Oma off-grid päikesejaam on energia toimepidevuse aluseks. Olenemata suurusest - sul on alati olemas elekter. Kõik päikeseenergia süsteemi komponendid on omavahelises seoses ja sõltuvuses. Kui küsida, et mis on neist kõige olulisem või kõige alus, siis pean tõdema, et ükski komponent ei ole - koormus ehk sinu energia vajadus on.
Siin on sulle väike teejuhis, kuidas arvutada oma päikeseenergia süsteemi suurust läbi erinevate komponentide suuruse.
​
OFF-GRID päikesejaam - Peamised komponendid
Peamised off-grid päikesejaama komponendid on:
1) päikesepaneelid - nende arv sõltub sellest, kui suur akupank laadimist vajab
2) akupank - see sõltub sinu päevasest energiavajadusest ja reservist, sh mängus on ka aku BMS
3) kontroller - see sõltub peamiselt päikesepaneelide võimsuse vajadusest
4) peakaitse - sõltub inverteri võimsusest ja süsteemi nominaalpingest
5) kontrolleri kaitse - sõltub kontrolleri tugevusest
6) inverter - sõltub alalisvoolu energiavajadusest
7) kaablid- sõltub seadmetevahelisest voolutugevuse vajadusest ja kaabli pikkusest ning süsteemi nominaalpingest
8) süsteemi suurus - ehk kas 12V, 24V, 36V, 48V süsteem.
Off-grid päikesejaama päikeseenergia vajaduse arvutamine
Näide! Oletame, et sa tahad esialgu teha omale keskmise suurusega 24V süsteemi ja panna päikeseenergia peale oma teleka, ruuteri, digiboxi ja külmkapi.
​
Teleka võimsus on 100W ja see töötab sul 5h ööpäevas, seega selle energia vajadus ehk koormus on 500Wh.
Ruuter on 20W, see töötab sul 24/7, selle koormus ööpäevas on 480Wh.
Digibox on 20W, see töötab nagu telekaski 5h ööpäevas, koormus 100Wh.
Külmkapi (c-energiamärgis, 166kWh aastas) koormus on 450Wh ööpäevas.
​
Kokku sinu koormus on ca 1500Wh ehk 1.5kWh
Off-grid päikesejaam - akupanga suuruse arvutamine
Nüüd sa tead oma vajadust, kuid kuna Eestis ei paista päike just igapäev, eriti novembris, siis kindlasti tuleb tagada mingi reserv. See võiks olla minimaalselt 3 ööpäeva. Seega arvesta kokku koormusvajadusega 5kWh ehk 5000Wh.
​
Nüüd sa tead, kui suur on sinu koormuse rahuldamiseks vajalik akupank. Ära unusta, et meil siin näites on 24V süsteem.
Sul on vaja 4 tk 12V 100Ah või 2 tk 24V 100Ah LiFePO4 akut (kokku 5120Wh) või 8 tk 12V 100Ah pliiakut. Vahe tuleneb sellest, et LiFePO4 akust saad sa kasutada 80% energiast, pliiakust aga vaid 50% (loe täpsemalt siit). Seda nimetatakse DOD ehk depth of discharge.
Oluline on ka akus kasutatav BMS, sellest omakorda sõltub inverteri kasutamine. Kuna meil siin on 24V süsteem, siis pead sa 12V 100Ah akud panema süsteemi 2S2P ehk kahekaupa seeriasse, mis muudab su süsteemi 24V süsteemiks ja need kaks 24V süsteemi omakorda ühendad paralleelselt, mis teeb su akupangast 24V 200Ah aku. Kuna igal 100Ah akul on tavaliselt BMS 100A, siis paralleelselt ühendades on su akupanga BMSi maksimaalne tugevus 200A. 200A BMS 24V süsteemis võimaldab sul kasutada 24V x 200A = 4800W inverterit.
Kui kasutad 24V akusid, siis need pane kohe paralleelselt.
Päikesepaneelide valik ja paigaldamine
Nüüd sa tead oma akupanga suurust. Selleks, et seda akupanka mõistliku ajaga laadida, on vaja piisavalt päikesepaneele.
Ma ei ole leidnud veel usaldusväärseid andmeid, et kui palju Eestis päevas keskmiselt seda vajalikku sobilikku päikesepaistet on. Seega arvestan, et seda on 5h päevas (novembris kindlasti mitte, aga saad süsteemi juurde panna ka ATSi, mis automaatselt lülitab sinu tarbijad võrgu peale ümber. Loe SIIT!).
