Słońce to przyszłość…
05Gru

Instalacje solarne…

Instalacje solarne można podzielić na dwa główne typy:

Autonomiczne

(niezależne)

Jest to typ instalacji, który nie ma żadnego połączenia z siecią energetyczną. Jest to najpopularniejszy sposób wykorzystania energii słonecznej.

Po prawej przedstawione są uproszone schematy instalacji.

 

Jak obliczyć wielkość instalacji i jak dobrać odpowiednie komponenty:

1. Obliczenie zużycia energii

Pierwszym krokiem jest obliczenie ile energii potrzebujemy. Należy obliczyć pobór urządzeń, które będziemy zasilać energią słoneczną.

Przykład 1:

Chcemy oświetlać pomieszczenie wyłącznie energią słoneczną. Obliczamy, ile prądu zużywają nasze żarówki LED/świetlówki. Wychodzi nam, że pobór zamyka się w granicach 80W. Następnie szacujemy, ile godzin to oświetlenie będzie pracować. Wychodzi nam, że średnio 4h dziennie.

  • Pobór energii: 80W
  • Czas działania: 4h

Przykład 2:

Chcemy zasilać lodówkę turystyczną oraz radio. Dokonujemy pomiaru/odczytujemy z urządzenia, że jego pobór to: Lodówka: 30W, Radio: 10W. Chcemy zasilać oba urządzenia naraz przez minimum 10h dziennie.

  • Pobór energii: 40W
  • Czas działania: 10h

2. Dobór odpowiedniego akumulatora oraz przetwornicy 230V (o ile taką potrzebujemy).

Kolejnym krokiem jest dobór takiego akumulatora, który umożliwi pracę urządzeń przez czas, jaki sobie założyliśmy. Do tego celu może posłużyć nam program KALKULATOR. Po wprowadzeniu odpowiednich danych otrzymamy minimalną pojemność wymaganego akumulatora. Program wyliczy także minimalną wydajność przetwornicy. Będzie można dobrać odpowiednie urządzenie.

 Przykład 1:

  • Minimalna pojemność akumulatora 12V to:  29Ah
  • Minimalna moc przetwornicy 230V: 120W

 Przykład 2:

  • Minimalna pojemność akumulatora 12V to:  37Ah
  • Minimalna moc przetwornicy 230V: 60W

3. Dobór mocy baterii słonecznej oraz wydajności regulatora ładowania.

Ostatnim krokiem przy planowaniu instalacji jest dobór mocy podłączonych baterii fotowoltaicznych. Znając pojemność akumulatora możemy oszacować minimalną wydajność baterii, która będzie w stanie naładować go we wskazanym czasie. Przy obliczaniu czasu ładowania najlepiej ustawić 8-10 godzin – tyle trwa dzień. Dobrze wyliczona instalacja powinna móc naładować akumulator w słoneczny dzień tak, aby wieczorem był pełny i umożliwiał pracę podłączanych do niego urządzeń. Do wspomnianych obliczeń posłuży nam kolejny PROGRAM. Wyliczy on także potrzebną wydajność regulatora ładowania, który będzie troszczyć się o prawidłowe ładowanie i rozładowanie podłączonego akumulatora.

Przykład 1:

  • Czas ładowania akumulatora: 8h
  • Minimalna wydajność baterii słonecznej to:  66W
  • Minimalna wydajność regulatora ładowania: 4A

 Przykład 2:

  • Czas ładowania akumulatora: 8h
  • Minimalna wydajność baterii słonecznej to:  84W
  • Minimalna wydajność regulatora ładowania: 5A

Uwaga: W celu długiej i bezawaryjnej pracy jest przyjęte, że akumulator powinien być ładowany prądem równym 1/10 swojej pojemności. Zatem akumulator o pojemności np. 50Ah powinien być ładowany maksymalnie prądem 5A – wtedy wydłuża to jego żywotność i dłużej będzie nam służyć.

Oczywiście nie jest to warunek konieczny – ale trzeba mieć na uwadze korzyści ładowania niedużym prądem.

4. Podsumowanie

Po wyliczeniu wszystkich elementów możemy zestawić je w czytelną całość:

Przykład 1 – aby zasilić nasze oświetlenie potrzebujemy minimum:

  • Akumulator: 29Ah
  • Regulator ładowania: 4A
  • Przetwornica: 120W
  • Bateria/Baterie Fotowoltaiczne: 66W

Przykład 2 – aby zasilić lodówkę i radio potrzebujemy minimum:

  • Akumulator: 37Ah
  • Regulator ładowania: 5A
  • Przetwornica: 60W
  • Bateria/Baterie Fotowoltaiczne: 84W

Oczywiście zastosowanie lepszych/mocniejszych elementów zestawu odbije się na zwiększeniu możliwości zestawu.

Pamiętaj tylko, że nie możesz zwiększać wydajności baterii bez zmian regulatora na mocniejszy lub podłączyć więcej odbiorników bez zmiany przetwornicy na wydajniejszą. Innymi słowy wszystkie elementy zestawu muszą być dobrane do siebie wzajemnie.

 

Online

(Grid-TIE lub synchronizujące się)

Jest to kolejny sposób wykorzystywania energii słonecznej. Z tą jednak różnicą, że nie korzysta się z przechowywania energii w akumulatorach, ale zużywa ją od razu po wyprodukowaniu. Jest to nadzwyczaj atrakcyjną opcja, bo wymaga znacznie mniejszych nakładów finansowych i późniejszych kosztów eksploatacji instalacji (głównie wymiany kosztownych akumulatorów co kilka lat). Produkowana energia „tłoczona” jest bezpośrednio do elektrycznej sieci domowej i jest do dyspozycji w całym budynku.

Po prawej stronie przedstawiony jest prosty schemat takiej instalacji…

Zachowanie:

  1. Jeśli przykładowo do instalacji domowej podłączona jest przetwornica produkująca 500W, a w budynku zużycie energii w danej chwil wynosi 700W, to wtedy w pierwszej kolejności energia czerpana jest z przetwornicy, a dopiero w przypadku jej niedostatku pozostała część dobierana jest z sieci zakładu energetycznego. Zatem licznik energii elektrycznej będzie notował zużycie 200W, pozostałe 500W produkujemy i zużywamy we własnym zakresie.
  2. Jeśli przykładowo  ta sama przetwornica produkuje 500W, ale zużycie w budynku jest na poziomie 200W, wtedy energia dla odbiorników czerpana jest z naszego źródła solarnego, pozostały nadmiar 300W poprzez licznik uchodzi do sieci energetycznej. Licznik energii elektrycznej stoi w miejscu i nie będzie naliczać żadnego zużycia (ponoć liczniki starego typu, z tarczą bez blokady – potrafią się kręcić wstecz hehe).

Oczywiście odpływająca energia jest stracona, chyba, że posiadamy umowę z zakładem energetycznym na odsprzedaż energii. Wtedy za nasza nadprodukcję energii otrzymamy pieniądze w stawce określonej w umowie sprzedaży naliczaną przez specjalny licznik.

Może zaistnieć sytuacja, że w sieci energetycznej zabraknie prądu. Przykładowo awaria lub prace konserwacyjne techników. Każda przetwornica GRID TIE posiada tzw.  „zabezpieczenie wyspowe„. W przypadku zaniku energii w sieci energetycznej – przetwornica wyłączy się aby nie pompować energii poza budynek. Po powrocie zasilania sieciowego – przetwornica wznawia pracę stając się ponownie głównym źródłem zasilania.

c.d.n

Odpowiedzi: 8 do wpisu “Instalacje solarne…”

  1. grzegorz pisze:

    Dzien dobry.Mam jedno pytanie.Czy przetwornice
    podlanczam do regulatora ładowania,czy bezposrednio
    pod akumulator???? Pytam bo słyszałem wiele
    różnych opinii.

  2. tomy pisze:

    ja mam przetwornice mobiltronik i nie wiem jaka jest jej sprawnosc i jaki ma przebieg na wyjsciu.

  3. przemek pisze:

    Pytanie

    czy mozna podpiac dwa akumulatory 12 v szeregowo i do tego dwa regulatory ( do kazdego idzie odzielny panel )12 szeregowo ?
    albo do kazdego aku bezposrednio regulator ( jeden do jednego ) a akumulatory w szereg

    pozdrawiam

    • zuo pisze:

      Można tak zrobić. Czyli 2 akumulatory dają 24V w sumie. Ale do każdego z akumulatorów podłączymy własny regulator 12V z własnym panelem. Później należy połączyć wyjścia każdego zz regulatorów szeregowo i będziemy mieć jedno źródło 24V. Będzie to działać, tylko po co tak robić, skoro można dać 1 regulator 24V i oba panele do niego podłączyć 🙂 Ładowanie akumulatorów osobno będzie powodowało, że ich napięcia będą się rozjeżdżać i trzeba kolejnego urządzenia do monitorowania. Bardzo kłopotliwe (dbanie o napięcia) i nie uzasadnione ekonomicznie (trzeba 2 regulatory zamiast 1)

  4. Robert pisze:

    Z teoretycznego punktu widzenia chyba da się podłączyć przetwornicę 12V do instalacji 24V składającej się z dwóch akumulatorów 12V (o akumulatorze 24V w jednej obodowie nie słyszałem). Ładowanie akumulatorów byłoby 24V (dwie 12-stki połączone szeregowo), natomiast do wejścia przetwornicy akumulatory podłączone byłyby równolegle, czyli 12V. Pomijam oczywiście tutaj inne sprawy związane z eksploatacją takiego zestawu (możliwość rozjechania się rezystancji wewnętrznej tak używanych akumulatorów), ale takie podłączenie z elektrycznego punktu widzenia jest chyba możliwe.

  5. Robert pisze:

    Jest kilka firm, które sprzedają falowniki o różnych mocach i tak zacząłem się zastanawiać, w jaki sposób zgodnie z polskim prawem można to podłączyć do instalacji domowej. Przypuszczam, że nie sprzedając prądu do sieci energetycznej zasady podłączenia będą takie same jak w przypadku podłączenia np. agregatu prądotwórczego. Musi być ten fakt przynajmniej zgłoszony w ZE, a w instalacji budynku musi być przełącznik sieć-agregat (bateria słoneczna) i to wiadomo z jakich względów. System GRID-TIE ma rację bytu jedynie w sytuacji, gdy będziemy produkować sensowną ilość energii na własne potrzeby i na sprzedaż. Przy małych, przydomowych instalacjach solarnych, gdzie jej elementy (bateria słoneczna) wykonywane są w garażu koszty stałe takiej inwestycji zjedzą ten pomysł. Produkcja energii na własne potrzeby bez sprzedaży jej nadwyżki i bez jej gromadzenia (zakup „dobrych” akumulatorów to też potężny koszt) to też kiepskie rozwiązanie i delikatnie mówiąc mało uniwersalne. Uważam, że jeśli chcemy uniwersalnie i w miarę możliwości w całości zagospodarować pobraną ze słońca energię oraz przy założeniu, że nie sprzedajemy energii do ZE, powinny w instalacji znaleźć się jednak akumulatory, które jeśli nie będą w zamiarze wykonawcy gromadzić całej energii ze słońca, to przynajmniej muszą pełnić funkcję bufora w przypadku choćby „o … wyszła chmurka i na 30 sek. zasłoniła słoneczko i cała instalacja przełącza się nam na zasilanie zewnętrzne”. Jak pisałem nie jestem elektronikiem, ani nawet elektrykiem, ale na lekcje fizyki uczęszczałem z zainteresowaniem i trochę z tej nauki w głowie pozostało. Trudno jest mi jednak od strony praktyczno-technicznej dobrać i skomponować dostępne urządzenia tak, żeby możliwie w 100% potrafiły wykorzystać odebraną ze słońca energię. Mój pomysł, przypuszczam, że nie nowy, jest taki, żeby jakieś urządzenie kaskadowe (powiedzmy, że będą to 3 kaskady w jednym urządzeniu) załączało kolejne obwody instalacji elektrycznej w budynku, czyli napięcie po przetwornicy – 230V. Natomiast w przypadku zbyt małego obciążenia na obwodach 230V można by dokombinować bezpośrednie zasilanie z akumulatorów (wyjścia/wejścia akumulatorów w przetwornicy) grzałek w bojlerze i również zrobić to kaskadowo (załóżmy, że też będzie to 3 kaskady). Oczywiście wszystko to musi zostać precyzyjnie dostrojone do odpowiednich napięć na akumulatorze (a nawet rodzaju samego akumulatora i charakterystyki jego pracy), ustawione odpowiednie przedziały załączania i wyłączania kolejnych kaskad (obciążeń) z jakąś tam sensowną histerezą. A jeszcze jakby udało się w to wszystko wpiąć wiatrak o mocy w porywach do 1000W przy 24V (powiedzmy 500W przy 7-8m/s) to byłaby pełnia szczęścia  Nad takim czymś się bardzo zastanawiam, choć w powyższym opisie brzmi to skomplikowanie, to w praktyce są urządzenia, które można by już dziś zakupić i wykorzystać np. regulator hybrydowy wiatrowo-solarny, ale ja widziałem tylko chińskie (dyskusyjna jakość) i trochę za drogie, jak na dalokowschodni wyrób. Z zakupem, czy wydawaniem pochopnie kasy wstrzymuję się do samego końca, tzn. do momentu całkowitego i wyczerpującego ogarnięcia (cokolwiek miałoby to znaczyć) tematu. Przypuszczam, że całkiem tanie to nie będzie, ale jestem pewien, że powinno się to dać wykonać w miarę prosto, przy minimalnej ilości części mechanicznych i z ogólnie dostępnych elementów. Przy obecnym stanie techniki, gdzie grzebiemy w nanometrach procesorów, zrobienie czegoś takiego nie będzie wielkim wyzwaniem. Taki właśnie mam chytry plan na najbliższe lata realizując własne hobby. Jeśli ktoś mi pomoże, to na pewno coś fajnego z tego wyjdzie.
    Trochę długi mi ten post wyszedł, ale mam nadzieję, że wartościowy pod względem „co inni myślą”.
    Pozdrawiam.
    Robert B.

  6. wojtek pisze:

    Witam. Bardzo ciekawa stronka. Mam pytanie związane z regulatorem ładowania. Jeśli użyję baterii i akumulatora 24V, jakie napięcie da regulator na wyjściu, 12V czy 24V? Chcę zaadoptować jako przetwornicę starego UPSa który miał akumulatory 12V. Pozdrawiam.

    • zuo pisze:

      Jeśli instalacja pracuje na 24V i takie napięcie przyjmuje regulator to także na wyjściu akumulatora oraz na wyjściu obciążenia będzie takie napięcie.
      Niestety nie można podłączać akumulatora 12V do instalacji 24V (i odwrotnie).