Rosnące ceny prądu sprawiają, że coraz więcej osób zastanawia się nad montażem instalacji fotowoltaicznej przetwarzającej energię słoneczną na elektryczną. Inwestycja w perspektywie czasu pozwala uzyskać bardzo zauważalne oszczędności. Każdy w miarę doświadczony hobbysta może to zrobić sam, bez większego wysiłku. Jest to kwestia doboru odpowiednich komponentów do systemu fotowoltaicznego, tak aby dostarczanie energii do urządzeń działało w sposób niezawodny. W celu zwiększenia wydajności paneli fotowoltaicznych, należy w maksymalny sposób wykorzystać wszelkie aspekty związane z prawidłowym montażem oraz wziąć pod uwagę kilka innych bardzo istotnych elementów.
Jak prawidłowo obliczyć instalację fotowoltaiczną?
Planowanie, a raczej samodzielne obliczanie systemu fotowoltaicznego 12 V jest dość proste, jeśli postępuje się zgodnie z poniższymi krokami:
1. Oblicz potrzebną moc instalacji
Pierwszym krokiem w planowaniu jest określenie zapotrzebowania na moc. W tym celu należy odszukać rachunki za prąd i sprawdzić ile energii zużywamy miesięcznie. W przypadku zupełnie nowych budynków dobrym rozwiązaniem będzie dodanie mocy wszystkich urządzeń podanej w watach (W) na obudowie lub w instrukcji. W niektórych przypadkach zamiast mocy podawany jest pobór prądu w mA (miliamperach) lub A (amperach).
Jeżeli przy napięciu 12 V mierzony jest prąd 0.5 A, moc (P) można obliczyć za pomocą następującego wzoru.
P = U x I (12 V x 0.5 A) = 6 W
Im niższa wymagana moc do pracy urządzeń, tym mniejszy i bardziej opłacalny będzie wymagany moduł fotowoltaiczny. Z tego powodu sensowne jest wybieranie ekonomicznych lamp LED 12 V, zamiast stratnych lamp halogenowych 12 V. W przypadku odbiorników, takich jak radia, zużycie energii zależy od głośności. Problematyczne możne okazać się obliczenie zapotrzebowania na energię lodówki, ponieważ sprężarka do chłodzenia nie pracuje w sposób ciągły. Czas pracy i przerwy zależą od wielu czynników, takich jak temperatura otoczenia, ustawiona temperatura chłodzenia, izolacja i poziom napełnienia. Ponadto istotna jest częstotliwość i czas otwierania lodówki. W przypadku obsługi lodówki 230 V poprzez falownik 12 V należy pamiętać, że po włączeniu sprężarki moc pobierana przez lodówkę jest ok. 10 razy wyższa niż moc ciągła podczas pracy. Nie każdy falownik jest przystosowany do tak wysokich prądów rozruchowych.
2. Określ czas pracy urządzeń
Równie ważne, jak obliczenie zużycia energii przez różne urządzenia, jest oczywiście określenie czasu ich pracy. Bardzo istotne znaczenie ma czy urządzenie potrzebuje zasilania przez 30 minut, czy przez 3 godziny lub cały czas, jak wspomniana lodówka. Zwłaszcza jeśli wymagana jest duża moc.
Przykład:
W naszym obliczeniu zakładamy, że 2 lampy o mocy 6 W każda mają świecić przez dwie godziny wieczorem, a 1 lampa o mocy 10 W ma pracować przez 30 minut. Dodatkowo mamy telewizor 12 V o mocy 30 W, który musi być zasilany przez godzinę.
2 x 6 W = 12 W x 2 h = 24 Wh
1 x 10 W = 10 W x 0,5 h = 5 Wh
1 x 30 W = 30 W x 1 h = 30 Wh
Pobór prądu elektrycznego wymagany dla tych urządzeń wynosi zatem 59 Wh. Kolejne urządzenia będą liczone według tego samego schematu, a wynik dodawany do 59 Wh.
3. Oblicz potrzebną pojemność akumulatora
W systemie fotowoltaicznym z akumulatorem solarnym 12 V, zapotrzebowanie na energię 59 Wh odpowiada pojemności baterii 59 Wh: 12 V = 4,92 Ah (amperogodziny). Aby zasilać wszystkie urządzenia przez określony czas, akumulator musi mieć pojemność 4,92 Ah.
Jednak, w celu zapobiegania zbyt głębokiemu rozładowaniu akumulatora, a tym samym przejściu w tryb cykliczny (ciągłe rozładowywanie i doładowywanie), zużycie energii powinno wynosić maksymalnie 20% pojemności akumulatora. W tym przypadku akumulator do modułów fotowoltaicznych musi mieć pojemność co najmniej 24,6 Ah.
4. Wybór wielkości modułu fotowoltaicznego
W danych technicznych modułów fotowoltaicznych producenci zawsze podają maksymalną moc szczytową (Wp = Watt peak). Wartość ta jest jednak osiągana tylko wtedy, gdy słońce pada na moduł z pełną mocą pod kątem 90°.
Gdy tylko zmienia się kąt padania promieni słonecznych lub dzien jest bardziej pochmurny, wydajność modułu spada. W praktyce okazuje się, że moduł dostarcza ok. 45% swojej mocy szczytowej przez okres 8 godzin w słoneczny dzień.
W celu ponownego naładowania akumulatora energią wymaganą w podanym wyżej przykładanie obliczeniowym – moduł należy obliczyć w następujący sposób:
(59 Wh : 8h) : 0,45 = 16,39 W
Moduł fotowoltaiczny musi zatem posiadać moc szczytową 16,39 Wp lub wyższą.
Sprawdź moduły fotowoltaiczne ›
5. Zadbaj o odpowiednie ustawienie modułu
Ze względu na położenie słońca - wiosną i jesienią moduł solarny musi być ustawiony bardziej stromo niż w okresie letnim. Z tego powodu dobrym rozwiązaniem jest regulowane mocowanie modułu fotowoltaicznego. Jeśli nie jest to możliwe, moduł powinien być od razu zamontowany bardziej stromo, tak aby można było uzyskać dobrą wydajność również wiosną i jesienią. W środku lata zbyt stromy kąt jest kompensowany przez dłuższy czas nasłonecznienia.
6. Wybierz odpowiedni regulator ładowania
Zadaniem regulatorów ładowania jest zabezpieczenie akumulatora przed nadmiernym rozładowaniem i przeładowaniem. Zapobiega to zbyt wysokiemu napięciu generowanemu przez moduł fotowoltaiczny i jego uszkodzeniu.
Prąd modułowy regulatora ładowania musi być równy lub wyższy od prądu zwarciowego zastosowanego modułu fotowoltaicznego. Jeśli w instalacji PV połączonych jest równolegle kilka modułów, decydująca jest suma prądów zwarciowych wszystkich modułów.
W niektórych przypadkach regulatory ładowania monitorują również obciążenia. Jeżeli w czasie deszczu obciążenie zbyt głęboko rozładuje akumulator solarny, regulator w porę odłącza obciążenie od akumulatora.
Jeśli planujesz późniejszą rozbudowę systemu PV, nie należy oszczędzać na regulatorze ładowania i raczej wybrać taki, który ma wyższy prąd modułu. W ten sposób można później podłączyć kolejny moduł fotowoltaiczny lub dodatkowy magazyn energii bez konieczności zmiany regulatora ładowania.
Sprawdź regulatory ładowania ›
Obliczanie, jak i montaż instalacji fotowoltaicznej są w zasadzie dość proste. Wystarczy, że wykonasz kroki opisane powyżej, a wciąż rosnące rachunki za energię elektryczną przestaną być problemem.
Sprawdź akcesoria do fotowoltaiki ›