​
Selleks, et saada teada, kui palju päikesepaneele on vaja selleks, et laadida 5kWh akupanka = 5000/ 5 (h päevas) = 1000W. Kuna paneeli efektiivsus on 70%, siis 1000*0.7= 700W (see on reaalne tegelik efektiivsus).
Seega tegelikult laevad need 1000W (ehk 700W) päikesepaneele sinu 5000Wh aku täis 7tunniga. Eestis selliseid sobiva päikesega päevi on vähe. Seega 1000W on vähe. Kui arvestada 1200W paneelidega, siis (sama valemi alusel) tulemuseks on 6h. 1400W aga 5h. 1400W on 4 tk 350W päikesepaneeli, mille max sisendpinge avatud süsteemis on 40.5V.
Seega sul on vaja 1400W päikesepaneele.
Päikeseenergia muunduri ehk kontrolleri vajadus
Nüüd sa tead, et sul on vaja 1400W paneele. Järgmises saad teada, millist kontrollerit sul on vaja. Siinkohal ma ei soovita kindlasti paigaldada 12V süsteemi, sest ampreid on juba liiga palju. Seega ära unusta - meil siin näites on 24V ja nüüd said teada, miks.
​
Kontrolleri suurus = 1400W (paneelid) / 24 (süsteemi nominaalpinge)= 58A = 60A MPPT.
Nüüd sa peab valima omale sellise kontrolleri, mille maksimaalne paneeli sisendvõimsus (PV input power) oleks vähemalt 1400W. Aga kuna paneelid on võrdlemisi odavad, siis mida suurem see number on, seda rohkem paneele saad panna ja seda kiiremini laeb aku täis.
Selle MPPT maksimaalne paneeli sisendvõimsus on 24V süsteemis 1440W. 4 tk 350W (VOC 40.5V) paneele on 1400W, kuid kuna VOC ehk max PV voltage on 162, pead sa paneelid samuti ühendama 2S2P formaati ehk kahekaupa seeriasse ja need kahesed omakorda paralleelselt. See teeb VOC kokku 81V (Loe ühendamisest SIIN!)
Kaitse kontrolleri ja aku vahele
Sa peab kaitsma oma akut juhuks, kui kontrolleriga midagi juhtub. Aku on väga väga kallis. Seega aku ja kontrolleri vahele läheb kaitse, mille suurus on kontrolleri tugevus x 1.25 ehk antud juhul 60x1.25= 75A, kuid ümarda 80A-ni.
Inverteri valmimine
Mina soovitan alati valida mõistliku suurusega inverter, mis võiks olla võimekam kui sinu hetke vajadus. Mingil hetkel sa tahad koormust juurde saada, nt laadida telefone, miks mitte ühendada süsteemi ka LED valgustus jne, siis on hea, kui inverter on võimsam.
Hetkel sobiks siia suurepäraselt 24V inverter nominaalvõimsusega 3500W, peak ehk sööst 7000W.
Kuna su inverter on 24V süsteemis 3500W, peab su akupanga BMS olema minimaalselt 3500W / 24V = 146A. Ehk kui sul on 24V süsteem, mis koosneb neljast 2S2P süsteemis ühendatud akust, siis sellega on korras.
Kaitsme suurus aku ja inverteri vahele
Sa peab kaistma kogu süsteem, sh komponente ja kaableid. Selleks paigaldad sa inverteri ja aku vahele kaisme, mida kutsutakse süsteemi peakaitsmeks.
Peakaitse suurus = inverteri nominaalvõimsus / süsteemi pingega (antud juhul 24V)= 3500W / 24V = 146A X 1,25 = 182 = ümarda lähima kaitsme täisarvuni = 200A kaitse. Kuna su BMSi kogutugevus on samuti 200A, siis see sobib ideaalselt.
Kaablite valik
Nüüd sa tead komponentide vahel valitsevat olukorda ehk voolutugevusi ehk ampreid. Vali piisava suurusega kaabel, et takistus oleks võimalikult väike ning naudi.
Off-grid päikesejaama komplekteerimine ei ole väga keeruline, kui tunned ja mõistad komponentide omavahelist suhet. Üks sõltub teisest. Lihtsamaks teeb selle koostamise see, et sa mõtled kohe välja, milline on päikesejaama nominaalpinge- 12, 24 või 48V. Mina soovitan alati alustada 24V süsteemidest.
