklop zdržati en cel dan brez sonca in nato še nočno porabo.
2. Nazivna kapaciteta pri globini praznjenja 0,8 = 20 kWh ÷ 0,8 = 25 kWh nazivne energije. Ker je uporabnih le 80 %, mora biti vgrajena nazivna energija večja od ciljne uporabne energije.
3. Pretvorba v amperske ure pri napetosti vodila 48 V = 25 000 Wh ÷ 48 V ≈ 520,8 Ah.
4. Pri dejanski nazivni napetosti LiFePO4 51,2 V = 25 000 Wh ÷ 51,2 V ≈ 488,3 Ah. Navedena je uporabljena napetost: vrednost 520,8 Ah v naslovu je izračunana pri zaokroženi oznaki 48 V; dejanski sklop LiFePO4 pri 51,2 V vsebuje enakih 25 kWh v približno 488,3 Ah. Pri nakupu preverite nazivno napetost baterijskega sklopa na oznaki in pri izračunu uporabite to vrednost.
Kako je to videti pri dejanskih vzporedno povezanih regalnih modulih
| Izvedba | Konfiguracija regalnih modulov | Nazivna energija | Uporabna energija pri globini praznjenja 80 % | Avtonomija |
|---|---|---|---|---|
| Najmanj (1 noč) | 2 × 51,2 V 100 Ah | ≈ 10,2 kWh | ≈ 8,2 kWh | ≈ 1 sončen dan + 1 kratka noč |
| Referenčna konfiguracija (2 noči) | 3 × 51,2 V 200 Ah (= 600 Ah) | ≈ 30,7 kWh | ≈ 24,6 kWh | 2 noči pri porabi 10 kWh/dan, z rezervo za zimo |
| Koča z majhno porabo (6 kWh, 1 noč) | 1 × 51,2 V 200 Ah | ≈ 10,2 kWh | ≈ 8,2 kWh | Samo za nujne primere / kočo |
Za referenčno izvedbo z 10 kWh je praktična konfiguracija trije regalni moduli LiFePO4 51,2 V 200 Ah, povezani vzporedno: približno 600 Ah in 30,7 kWh nazivne energije oziroma približno 24,6 kWh uporabne energije. To z rezervo zadošča za načrtovani cilj 20 kWh uporabne energije, tudi v kratkih zimskih dneh.
Regalne module povežite vzporedno, nikoli zaporedno - napetost vodila mora ostati 48 V. Do vsakega modula napeljite kable enake dolžine, da se tok enakomerno porazdeli, kabel BMS RS485 pa naj ostane priključen, da lahko razsmernik odčitava stanje napolnjenosti, temperaturo in omejitve toka. Razsmernik prek RS485 samodejno prepozna običajne profile BMS Pylon/litijevih baterij, speči blok LiFePO4 pa lahko aktivira s fotonapetostnimi moduli ali prek vhoda za izmenični tok.
Preverjanje polnilnega toka: polnilnik MPPT s tokom 120 A pri baterijskem sklopu 600 Ah pomeni zmeren tok 0,20 C; pri sklopu 400 Ah pa 0,30 C. Oboje sta ustrezna polnilna toka za LiFePO4 - 120-A-polnilna stopnja je povsem primerna za 48-V sklop kapacitete 400–600 Ah, za ta razsmernik pa ne kupujte sklopa, manjšega od ~200 Ah.
3. korak — Dimenzioniranje polja PV: kWp glede na dnevno porabo z enim MPPT
Ta naprava ima en solarni polnilnik MPPT (en kanal sledilnika, 120 A, vhod 1×27 A), ne dveh MPPT. Vhodno območje PV je PV 60–500 V DC (delovno območje MPPT 30–500 V DC), največji Voc 500 V DC, inženirska meja pa dovoljuje do 6500 W panelov na strani polja. To je največja dovoljena moč panelov, ne cilj. (V nekaterih tržnih gradivih je omenjenih 9000 W, vendar se priročnik, infografika in tabela izbire PV sistemov vsi strinjajo glede 6500 W — načrtujte za 6500 W.)
V večjem delu Evrope je celoletno povprečje efektivnih ur najmočnejšega sonca (PSH) približno 3.0–3.5 ure na dan — manj na skrajnem severu, več v Sredozemlju. Upoštevajte faktor zmanjšanja približno 0.75 zaradi temperature, prahu ter izgub v MPPT in ožičenju.
Izhodiščni primer — PV za 10 kWh/dan
Potrebni kWp = dnevni Wh ÷ (PSH × faktor zmanjšanja) = 10000 Wh ÷ (3.5 × 0.75) = 10 ÷ 2.625 ≈ 3.81 kWp. Za zimsko rezervo sistem nekoliko povečajte, zato načrtujte ~4 kWp — na primer osem panelov z močjo 500 W ali deset do dvanajst panelov z močjo 400 W.
Število panelov glede na trdo omejitev polja 6500 W
| Scenarij | Dnevna poraba | Teoretični kWp = poraba ÷ (3.5 × 0.75) | Praktična izvedba |
|---|---|---|---|
| Preprosta koča / lopa | 6 kWh/dan | 2.29 kWp | 2.5–3 kWp |
| Značilno družinsko gospodinjstvo | 10 kWh/dan | 3.81 kWp | ~4 kWp (8×500 W) |
| Zaposleno gospodinjstvo / domača pisarna | 12 kWh/dan | 4.57 kWp | 5 kWp — upoštevajte mejo 6200 W AC |
| Trda omejitev polja | — | Največ 6500 W panelov (en MPPT) | 6500 ÷ 550 W ≈ 12 panelov; 6500 ÷ 450 W ≈ 14 panelov |
Število panelov pri največji zmogljivosti: 6500 W ÷ 550 W = 11.8 → 12 panelov (6600 W) ali 6500 W ÷ 450 W = 14.4 → 14 panelov (6300 W). Polje z močjo 6500 W torej sestavlja 12–14 standardnih modulov z močjo 450–550 W, pri čemer mora ostati pod mejo 500 V Voc in znotraj vhodne meje 27 A na posamezni MPPT. Za dom s porabo 10 kWh/dan potrebujete le ~4 kWp — približno osem panelov z močjo 500 W — zato meja 6500 W ni cilj, po katerem bi načrtovali sistem.
Pri ~4 kWp in izkoristku 0.95 bi do stopnje polnjenja teoretično prišlo približno 3800 W — precej pod mejo solarnega polnjenja 120 A × 48 V = 5760 W. To potrjuje, da je zmogljivost polja dobro izbrana: za napajanje doma s porabo 10 kWh/dan ne potrebujete vseh 6500 W panelov.
V srednji Evropi 1 kWp v enem letu proizvede približno 850–1050 kWh (okvirna vrednost). Štirje kWp dajo približno 3600 kWh na leto, v povprečju ~10 kWh/dan — kar je blizu cilja z majhno sezonsko rezervo.
Preverjanje napetosti niza: zimska napetost odprtega tokokroga mora ostati pod 500 V. Pri običajnem temperaturnem koeficientu Voc −0,30 %/°C in temperaturi strehe −15 °C uporabite za Voc niza korekcijski faktor ×1.12 za mraz. Število zaporedno vezanih panelov izberite tako, da napetost niza pri mrazu ostane pod 500 V, medtem ko Vmp v vročem vremenu ostane nad spodnjo mejo 60 V.
Korak 4 — Presek baterijskega kabla za 48 V: 25 mm² pri 2 m, 16–25 mm² pri 5 m
Pri največji izhodni moči 6200 W je tok na 48 V zbiralki I = P ÷ V = 6200 W ÷ 48 V = 129.2 A (idealno). Največji izkoristek je 94%, zato je dejanski tok na strani akumulatorja I = 6200 W ÷ (48 V × 0.94) = 6200 ÷ 45.12 ≈ 137.4 A. Baterijski kabel mora pri polni obremenitvi prenesti tok 137.4 A. Pri 48 V je dovoljeni padec napetosti velik: 1% od 48 V = 0.48 V, pri ohlapnejšem merilu 3% pa 1.44 V.
Ob uporabi 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.
| Primer | Izračun | Teoretični A | Izberite baker |
|---|---|---|---|
| 2 m v eno smer, 1-odstotni padec (0.48 V), 129.2 A | (2 × 2 × 129.2) ÷ (56 × 0.48) = 516.8 ÷ 26.88 | ≈ 19.2 mm² | 25 mm² |
| 2 m v eno smer, 1-odstotni padec, 137.4 A (pri 94%) | (2 × 2 × 137.4) ÷ (56 × 0.48) = 549.6 ÷ 26.88 | ≈ 20.4 mm² | 25 mm² |
| 5 m v eno smer, 3-odstotni padec (1.44 V), 129.2 A | (2 × 5 × 129.2) ÷ (56 × 1.44) = 1292 ÷ 80.64 | ≈ 16.0 mm² | 16 mm² |
| 5 m v eno smer, 3-odstotni padec, 137.4 A (pri 94%) | (2 × 5 × 137.4) ÷ (56 × 1.44) = 1374 ÷ 80.64 | ≈ 17.0 mm² | 25 mm² za varnostno rezervo |
Preprosto povedano: če je akumulator poleg inverterja (1–2 m), bakren baterijski kabel preseka 25 mm² pri skoraj polni obremenitvi ohranja padec napetosti pod 1%. Če je omarica v ločenem prostoru in kabelska napeljava dolga 5 m, sprejmete 3-odstotni padec pri idealnem toku 129.2 A in izberete presek 16 mm²; ker pa je dejanski tok pri polni obremenitvi 137.4 A (94-odstotni izkoristek), je pri dolžini 5 m zaradi varnostne rezerve in manjšega segrevanja še vedno varnejša izbira 25 mm².
Primerjajte to z 24 V zbiralko: enakih 6200 W bi pomenilo tok približno 258 A in zahtevalo napajalne vodnike preseka 70 mm² ali več. Pri 48 V je tok pri polni obremenitvi približno 137 A, torej polovičen, dovoljen padec napetosti pa je v absolutnih voltih dvakrat večji (0.48 V proti 0.24 V pri 1%). Zato se presek baterijskega kabla zmanjša na približno 25 mm² namesto na velik presek, ki ga zahteva zbiralka z nižjo napetostjo — to je ključni inženirski razlog, da 6.2 kW deluje pri 48 V.
Dimenzioniranje varovalke: glavno enosmerno varovalko namestite čim bližje pozitivnemu polu akumulatorja, v zatesnjeno ohišje. Osnovno pravilo je 1.25 × največji tok v vodu. Pri polni obremenitvi je tok 137.4 A, kar pomeni približno 172 A, zato je standardna izbira enosmerna varovalka 175–200 A (z ustreznim enosmernim ločilnim stikalom). Bakrene obročne kabelske čevlje stisnite z ustreznim orodjem — brez vmesnih konektorjev — saj pri 137 A na 48 V zbiralki vsak zrahljan spoj postane vroča točka.
Korak 5 — AC-stran, polnilnik 80 A in realne omejitve
Razsmernik ima dva izhoda AC (glavni in dodatni izhod, vsak z nazivno močjo 6200 W), 230 V / 50 Hz. Pri 6200 W znaša tok na glavnem izhodu približno 6200 ÷ 230 ≈ 27 A, zato je za napajalni vod primeren odklopnik tipa C z nazivnim tokom 32 A ter zaščitno stikalo na diferenčni tok 30 mA. Dodatni izhod je običajno namenjen ključnim porabnikom (hladilniku, usmerjevalniku, razsvetljavi), ki morajo ostati vklopljeni tudi med preklopom.
Vhod AC (omrežje ali generator) polni baterijo z največ 80 A, skupni tok polnjenja (sončna energija + AC) pa je omejen na 120 A. Primerjava obeh virov polnjenja: solarni MPPT z 120 A (~5760 W pri 48 V) je brezplačen, a odvisen od vremena, medtem ko polnilnik AC z 80 A (~3840 W pri 48 V) stane, vendar je na voljo po potrebi. Večina lastnikov sistemov zunaj omrežja za vsakodnevno polnjenje uporablja sončno energijo, vhod AC pa le za dopolnilno polnjenje po daljšem oblačnem obdobju. Bodite pozorni na dejanske vrednosti: navedba »PV in AC vsak po 120 A« ni pravilna — solarni MPPT zmore 120 A, AC 80 A, skupno pa je omejitev 120 A.
Upoštevajte realne omejitve. Ta enota je namenjena uporabi kot samostojna naprava — ni je mogoče vzporedno povezati ali zlagati. Njena trdna omejitev neprekinjene izhodne moči je 6200 W (12400 VA zagonske moči je na voljo le za kratek čas ob zagonu motorjev). Deluje na enem kanalu MPPT. Ima stopnjo zaščite IP21, zato je primerna le za namestitev v notranjih prostorih ali na zaščitenem mestu. Klepet s podporo poteka v angleščini, nadzor prek Wi-Fi pa je izbirni dodatek. Mere so 438 × 312 × 122 mm, teža pa 11 kg.
Celoten sistem za 10 kWh / dve noči na papirju
Primer sistema za družinsko hišo: en razsmernik GSIKE 6,2 kW 48 V; trije vzporedno povezani baterijski moduli LiFePO4 za montažo v omaro, 51,2 V 200 Ah (≈600 Ah / 30,7 kWh nazivne / 24,6 kWh uporabne energije za dve noči); približno osem panelov z močjo 500 W = ~4 kWp na enem MPPT (razširljivo do omejitve 6500 W z 12–14 paneli); baterijski kabel 25 mm² pri 2 m (ali 16–25 mm² pri 5 m) z varovalko DC 175–200 A blizu baterije; odklopniki AC 32 A z zaščitnim stikalom na diferenčni tok 30 mA; vhod AC 80 A za dopolnilno polnjenje iz omrežja ali generatorja v oblačnih tednih.
Razsmernik sam stane 309,99 EUR (prej 380,00 EUR, približno 39,9 % popusta), dostava v 15 evropskih držav je brezplačna (obdelava 1–3 dni, dostava 2–7 dni), vračilo pa je možno v 30 dneh.
Bistvo — določite porabo ponoči, nato pa izberite ustrezen presek bakrenih vodnikov
Bistvo: pri sistemu 6,2 kW / 48 V je ključno, da baterijo prilagodite nočni porabi, panele dnevni porabi energije, padec napetosti pa kablu. Pri porabi 10 kWh/dan in dveh nočeh to pomeni 520,8 Ah pri 48 V (488,3 Ah pri dejanski nazivni napetosti 51,2 V za LiFePO4), polje z močjo ~4 kWp, izračunano na podlagi 3,81 kWp (12–14 panelov pri omejitvi 6500 W), ter 25 mm² pri 2 m / 1 % padcu ali 16–25 mm² pri 5 m / 3 % padcu, poleg tega pa še 175–200 A varovalko DC. Upoštevajte stroge omejitve: 6200 W neprekinjeno, 12400 VA zagonske moči (2,0×), en sam MPPT, največ 6500 W PV, brez vzporedne vezave — in ne pozabite, da 48 V približno prepolovi tok, potreben pri 24 V, zato so tovrstni sistemi zasnovani za 48 V.
Pogosta vprašanja
Koliko kWh na dan porabi evropsko družinsko gospodinjstvo s sistemom 6,2 kW/48 V?
Evropsko družinsko gospodinjstvo, velika počitniška hiša ali manjša delujoča kmetija brez električnega ogrevanja celotne hiše običajno porabi 8–12 kWh na dan. V tem izračunanem primeru je dnevna poraba 10 kWh: dva zamrzovalnika 5040 Wh, osvetlitev 540 Wh, pralni stroj 500 Wh, pomivalni stroj 450 Wh, elektronika 660 Wh, grelnik vode/mikrovalovna pečica 600 Wh, črpalka 200 Wh, en kuhan obrok 1440 Wh in stanje pripravljenosti 350 Wh. Svoj seznam sestavite na enak način: moč vsake naprave pomnožite s številom ur uporabe.
Kakšno kapaciteto baterije LiFePO4 z napetostjo 48 V (Ah) potrebujem za porabo 10 kWh/dan in dve noči?
Avtonomija za dve noči pomeni 10 kWh × 2 = 20 kWh uporabne energije. Če to delimo z 80-odstotno globino praznjenja: 20 ÷ 0,8 = 25 kWh nazivne kapacitete. Na 48-V vodilu je to 25 000 Wh ÷ 48 V ≈ 520,8 Ah; pri nazivni napetosti LiFePO4 baterije 51,2 V pa 25 000 ÷ 51,2 ≈ 488,3 Ah. Praktična rešitev so trije regalni moduli 51,2 V, 200 Ah, vezani vzporedno (≈600 Ah, ~24,6 kWh uporabne energije).
Zakaj je pri 48 V potrebnega približno pol manj toka kot pri sistemu z 24 V?
Pri enaki moči je tok obratno sorazmeren napetosti. Pri polni izhodni moči 6200 W znaša tok na 48-V vodilu 6200 ÷ 48 = 129,2 A v idealnih razmerah (137,4 A pri 94-odstotnem izkoristku); 24-V vodilo enake moči bi imelo tok 6200 ÷ 24 = 258,3 A - skoraj dvakrat večji. Razpolovitev toka prepolovi potreben presek bakrenih vodnikov in izgube zaradi uporovnega segrevanja. Zato so sistemi z močjo 6,2 kW zasnovani za 48 V in ne za 24 V.
Kakšna velikost fotonapetostnega polja (kWp in število panelov) napaja 6,2-kW razsmernik z napetostjo 48 V?
Velikost določite glede na dnevno porabo, ne glede na omejitev panelov. Potrebna moč v kWp = dnevna poraba v Wh ÷ (število ur sončnega obsevanja pri največji moči × faktor izgub). Za 10 kWh/dan pri 3,5 urah sončnega obsevanja pri največji moči in faktorju izgub 0,75: 10 ÷ (3,5 × 0,75) = 3,81 kWp, zato sestavite sistem z ~4 kWp (približno osem panelov z močjo 500 W). En MPPT-sprejemnik podpira do 6500 W panelov, kar pomeni 6500 ÷ 550 W ≈ 12 panelov ali 6500 ÷ 450 W ≈ 14 panelov.
Kakšen presek kabla za 48 V baterijo potrebujem za razsmernik GSIKE z močjo 6,2 kW?
Tok pri polni obremenitvi je 6200 ÷ 48 = 129,2 A v idealnih razmerah oziroma 6200 ÷ (48 × 0,94) = 137,4 A pri največjem izkoristku. Če uporabimo A = (2 × L × I) ÷ (κ × ΔV) in je κ za baker 56: pri enosmerni dolžini 2 m in 1-odstotnem padcu napetosti (0,48 V) je potreben presek ≈19,2 mm² pri 129,2 A (≈20,4 mm² pri 137,4 A), zato izberite 25 mm². Pri enosmerni dolžini 5 m in 3-odstotnem padcu napetosti (1,44 V) je potreben presek ≈16,0 mm² pri 129,2 A (≈17,0 mm² pri 137,4 A), zato zadostuje 16 mm², za dodatno rezervo pa izberite 25 mm².
Kakšna nazivna vrednost enosmerne varovalke ščiti napajalni vod 48 V baterije?
Varovalko namestite čim bližje pozitivnemu polu baterije, v zatesnjeno ohišje. Njena nazivna vrednost naj bo približno 1,25 × največji tok v vodu: 1,25 × 137,4 A ≈ 172 A, zato je običajna izbira 175–200 A enosmerna varovalka z enosmernim ločilnim stikalom. Uporabite ustrezne stisnjene bakrene kabelske čevlje in se izognite vmesnim spojnikom, saj se lahko slab spoj pri 137 A in 48 V hitro pregreje.
Kako 80-odstotna globina praznjenja vpliva na nazivno velikost baterije?
Globina praznjenja pomeni, kolikšen delež baterije porabite v posameznem ciklu. Baterije LiFePO4 so zasnovane tako, da se za dolgo življenjsko dobo v posameznem ciklu izpraznijo največ do 80 %, zato energijo, ki jo dejansko potrebujete, delite z 0.8. Za 20 kWh uporabne energije morate namestiti baterijo z nazivno kapaciteto 25 kWh, ne 20 kWh. Če baterijo v vsakem ciklu izpraznite do 100 %, se njena življenjska doba skrajša za večkrat.
Ali polnilnik MPPT 120A zadostuje za baterijo 48V 400–600Ah?
Da. Stopnja 120 A omogoča nežno polnjenje: pri bateriji 400 Ah znaša 0.30C, pri bateriji 600 Ah pa 0.20C. Obe vrednosti sta primerni za LiFePO4. Teoretična moč polnjenja s sončno energijo je 120 A × 48 V = 5760 W (pri vzdrževalni napetosti 54 V približno 6480 W), zato že niz panelov z močjo ~4 kWp izkoristi polnilnik, ne da bi po nepotrebnem dodajali panele.
Ali naj dimenzioniram panele za največji fotonapetostni vhod 6500W?
Ne. Vrednost 6500 W je največja dovoljena moč panelov na strani enega samega MPPT-ja, ne ciljna vrednost. Predimenzioniranje glede na dnevne potrebe zgolj usmeri odvečno sončno energijo v opoldansko porabo namesto v baterijo, saj je polnilni tok iz sončnih panelov omejen na 120 A. Za gospodinjstvo, ki porabi 10 kWh na dan, zadostuje približno 4 kWp; sistem s 6.5 kWp pomeni dodatne panele, ki baterijo le redko polnijo hitreje. Preverite tudi, da Voc niza panelov pri nizkih temperaturah ostane pod 500 V.
Kaj se zgodi v povsem oblačnih dneh s sistemom 6.2kW?
V oblačnih dneh moč pade na delček največje, zato vam pri premostitvi pomagata 0.75 faktor zmanjšanja in izbrano število noči avtonomije. Z baterijo z nazivno kapaciteto 25 kWh (20 kWh uporabne energije pri 80 % globini praznjenja) in rezervo za dve noči lahko premostite en oblačen dan in naslednjo noč; ob več kot dveh zaporednih oblačnih dneh boste morali baterijo dopolniti z vhodnim tokom 80 A iz omrežja ali generatorja oziroma zmanjšati nenujno porabo.
Viri in podatki, uporabljeni pri izračunih
Spodnje številke so parametri in podatkovni viri, uporabljeni pri izračunih. Vrednosti porabe in podnebja so okvirno povprečje za 15 držav dostave v Evropi.
• Stran izdelka GSIKE 6.2 kW 48 V (neprekinjena moč 6200 W, kratkotrajna moč 12400 VA, en sam MPPT 120 A, fotonapetostni vhod 60–500 V, največja moč panelov 6500 W, polnjenje z izmeničnim tokom 80 A / skupaj 120 A, cena 309.99 EUR): gesike.com.
• Evropski standard za enofazno napajanje je 230 V / 50 Hz (EN 50160), ocenjeni izplen fotonapetostnih sistemov po Evropi pa je 850–1050 kWh na kWp na leto; celoletno povprečje je 3.0–3.5 ur največje osončenosti na dan.
• Prevodnost bakra κ = 56 m/(Ω·mm²) in formula za padec napetosti A = (2·L·I) ÷ (κ·ΔV); preverjeno glede na objavljena navodila za dimenzioniranje enosmernih kablov, ki priporočajo 48 V kot vodilno napetost pri močeh nad ~2–3 kW.
• Kemija LiFePO4 je zasnovana za 80-odstotno globino praznjenja, kar zagotavlja dolgo življenjsko dobo v ciklih; nazivna napetost baterijskega sklopa je 51.2 V (16S), vzdrževalna napetost 54 V, zaščita pred prenapolnjenjem pri 63 V.
Vodniki & primerjave
Poglobite se pred nakupom:
