Kako dimenzionirati 11-kilovatni solarni sistem za delovanje zunaj omrežja v Evropi z GSIKE: fotonapetostni moduli, baterija LiFePO4 in izračun kablov za 48 V
Neprekinjena moč 11 kW / 11 kVA · glavni izhod AC 11 kW + sekundarni 5.5 kW · zagonska moč 22000 VA · čisti sinusni signal 230 V / 50 Hz · baterijsko vodilo 48 V (51.2 V LiFePO4) · dvojni MPPT 2×5500 W = 11 kW · fotonapetostni vhod 60–500 V DC · solarno polnjenje 160 A / polnjenje AC 120 A / praznjenje 220 A · cena 509.99 EUR
Na kratko: dimenzioniranje 11 kW 48 V sistema za delovanje zunaj omrežja se začne v preglednici, ne v katalogu – porabo vsake naprave pretvorite v vatne ure na dan, nato pa izračunajte potrebne baterije, fotonapetostni niz in kable. Za evropsko hišo, ki porabi 10–15 kWh na dan, potrebujete LiFePO4 baterijski sklop s kapaciteto približno 244–732 Ah (odvisno od števila noči avtonomije), fotonapetostni niz z močjo 4.3–6 kWp, razdeljen med dva sledilnika MPPT z močjo 5500 W, in bakrene kable za 48 V s presekom 25–50 mm² za tokove do 220 A. Razsmernik GSIKE 11 kW 48 V je zasnovan prav za te omejitve: 11 kW neprekinjene moči in 22000 VA zagonske moči sta zgornji meji, ki ju ne morete preseči z dodajanjem več panelov.
Oglejte si razsmernik GSIKE 11 kW 48 V: specifikacije, cena in oceneNajprej formule in izbira napetosti – 12 V, 24 V ali 48 V?
Najdražja napaka pri 11 kW napeljavi je izbira komponent glede na nazivno moč v prospektu, namesto glede na dejanski profil porabe doma, na kmetiji ali v delavnici v Evropi. Preden kar koli izračunate, morate vedeti, da enota GSIKE deluje z vodilom 48 V (fizično gre za 51.2 V LiFePO4 baterijski sklop), ne pa z 12 V ali 24 V.
Pravilo za izbiro napetosti se ponavlja v vseh vodnikih za dimenzioniranje solarnih sistemov in si ga velja zapomniti: 2–2.5 kW ustreza 12 V, 3.5–4.2 kW ustreza 24 V, 6.2–11 kW pa zahteva 48 V. Pri 11 kW bi 12-voltno vodilo prevajalo približno 900 A, kar je fizično nemogoče brez zbiralk, debelih kot vodovodne cevi. 48-voltno vodilo zniža največji tok na približno 220–250 A – veliko, a že obvladljivo s standardnimi baterijskimi varilnimi kabli in priključnimi čevlji za eno baterijo.
Vseh pet formul se ponavlja v vsakem koraku tega vodnika. V preglednico lahko vnesete svoje naprave in ponovno preverite celoten sistem.
Dnevna poraba energije [Wh] = moč naprave [W] × ure uporabe na dan [h].
Energija baterije [Wh] = napetost [V] × kapaciteta [Ah].
Uporabna energija Wh = nazivna energija Wh × globina praznjenja (za LiFePO4 uporabljamo 0.8).
Nazivna kapaciteta [Ah] = dnevna poraba Wh × dnevi avtonomije ÷ DoD ÷ 51.2 V.
Padec napetosti na kablu: ΔU = 2 × enosmerna dolžina [m] × tok [A] × specifična upornost bakra ÷ presek [mm²], kjer je specifična upornost bakra ρ = 0.0175 Ω·mm²/m.
Polnilni tok iz sončnih panelov: I = moč panelov × izkoristek ÷ napetost vodila. Pri 11 kW in 48 V je teoretična vrednost približno 249 A, vendar razsmernik omeji solarno polnjenje na 160 A, zato se pri večjem nizu panelov presežna energija namesto v baterijo steka neposredno k porabnikom, ki delujejo opoldne.
1. korak — Bilanca vatnih ur za en dan: gospodinjstvo in kmetija
Tipična samostojna evropska hiša brez električnega ogrevanja celotne hiše (ogreva se na plin ali drva oziroma uporablja toplotno črpalko samo v sezoni) porabi približno 10–15 kWh na dan. Manjša kmetija, delavnica ali gospodarsko poslopje s črpalkami, kompresorji in nočno razsvetljavo porabi že 15–25 kWh na dan. Spodnji tabeli prikazujeta porabo običajnih naprav, zadnja vrstica pa sešteje vse vrednosti v vatnih urah.
Bilanca za samostojno evropsko hišo (10–15 kWh/dan)
| Porabnik | Moč | Ure/dan | Energija/dan | Opombe |
|---|---|---|---|---|
| LED-osvetlitev (12 × 10 W) | 120 W | 5 h | 600 Wh | Večeri |
| Hladilnik + zamrzovalnik (povprečno) | 160 W | 24 h | 3840 Wh | Kompresor, 3–5-kratni zagonski tok |
| Pralni stroj + pomivalni stroj | 800 W | 1 h | 800 Wh | Grelni element za vodo |
| Tlačna črpalka | 750 W | 0.4 h | 300 Wh | Kratki cikli |
| Klimatska naprava / toplotna črpalka (sezonsko) | 900 W | 5 h | 4500 Wh | Večinoma podnevi |
| Elektronika: usmerjevalnik, televizor, prenosniki, polnilniki | 110 W | 6 h | 660 Wh | Potrebuje čisti sinusni signal |
| Indukcijska kuhalna plošča (kosilo + večerja) | 2000 W | 0.5 h | 1000 Wh | Konica porabe |
| Skupna poraba gospodinjstva | — | — | 11 700 Wh | ≈ 11,7 kWh/dan |
Bilanca za manjšo kmetijo / delavnico (15–25 kWh/dan)
| Porabnik | Moč | Ure/dan | Energija/dan | Opombe |
|---|---|---|---|---|
| Osvetlitev delavnice in stavbe z LED-svetili | 300 W | 6 h | 1800 Wh | Noči in jutra |
| Komercialni hladilnik / hladilnica | 400 W | 24 h | 9600 Wh | Neprekinjeno delovanje |
| Črpalka za globoki vodnjak / tlačna črpalka | 1500 W | 1.5 h | 2250 Wh | Induktivni zagon |
| Kompresor / orodje za delavnico | 2200 W | 1 h | 2200 Wh | Hkratna konična poraba |
| Klimatska naprava / prezračevanje za živino | 1200 W | 6 h | 7200 Wh | Sezonsko |
| Elektronika, nadzorna soba, polnilnik baterij | 150 W | 8 h | 1200 Wh | Spremljanje 24/7 |
| Skupna poraba kmetije | — | — | 24 250 Wh | ≈ 24,3 kWh/dan |
Pomembna ni dnevna poraba, temveč noč brez sonca. Po sončnem zahodu sončni paneli prenehajo proizvajati elektriko, zato je baterija edini vir energije. Za zgoraj opisano hišo nočna poraba (19:00–07:00) znaša približno 3,5–4,5 kWh, za kmetijo pa 8–12 kWh. To sta vrednosti, ki ju v drugem koraku primerjate z uporabno kapaciteto hranilnika.
Upoštevajte trenutno moč, ne le dnevnega povprečja. Kuhalna plošča z močjo 2000 W, grelnik vode z močjo 2000 W in grelnik z močjo 2000 W so uporovna bremena brez mehkega zagona, vendar ves čas delovanja porabljajo polno moč. Če vklopite vse tri, medtem ko deluje kompresor, se v eni uri približate meji 11 kW. Zato lastniki sistemov zunaj omrežja kuhanje razporedijo čez dan, namesto da bi hkrati uporabljali dve kuhalni plošči.
2. korak — Dimenzioniranje baterije LiFePO4: DoD 80 % in dnevi avtonomije
Razsmernik GSIKE se poveže z 48-voltnimi bloki LiFePO4 (fizično 51,2 V), komunikacija z BMS pa poteka prek kabla RS485. Kemija litij-železovega fosfata je zasnovana za globino praznjenja 80% — prav pri teh pogojih zagotavlja 6000 ciklov pri 80-odstotni globini praznjenja (DoD) in 25 °C, kar pomeni približno 10-letno življenjsko dobo. To pomeni, da v enem ciklu nikoli ne porabite več kot 80 % energije nominalne kapacitete baterijskega bloka.
Dva izračunana primera
Primer A — gospodinjstvo s porabo 15 kWh/dan, avtonomija za dve noči. Potrebna uporabna energija = 15 kWh × 2 dni = 30 kWh. Nazivna kapaciteta pri DoD 0,8 = 30 ÷ 0,8 = 37,5 kWh. Pri 51,2 V je to 37 500 Wh ÷ 51,2 V = 732 Ah na 48-voltnem vodilu.
Primer B — najmanjša različica pri porabi 10 kWh/dan, avtonomija za eno noč. Uporabna energija = 10 kWh × 1 = 10 kWh. Nazivna kapaciteta = 10 ÷ 0,8 = 12,5 kWh. Pri 51,2 V = 12 500 ÷ 51,2 = 244 Ah.
Konfiguracija z dejanskimi sklopi GSK
| Sklop LiFePO4 | Nazivna kapaciteta v Wh | Uporabna energija pri DoD 80 % | Vzporedno do | Življenjska doba v ciklih |
|---|---|---|---|---|
| GSK-51.2V-100Ah | 5120 Wh | ≈ 4,10 kWh (4096 Wh) | Do 16 | 6000 @80% |
| GSK-51.2V-300Ah (314 Ah) | 16 076.8 Wh | ≈ 12,29 kWh (51.2×300×0.8 = 12 288 Wh) | Glede na zasnovo BMS | Življenjska doba po zasnovi: 10 let |
Za primer A (potrebnih 732 Ah) je praktična izvedba vzporedna vezava treh sklopov GSK-51.2V-300Ah: 3 × 12,29 kWh uporabne energije = 36,9 kWh, kar zadostuje za načrtovani dve noči pri porabi 15 kWh/dan. Druga možnost je vzporedna vezava sedmih ali osmih sklopov po 100 Ah (vsak zagotavlja 4,10 kWh uporabne energije), vendar zavzamejo več prostora na tleh, kabli do vsakega sklopa pa morajo biti enako dolgi, da se tok enakomerno porazdeli.
Za primer B (potrebnih 244 Ah) je najnižja sprejemljiva možnost za nujne primere vzporedna vezava dveh sklopov GSK-51.2V-100Ah: 2 × 5120 Wh = 10 240 Wh nazivne kapacitete, približno 8,2 kWh uporabne energije. To zadostuje za en sončen dan in rezervo za eno kratko noč; za dva zaporedna oblačna dneva dodajte še tretji sklop (15 360 Wh nazivne kapacitete, približno 12,3 kWh uporabne energije).
Napetost vodila vedno ostaja 48 V — sklope povežete vzporedno, nikoli zaporedno. Sporočilo BMS se prenaša prek RS485, zato razsmernik pozna stanje napolnjenosti, temperaturo in omejitve toka vsakega baterijskega sklopa. Fizično namestitev naj izvede usposobljen električar: kratek stik na 48-voltnem vodilu pri 220 A z vidika napetosti ni nevaren, vendar uniči prešibek kabel in izolacijo.
3. korak — Dimenzioniranje fotonapetostnega polja: dva sledilnika MPPT z močjo 5500 W in razmerje kWp
Razsmernik ima dva neodvisna sledilnika MPPT, vsak z nazivno močjo 5500 W, kar pomeni največ 11 kW panelov. Območje napetosti sledilnika je 60–500 V DC. To pomeni, da lahko na vsak sledilnik priključite eno ali dve zaporedni veji, če moč tega sledilnika ne presega 5500 W in napetost veje ostaja med 60–500 V.
Velikost polja določite od spodaj navzgor, izhajajoč iz dnevne porabe. V večini Evrope povprečno efektivno število ur sončnega obsevanja pri konični moči (PSH) na letni ravni znaša približno 3,0–3,5 ure na dan — manj na skrajnem severu, več v Sredozemlju. Razmerje je preprosto: zahtevana moč v kWp = dnevna poraba v Wh ÷ število ur sončnega obsevanja pri konični moči.
| Scenarij | Dnevna poraba | Teoretični kWp = poraba ÷ 3,5 PSH | Praktična izvedba (z rezervo) |
|---|---|---|---|
| Najmanjše gospodinjstvo | 10 kWh/dan | 2,9 kWp | 3,5–4 kWp, en ali dva sledilnika |
| Povprečno gospodinjstvo (primer A) | 15 kWh/dan | 4,29 kWp | 5–6 kWp, dve veji ≤5,5 kW vsaka |
| Majhna kmetija / delavnica | 24 kWh/dan | 6,9 kWp | 7–8 kWp, dva niza blizu omejitve 5.5 kW na niz |
| Zgornja vhodna omejitev | — | 2 × 5500 W = največ 11 kW panelov | Na enem sledilniku tega nikoli ne presezite |
Vzemimo panel z močjo 450 W (Vmp ≈ 41.5 V, Voc ≈ 49.5 V, Impp ≈ 10.8 A). Na en sledilnik MPPT zaporedno vežete dva niza po šest panelov in ju na vhodu povežete vzporedno: 12 × 450 W = 5400 W na tem sledilniku, kar je tik pod omejitvijo 5500 W. Dva sledilnika omogočata 24 panelov = 10.8 kWp — blizu zgornje meje vhoda, a še vedno znotraj 2 × 5500 W.
Kaj pa polnilni tok? Pri 10.8 kW panelov in izkoristku 0.95 bi teoretično tekel tok približno 217 A, vendar inverter omeji solarno polnjenje na 160 A. Nad približno 8 kWp presežek ne doseže več baterije, temveč teče neposredno do porabnikov, ki delujejo opoldne. Zato gospodinjstvo, ki porabi 11.7 kWh na dan, nima koristi od nakupa celotnih 11 kWp panelov — 5–6 kWp zadostuje in prepreči neizkoriščenost polovice zmogljivosti sledilnika.
V osrednji Evropi 1 kWp v enem letu proizvede približno 850–1050 kWh (okvirno). Šest kWp da približno 5400 kWh na leto oziroma povprečno 14.8 kWh na dan — ravno toliko, kolikor potrebujemo za dnevno bilanco doma 11.7 kWh, z nekaj rezerve za polnjenje baterije.
4. korak — Korekcija Voc pri nizkih temperaturah: zakaj zima ogroža območje MPPT
Napetost odprtega tokokroga panela (Voc) se z nižanjem temperature povečuje. V evropski zimi pri približno −15 °C lahko napetost niza, ki je poleti znašala 380 V, preseže 500 V in poškoduje sledilnik MPPT. Zato vsak zaporedni niz preverite pri najnižji pričakovani temperaturi na strehi, ne pri 25 °C.
Formula za zimski Voc je: Voc_winter = Voc_STC × (1 + (T_min − 25) × temperaturni koeficient Voc). Značilen koeficient za kristalni silicij je približno −0.30 %/°C. Pri T_min = −15 °C je temperaturna razlika −40 °C, zato je množitelj 1 + (−0.003) × (−40) = 1 + 0.12 = 1.12.
Vzemimo niz osmih panelov z močjo 450 W in Voc = 49.5 V na panel. Poleti: 8 × 49.5 = 396 V. Pozimi pri −15 °C: 396 × 1.12 = 443.5 V — še vedno pod omejitvijo 500 V, torej varno. Če bi zaporedno vezali devet panelov: 9 × 49.5 × 1.12 = 499 V, skoraj na meji; deset panelov bi že dalo 554 V in preseglo 500 V.
| Preverjanje niza (panel z Voc 49.5 V) | Vrednost | Omejitev 500 V |
|---|---|---|
| Voc niza z 8 paneli pri 25 °C | 8 × 49.5 = 396 V | Pod 500 V |
| Voc niza z 8 paneli pozimi pri −15 °C (×1.12) | 396 × 1.12 = 443.5 V | Pod 500 V — v redu |
| Vmp niza z 8 paneli | 8 × 41.5 = 332 V | Znotraj območja 60–500 V |
| Največje število panelov v zaporedni vezavi | 500 ÷ (49.5 × 1.12) = 9.02 → 9 | 9 panelov = 499 V, na meji |
Pravilo je preprosto: dolžino niza izberite tako, da Voc_winter ostane ≤ 500 V, Vmp pa na najbolj vroč dan na strehi ne pade pod spodnjo mejo 60 V okna MPPT. Pozimi, ko so paneli zasneženi, je proizvodnja nizka, napetost pa najvišja — prav ta trenutek določa največje število panelov v nizu. Dva vzporedna niza na enem sledilniku rešita težavo z močjo, ne pa z napetostjo; dolžino zaporedne vezave uravnavate z množiteljem 1.12.
5. korak — Presek 48-voltnega kabla: od 2 m pri 1-odstotnem do 5 m pri 3-odstotnem padcu napetosti
Pri praznjenju z močjo 11 kW je tok na 48-voltnem vodilu I = P ÷ (U × izkoristek) = 11 000 W ÷ (48 V × 0.92) = 249 A, največji dovoljeni tok razsmernika pri praznjenju pa je 220 A. To je velik tok in šteje vsak kvadratni milimeter: pri tankem kablu napetost močno pade, izgube se pretvorijo v toploto, izolacija pa se lahko stopi. Uporabimo specifično upornost bakra ρ = 0.0175 Ω·mm²/m in formulo S = 2 × L_one-way × I × ρ ÷ ΔU, kjer faktor 2 upošteva tok, ki teče tja in nazaj.
| Primer | Izvedba | Teoretični S | Izberite baker |
|---|---|---|---|
| 2 m v eno smer, 1-odstotni padec (0.48 V), 249 A | (2×2×249×0.0175) ÷ 0.48 | 36.3 mm² | 50 mm² |
| 5 m v eno smer, 3-odstotni padec (1.44 V), 220 A | (2×5×220×0.0175) ÷ 1.44 | 26.7 mm² | 35 mm² |
Preprosto povedano: če je baterija ob razsmerniku (1–2 m), je primeren bakren baterijski kabel s presekom 25–50 mm²; ko je baterijski sklop v ločenem prostoru in je kabelska trasa dolga 5 m, sprejmete 3-odstotni padec napetosti in izberete presek 35 mm². Pri dolžinah nad 4–5 m se težava poveča — tudi pri manj strogem 2-odstotnem padcu (0.96 V) se potrebni presek ne zmanjša veliko, zato je bolje skrajšati traso ali zvišati napetost vodila. To se ujema z objavljenim primerjalnim podatkom, da obremenitev 10 kW pri 48 V porablja 208 A, za 2 m dolg enosmerni odsek pri 1-odstotnem padcu pa je potreben presek 30.8 mm², zaokrožen navzgor na praktičnih 50 mm².
Glavno varovalko za enosmerni tok namestite čim bližje pozitivnemu polu baterije, v zaprtem ohišju. Pravilo za določitev nazivnega toka je 1.25 × največji tok v vodu. Pri praznjenju z največ 220 A to znaša 275 A, zato je običajna izbira varovalka za enosmerni tok z nazivnim tokom 250–300 A. Dodajte ločilno stikalo za enosmerni tok, da boste lahko baterijski sklop varno odklopili zaradi servisiranja. Bakrene kabelske čevlje stisnite z ustreznim orodjem — brez vmesnih spojnikov — saj pri 220 A na 48-voltnem vodilu vsak zrahljan spoj postane vroča točka.
6. korak — Stran izmeničnega toka, zaščita in vzporedna vezava do 6 enot (66 kW)
Razsmernik ima dva izhoda za izmenični tok: glavni z močjo 11 kW in sekundarni z močjo 5,5 kW. Standard priključitve je 230 V / 50 Hz. Tok glavnega izhoda pri polni obremenitvi je 11 000 ÷ 230 ≈ 47.8 A, zato glavni dovod potrebuje nadtokovno zaščitno stikalo tipa C z nazivnim tokom 50–63 A in 30 mA zaščitno stikalo na diferenčni tok (tipa F ali A, primerno za elektronske obremenitve). Sekundarni izhod z močjo 5,5 kW zaščitite z zaščitnim stikalom tipa C z nazivnim tokom 20–25 A.
Porazdelitev obremenitev je smiselna: najzmogljivejše naprave (klimatska naprava, črpalka, kuhinja) priključite na glavni tokokrog z močjo 11 kW, medtem ko razsvetljava, vtičnice in elektronika sodijo na tokokrog z močjo 5,5 kW. Tako lažje nadzorujete trenutne konične obremenitve in se lahko premišljeno odločite, kateri tokokrog mora ostati vklopljen kot zasilni tokokrog.
Vhod AC (omrežje ali generator) polni baterijo s tokom do 120 A. V oblačnih tednih lahko baterijski sklop dopolnite iz omrežja ali z generatorjem prek breznapetostnega kontakta. Prav ta rezerva omogoča, da sistem 11 kW brez povezave z omrežjem deluje tudi v dolgotrajnem sivem vremenu.
Kdaj potrebujete do šest vzporedno vezanih razsmernikov? Ko ena enota preprosto ne zadošča: za celotno kmetijo z več stroji, ki delujejo hkrati, ogrevano živinorejsko stavbo, manjšo predelovalno delavnico ali dom, kjer trenutna konična obremenitev redno presega 11 kW. Šest vzporedno vezanih enot zagotavlja 6 × 11 kW = 66 kW. Za običajno samostojno hišo več kot zadošča ena enota z močjo 11 kW in rezervo za udarno moč 22000 VA — vzporedne omarice vam ni treba postaviti že prvi dan.
Celovita sistema — za dom in manjšo kmetijo, v številkah
Različica za samostojno hišo (≈11.7 kWh/dan): en razsmernik GSIKE 11 kW, 48 V; dva do trije vzporedno vezani bloki GSK-51.2V-100Ah za shranjevanje (8.2–12.3 kWh uporabne energije, kar zadošča za eno do dve noči avtonomije) ali en blok 300 Ah za udobno preskrbo za eno noč; 12–14 × 450 W panelov = 5.4–6.3 kWp na dveh krmilnikih MPPT; baterijski kabel s presekom 25–35 mm² in varovalka DC 250–300 A; tokokrogi, razdeljeni med glavni vod 11 kW in sekundarni vod 5.5 kW; generator 6–8 kVA za najbolj oblačne tedne. Razsmernik stane 509.99 EUR v skladišču v EU; dostava v večino evropskih držav traja 2–7 delovnih dni, poštnina je brezplačna, vračilo pa je mogoče v 30 dneh.
Različica za manjšo kmetijo / delavnico (≈24.3 kWh/dan, vzporedna vezava): dva vzporedno vezana razsmernika z močjo 11 kW (22 kW neprekinjene moči); trije bloki GSK-51.2V-300Ah (≈36.9 kWh uporabne energije za dve noči); 18–20 × 450 W panelov = 8–9 kWp na dveh krmilnikih; ločeni tokokrogi za motorje in razsvetljavo; 30-mA zaščitno stikalo RCD na vsakem vodu AC. Odločilna je sočasna konična obremenitev, ne skupna dnevna poraba — zato povečajte število enot, namesto da bi en sam omarici podobni razsmernik preobremenili s paneli.
Bistvo — načrtujte za konično obremenitev in dve oblačni noči
Za konec še to: pri sistemu 11 kW, 48 V, ni odločilno dnevno povprečje, temveč trenutna konična obremenitev v najbolj obremenjeni uri in zaloga za dve ali tri oblačne noči. Dom, ki porabi 15 kWh na dan, potrebuje baterijski sklop LiFePO4 s kapaciteto 732 Ah (tri bloke po 300 Ah); minimalna različica za 10 kWh na dan potrebuje 244 Ah (dva do trije bloki po 100 Ah). Niz fotonapetostnih panelov naj glede na porabo dosega 4,3–6,9 kWp in naj bo razdeljen med dva krmilnika MPPT z močjo 5500 W; obvezni popravek ×1.12 za hladni Voc ohranja zimsko napetost niza pod 500 V. Za napajalni vod 48 V pri 220–249 A uporabite presek 50 mm² pri dolžini 2 m / padcu 1 % ali 35 mm² pri dolžini 5 m / padcu 3 %, poleg tega pa namestite varovalko DC 250–300 A v bližini baterije. Upoštevajte stroge omejitve: 11 kW neprekinjene moči in 22000 VA udarne moči zadošča za celoten dom in manjšo kmetijo, ne pa za polno električno ogrevanje stavbe.
Pogosta vprašanja
Koliko fotonapetostnih panelov potrebujem za razsmernik 11 kW, 48 V?
Razsmernik sprejme do 11 kW panelov (dva sledilnika po 5500 W), vendar v praksi redko potrebujete toliko. Za gospodinjstvo s porabo 15 kWh/dan zadostuje 5–6 kWp: pri 3.5 urah največjega sončnega obsevanja je teoretično potrebnih 4.29 kWp, z varnostno rezervo pa sistem dimenzionirate na 5–6 kWp. S paneli z močjo 450 W to pomeni 12–14 panelov, razdeljenih v dva niza. Pri več kot približno 8 kWp presežno energijo zavržete, ker je polnilni tok iz sončnih panelov omejen na 160 A.
Kakšno baterijo LiFePO4 potrebujem za razsmernik z močjo 11 kW — koliko Ah?
Izračunate jo na podlagi dnevne porabe in števila noči avtonomije: Ah = dnevna poraba v Wh × dnevi avtonomije ÷ DoD 0.8 ÷ 51.2 V. Pri porabi 15 kWh in avtonomiji za 2 noči je to 732 Ah (na primer trije bloki GSK-51.2V-300Ah). Pri porabi 10 kWh in avtonomiji za 1 noč je to 244 Ah (dva do trije bloki po 100 Ah). Baterijo LiFePO4 dimenzionirajte za 80-odstotni DoD, saj le tako doseže 6000 ciklov in 10-letno življenjsko dobo.
Kako izračunam dnevno porabo v vatnih urah za evropsko gospodinjstvo ali kmetijo?
Vsaki napravi določite moč in število ur uporabe na dan, nato pa vrednosti zmnožite: Wh = W × h. V primeru gospodinjstva je skupna poraba znašala 11 700 Wh (≈11.7 kWh): hladilnik z zamrzovalnikom 3840 Wh, klimatska naprava 4500 Wh, indukcijska kuhalna plošča 1000 Wh, preostalo pa porabijo razsvetljava, pralni stroj, črpalka in elektronika. Na manjši kmetiji skupna poraba doseže 24 250 Wh (≈24.3 kWh), ko dodate še hladilnico, ki deluje 24 ur na dan, in črpalko za globinski vodnjak.
Kakšen presek kabla za 48 V DC potrebujem pri 11 kW?
Pri 11 kW je tok približno 249 A (11 000 ÷ (48 × 0.92)). Pri 1-odstotnem padcu napetosti (0.48 V) in specifični upornosti bakra ρ = 0.0175 je za 2 m dolg enosmerni vod potrebna površina preseka 36.3 mm², zato izberete 50 mm². Pri dovoljenem 3-odstotnem padcu napetosti (1.44 V), toku 220 A in dolžini 5 m znaša izračunana površina preseka 26.7 mm², zato izberete 35 mm². Uporabite formulo S = 2 × L × I × 0.0175 ÷ ΔU. Pri dolžini nad 4–5 m raje skrajšajte traso, kot da bi še naprej zmanjševali presek kabla.
Kaj pomeni DoD 80 % in kako vpliva na velikost baterije?
DoD (globina praznjenja) pove, koliko energije odvzamete iz baterijskega sklopa pri vsakem ciklu. Baterija LiFePO4 je zasnovana tako, da pri posameznem ciklu porabite največ 80 % njene nazivne energije — tako doseže 6000 ciklov. Zato potrebno energijo delite z 0.8: namesto 30 kWh, ki jih dejansko potrebujete, morate namestiti baterijo z nazivno kapaciteto 37.5 kWh. Če baterijo pri vsakem ciklu izpraznite do 100 %, se njena življenjska doba skrajša za večkrat.
Kako pozimi upoštevam temperaturni koeficient Voc?
Napetost odprtega tokokroga se v mrazu poveča. Pri temperaturnem koeficientu −0.30 %/°C in najnižji temperaturi strehe −15 °C je faktor 1.12. Niz osmih panelov z napetostjo 49.5 V znaša poleti 396 V, pozimi pa 443.5 V. Število panelov v zaporedni vezavi določite tako, da Voc pozimi = Voc_STC × 1.12 ostane pod omejitvijo razsmernika 500 V; sicer lahko že prva zmrzal povzroči previsoko napetost sledilnika MPPT.
Koliko dni avtonomije naj načrtujem za evropsko zimo?
Za en sončen dan zadostuje avtonomija za eno noč (shranjena energija pokrije nočno porabo). Glede na evropsko realnost, ko so lahko oblačno in snežno vreme več tednov, načrtujte zalogo za 2–3 noči. Pri porabi 15 kWh na dan to za 2 noči pomeni 30 kWh uporabne energije oziroma 37.5 kWh nazivne kapacitete in 732 Ah. Generator z močjo 6–8 kVA pokrije primanjkljaj med daljšimi obdobji oblačnega vremena.
Ali dva sledilnika MPPT z močjo 5500 W zadostujeta za sistem z močjo 11 kW?
Da, deluje natanko tako: razsmernik ima dva neodvisna sledilnika MPPT, vsak z močjo do 5500 W, za največjo moč fotonapetostnih panelov 11 kW. Na vsak sledilnik priključite zaporedne nize s skupno močjo največ 5500 W in zimsko napetostjo Voc pod 500 V. Hišni sistem z močjo 5–6 kWp izkoristi le polovico zmogljivosti sledilnikov, zato je rezerve veliko.
Kako dimenzionirati odklopnike za izmenični tok in kabel za izhod 11 kW?
Glavni izhod z močjo 11 kW prenaša približno 47.8 A, zato uporabite odklopnik karakteristike C z nazivnim tokom 50–63 A in zaščitno stikalo na diferenčni tok 30 mA (tip F/A). Sekundarni izhod z močjo 5.5 kW zaščitite z odklopnikom karakteristike C z nazivnim tokom 20–25 A. Na omrežnem oziroma generatorskem vhodu zaščitite 120-A tokokrog za polnjenje z izmeničnim tokom z ločilnim stikalom. Celoten sistem ozemljite v skladu z EN-standardi ter priključite nevtralni vodnik, fazni vodnik in zaščitni vodnik.
Kdaj moram vzporedno vezati do šest razsmernikov (66 kW)?
Kdaj ena enota z močjo 11 kW ne zadostuje: kmetija z več stroji, ki delujejo hkrati, ogrevana živinorejska stavba, manjša predelovalna delavnica ali dom, kjer trenutna konična poraba redno preseže 11 kW. Šest vzporedno vezanih enot zagotavlja 6 × 11 kW = 66 kW. Za običajno hišo zadostuje en razsmernik s prenapetostno močjo 22000 VA, vzporedna omarica pa ni potrebna.
Viri in uporabljeni podatki za izračune
Spodnje številke so parametri in viri podatkov, uporabljeni pri izračunih. Vrednosti porabe in podnebja so okvirne za povprečje v Evropi.
• Stran izdelka GSIKE 11 kW 48 V (11 kW / 11 kVA, prenapetostna moč 22000 VA, dva MPPT-regulatorja po 5500 W, fotonapetostni vhod 60–500 V, polnilni tok 160/120 A, praznilni tok 220 A, cena EUR 509.99): gesike.com.
• Podatkovni list baterije GSK-51.2V-100Ah (5120 Wh, DoD 80 %, 6000 ciklov, RS485, vzporedna vezava do 16 baterij) in GSK-51.2V-300Ah (16 076.8 Wh) — priloga izdelka.
• Evropski standard za enofazno električno omrežje je 230 V / 50 Hz (EN 50160), indikativni izplen fotonapetostnih panelov pa v Evropi znaša 850–1050 kWh na kWp letno.
• Temperaturni koeficient napetosti odprtega tokokroga (Voc) kristalnega silicija je približno −0.30 %/°C, upornost bakra pa 0.0175 Ω·mm²/m — tipične kataloške vrednosti za inštalacijske komponente; preverjeno glede na objavljena navodila za dimenzioniranje 48-V kablov (10 kW pri 48 V ≈ 208 A, 2 m pri 1 % → 30.8 mm², praktično 50 mm²).
Vodniki in primerjave
Pred nakupom preverite še podrobnosti:
