|
Szigetüzemű napelemes rendszer méretezése házilag
|
|
|
|
Egy szigetüzemű napelemes rendszer összetevőinek a megfelelő méretezése mérnöki feladat, de egy kis odafigyeléssel sokan megközelítő képet kaphatnak a szükségleteiknek megfelelő napelemes rendszer paramétereiről, ha megvan hozzá a segítség. Reméljük, hogy nem vágtuk túl nagy fába a fejszénket, amikor úgy döntöttünk, hogy elkészítünk egy részletes online interaktív tervezési segédletet, amely a szükséges paraméterek megadása után automatikusan kiszámolja, hogy mekkora napelemre, akkumulátorra és inverterre lesz szükség.
|
|
|
A lenti tervezési segédlet 12V-os vagy 24V-os akkumulátor-csoport használatához készült, mivel cégünk ezekhez a feszültségekhez tud napelemes szabályozókat vagy invertereket biztosítani.
Az utasításoknak megfelően töltse ki a méretezési táblázatokat és így egy átfogó képet fog kapni az ön szigetüzemű napelemes rendszeréhez szükséges napelemekről, akkumulátorokról és inverterről.
|
|
|
|
|
|
AC és DC Fogyasztók
|
|
|
Az elektromos áramot felhasználó berendezéseket és készülékeket (TV, számítógép, lámpák, vízszivattyú, porszívó, stb.) Fogyasztóknak nevezzük. Az AC (Alternating Current) fogyasztók 230V-os váltakozóáramot (inverter szükséges), a DC (Direct Current) fogyasztók az akkumulátor feszültségével (többnyire 12 vagy 24V) megegyező egyenáramot igényelnek működésükhöz. Nagyon fontos, hogy alaposan kiszámoljuk a szükséges energiafogyasztást és a lehető legkisebbre csökkentsük energiaigényünket.
|
|
|
|
Fogyasztói energiaigény kiszámítása
|
|
|
Ahhoz, hogy elkezdje a napelemes rendszerének méretezését, meg kell határoznia a tervezett energiafogyasztást. Készítsen egy listát azokról a berendezésekről, amelyeket a napelemes rendszeréről kíván üzemeltetni, működtetni. Állapítsa meg, hogy az egyes készülékeknek mekkora a névleges üzemi teljesítményfelvétele, a legtöbb berendezés hátoldalán található egy címke a teljesítmény értékével (Watt - W). Ez az információ a készülék gépkönyvéből, forgalmazójától is megtudható.
|
|
|
Először számoljon az AC 230V-os fogyasztókkal, ha nincs AC fogyasztó (csak 12/24V-ról közvetlenül működő berendezései vannak, pl. villanypásztor), akkor hagyja ki ezt a részt és folytassa a "DC fogyasztók energiaigénye" résznél. Tüntesse fel az egyes fogyasztókat, a teljesítményüket és hogy hány órát fogja őket működtetni egy héten (Üzemóra/Hét) a lenti táblázatokban. A heti Wattóra (Wh/Hét) értéket megkapja, ha a Teljesítmény értéket beszorozza a készülék heti használati idejével (Üzemóra/Hét). Végül adja össze az egyes Wh/Hét értékeket, hogy megkapja a teljes Wh/Hét értéket.
|
|
|
|
|
|
|
FIGYELEM! Csak a zöld mezőkbe kell adatot bevinnie, a többi mezőt a táblázat magától kiszámolja. A már példaként beírt fogyasztói adatok felülírhatók a zöld mezőkben. Tizedespont megadásánál vessző helyett használjon pontot.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AC váltóáramú fogyasztók energiaigénye
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Berendezés
|
Watt
|
×
|
Üzemóra/Hét
|
=
|
Wh/Hét
|
|
|
|
Televízió
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Hűtőszekrény
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
230V-os világítás
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Mikrohullámú sütő
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Porszívó
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Vasaló
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Számítógép, laptop
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Vízforraló
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Szivattyúk
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Audio/video eszközök
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Egyéb gépek 1
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Egyéb gépek 2
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Egyéb gépek 3
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Egyéb gépek 4
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Váltóáramú AC fogyasztók teljes Wh/Hét értéke:
|
|
Wh/hét
|
|
|
1. Az inverter vesztesége miatt beszorozzuk a teljes Wh/Hét értéket 1,2-vel:
|
|
|
|
|
2. Írja be az inverter bemeneti feszültségét ide (általában 12 vagy 24V):
|
|
V
|
|
|
3. Elosztjuk az 1. sor értékét a 2. soréval:
|
|
Ah
|
|
|
|
|
Ezzel megkapta a teljes heti Ah (amperóra) igényét a váltóáramú fogyasztóinak. Most számolja ki az egyenáramú fogyasztói energiaigényét is, amennyiben van ilyen. Ha nincs, akkor ugorja át ezt a részt.
|
|
|
|
|
DC egyenáramú fogyasztók energiaigénye
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Berendezés
|
Watt
|
×
|
Üzemóra/Hét
|
=
|
Wh/Hét
|
|
|
|
Világítás (12 vagy 24V-os)
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Egyéb gépek 1
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Egyéb gépek 2
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Egyéb gépek 3
|
|
×
|
|
=
|
|
|
|
|
Egyenáramú DC fogyasztók teljes Wh/Hét értéke:
|
|
Wh/hét
|
|
|
1. Az akkumulátor, s egyben az inverter feszültsége (a fent megadott érték):
|
|
V
|
|
|
2. Elosztjuk a DC fogyasztók teljes Wh/Hét értékét a DC rendszer feszültségével (a teljes heti Ah (Amperóra) igénye a DC fogyasztóknak):
|
|
Ah
|
|
|
3. Az AC fogyasztók teljes heti Ah (Amperóra) igénye a fenti táblázatból:
|
|
Ah
|
|
|
4. Összeadjuk a 2. és a 3. sort, ez lesz az összes fogyasztó (AC és DC) teljes heti Ah (Amperóra) igénye:
|
|
Ah
|
|
|
5. Elosztjuk a 4. sort héttel. Ez a napi teljes Ah (Amperóra) igény:
|
|
Ah
|
|
|
|
|
Akkumulátor méretezés
|
|
|
Először válassza ki az akkumulátort, amit használni szeretne. Nagyobb rendszerek esetében célszerű nagyobb kapacitású (pl. 92Ah-ás) akkumulátorokat választani, így kevesebbet kell párhuzamosan (és sorba) kötni és a költségek is alacsonyabbak lesznek. Habár kapható kifejezetten napelemes rendszerekhez kifejlesztett és ajánlott "Solar" akkumulátor is, mégis sokan hagyományos AGM savas vagy lúgos ólomakkumulátort, illetve targonca akkumulátorokat használnak erre a célra a költséghatékonyság miatt. Másodszor el kell döntenie, hogy mennyi időn keresztül kell az akkumulátoroknak táplálnia a fogyasztókat újratöltés nélkül olyan esetekben, amikor például napokon keresztül nincs napsütés. Ezt az időt gyakran "áthidalási időnek" is nevezik. Tehát az áthidalási idő azt írja le, hogy hány napig kell az akkumulátorainknak ellátnia a fogyasztókat anélkül, hogy a napelemek vagy egyéb áramforrások az akkumulátort újratöltenék (az egymás utáni esős, borús napok száma).
|
|
|
Ugyancsak ebben a lépésben kell eldöntenie, hogy 12V-os vagy 24V-os akkumulátor-csoport mellett teszi-e le a voksát. Ez egy fontos döntés, mivel a későbbiekben már ezen nem lesz könnyű változtatni (pl. a 12V-os inverter nem lesz jó a 24V-os rendszerhez és fordítva, 12V-on a napelemes töltésvezérlők fele annyi töltőáramot adnak le, mint 24V-on, kábelkeresztmetszet, stb.). Általában nagyobb rendszereknél mi javasoljuk a 24V-os akkucsoportot, de ebben az esetben mindenképpen használjon akku töltéskiegyenlítést az akkumulátorok élettartama végett. A lenti két hivatkozás segíthet meghozni ezt a döntést.
|
|
|
24V-os akku töltéskiegyenlítő
|
|
|
Az áthidalási idő mellett szintén figyelembe kell vennie az ön felhasználói szokásait is. Ha például a napelemes rendszer egy hétvégi házba kerül beépítésre, akkor célszerű nagyobb, "túlméretezett" akkumulátor-csoporttal tervezni, mivel a napelemek egész héten át tölthetik az akkumulátorokat és tárolhatják az energiát, amit a hétvégén fel lehet használni. Ellenben ha aggregátor mellé építjük be a napelemes rendszert, akkor az akku-csoportot (és az invertert is) egy kicsit kisebbre is méretezhetjük, mivel az aggregátorral is rásegíthetünk a rendszerre, ha szükséges. Amikor eldöntötte, hogy a rendszer akkumulátorainak mekkora tárolókapacitásra (áthidalási időre) van szüksége, készen áll arra, hogy az alábbi táblázat segítségével meghatározza a napelemes rendszer akkumulátorainak a pontos számát.
|
|
|
|
|
Akkumulátor méretezési táblázat
|
|
|
|
|
1. Írja be a napi teljes Ah (Amperóra) igényt (a Fogyasztói táblázatból):
|
|
Ah
|
|
|
2. Írja be a szükséges áthidalási időt napokban (például 2 nap):
|
|
nap
|
|
|
|
|
3. Összeszorozzuk az 1. sort a 2. sorral, s így megkapjuk a szükséges összes Ah kapacitást a megadott napok időtartamára:
|
|
Ah
|
|
|
4. Írja be az akkumulátorok kisüthetőségét ( 0.2 - 0.8 közötti érték ). Általában a legtöbb ólomakkumulátor fajtát nem szabad teljesen kisütni, az általánosan elfogadott kisütés mértéke százalékban kifejezve 50%, vagyis 0.5-ös kisüthetőség.
|
|
|
|
|
5. Elosztjuk a 3. sort a 4. sorral:
|
|
Ah
|
|
|
6. Válassza ki a lenti táblázatból és írja be ide a legközelebbi szorzószámot arra az átlagos téli hőmérsékletre vonatkozóan, amelyben az akkumulátora tárolva lesz:
|
|
szorzószám
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Hőmérséklet (Celsius)
|
Szorzó
|
|
|
|
|
|
|
|
26,7 C
|
1.00
|
|
|
|
|
|
|
|
21,2 C
|
1.04
|
|
|
|
|
|
|
|
15,6 C
|
1.11
|
|
|
|
|
|
|
|
10,0 C
|
1.19
|
|
|
|
|
|
|
|
4,4 C
|
1.30
|
|
|
|
|
|
|
|
mínusz 1,1 C
|
1.40
|
|
|
|
|
|
|
|
mínusz 6,7 C
|
1.59
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Összeszorozzuk az 5. sort a 6. sorral. Így alacsony hőmérsékleten is valósak lesznek a számított adatok. Ez a szükséges teljes akkumulátor kapacitás Ah-ban kifejezve:
|
|
Ah
|
|
|
8. Írja be az egyes 12V-os akkumulátoroknak az Ah kapacitás értékét (pl. 92Ah). Annak a már boltban kiválasztott akkumulátornak a kapacitását, amelyből majd többet kell párhuzamosan - esetleg sorba - kötnie.
|
|
Ah
|
|
|
9. Elosztjuk a 7. sort a 8. sorral:
|
|
db
|
|
|
Majd kerekítsen felfelé. Ez a párhuzamosan kötendő akkumulátorok (csoportok) száma:
|
|
kerekítés
|
|
|
10. Ossza el az akkumulátor-blokk feszültségét (pl. 24V) az egyes akkumulátorok feszültségével (pl. 12V). Ez a sorba kötendő akkumulátorok száma:
|
|
db
|
|
|
11. Összeszorozzuk a 9. sort a 10. sorral. Ez a szükséges akkumulátorok száma:
|
|
db
|
|
|
|
|
Napelemek méretezése
|
|
|
Ahhoz, hogy napelemeinkből az akkumulátorok töltésére alkalmas feszültséget és az elegendő teljesítményt megkapjuk, sok esetben azokat párhuzamosan (néha sorba) kell kötnünk. Az egyes napelemek párhuzamosan kötésével a kapocsfeszültség nem változik, ellenben az egyes napelemek teljesítményei összeadódnak. Ha a napelemeket sorba kötjük, az összteljesítményük változatlan marad és a kapocsfeszültségeik összeadódnak. Töltse ki a napelemek méretezési táblázatát, hogy megkapja az ön rendszeréhez szükséges napelemek számát. Kezdjük a már kiszámolt napi Ah igény megadásával.
|
|
|
|
|
Napelemek méretezési táblázata
|
|
|
|
|
1. A napi teljes Ah igény ( A DC Fogyasztói méretezés táblázatának 5. sora):
|
|
Ah
|
|
|
2. Megszorozzuk az 1. sort 1.2-vel az akkumulátor veszteségek miatt:
|
|
Ah
|
|
|
3. Adja meg az átlagos napi napsütéses órák számát. Átlagosan 5,2 óra / nap Magyarország területén, ez nyáron több, télen kevesebb.
|
|
óra
|
|
|
4. Elosztjuk a 2. sort a 3. sorral, hogy megkapjuk a napelemek szükséges összáramát:
|
|
A
|
|
|
Adja meg a napelem táblájának a teljesítményét:
|
|
W
|
|
|
5. Az ön napelem modulja által szolgáltatott max. töltőáram a fent megadott akkufeszültségre vonatkozóan (Pl.: egy 240W-os napelem 24V-on max. 10A leadására képes.)
|
|
A
|
|
|
6. Elosztjuk a 4. sort az 5. sorral:
|
|
db
|
|
|
Majd kerekítsen felfelé, (így megkapja a szükséges párhuzamosan kötendő napelemek számát)
|
|
kerekítés
|
|
|
7. Határozza meg a szükséges napelemek számát az egyes soros ágakban. A 12V-os akkumulátorok töltésére alkalmas napelem üresjárati feszültsége (Voc) min. 18-20V. A 24V-os akkumulátorok töltésére alkalmas napelem üresjárati feszültsége min. 36-40V. A 7-es sor értéke akkor lesz 2, ha pl. önnek Voc=20V paraméterű napelemei vannak, amellyel 24V-os akkucsoportot akar tölteni, vagyis sorba is kell kötni őket.
|
|
db
|
|
|
Szorozza össze a 6. sort a 7. sorral, ennyi napelem modulra lesz szükség összesen:
|
|
db
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Inverter méretezése
|
|
|
Az inverter az akkumulátorokban tárolt egyenáramot (DC) átalakítja olyan felhasználható váltóárammá (AC), amely a legtöbb háztartásban használt készülék, berendezés működéséhez szükséges. FIGYELEM! Bizonyos induktív (motorikus) fogyasztók indulásakor jóval nagyobb áramok szükségeltetnek, mint amire számítani lehet (pl. hűtőszekrény, klíma, szivattyúk, stb.), ezért az inverter méretezését az adott fogyasztók teljesítménytényezőjének az ismerete nélkül nem lehet táblázatból kiszámolni. Javasoljuk, hogy pontos információért vegye fel velünk a kapcsolatot vagy olvassa el az alábbi vonatkozó szakcikkünket:
|
|
|
Hogyan válasszunk invertert?
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vezeték méretezés
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Az egyenáramú vezeték méretezési táblázatát (napelemes szabályozó bekötéséhez) a "vezeték méretezés" fülre kattintva érheti el az oldal tetején.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|