1. Vlastnosti solárneho panela
1.1 Aké napätie bude vytvárať 455Wp solárny panel?
Výkon 455 Wp (watt peak) predstavuje maximálny výkon solárneho panela za štandardných testovacích podmienok (STC). Napätie, ktoré bude tento panel poskytovať, závisí od viacerých faktorov, vrátane teploty, intenzity osvetlenia a zaťaženia.
Solárne panely obvykle produkujú napätie v rozmedzí medzi 30 V a 60 V.
1.2 Koľko prúdu vyrobí 455Wp solárny panel?
Množstvo prúdu, ktoré poskytne solárny panel s výkonom 455 Wp (watt peak), závisí od napätia, pri ktorom panel funguje. Toto napätie sa môže líšiť vzhľadom na rôzne faktory, vrátane teploty, osvetlenia a zaťaženia.
Predpokladajme, že solárny panel pracuje pri napätí 30 V. Prúd môžeme vypočítať pomocou nasledujúceho vzťahu:
Prúd = Výkon / Napätie = 455 Wp / 30 V ≈ 15,17 A
Tieto hodnoty sú približné, a skutočné hodnoty prúdu sa môžu líšiť v závislosti od konkrétnych podmienok.
1.3 Ako sa dajú panely pospájať a aké hrubé vodiče je potrebné použiť?
Panely môžu byť spojené buď do série, čo umožňuje dosiahnuť vyššie prevádzkové napätie (systémové napätie je súčet napätia každého modulu), alebo do paralelu, čím získame vyššie prevádzkové prúdy (systémový prúd je súčet prúdu každého reťazca modulov). Na spojenie panelov sa používajú vodiče s UV ochranou a s koncovkami MC4. Priemer vodičov je väčšinou 4mm2 alebo 6mm2.
1.4 Na čo je potrebné dbať pri spojení viacerých solárnych panelov?
Pri pospájaní viacerých panelov je dôležité zohľadniť niekoľko faktorov:
Napätie panelov: Každý solárny panel má svoje špecifické pracovné napätie. Pri spojení panelov do série sa ich napätia sčítavajú. Je dôležité zvoliť taký počet panelov a ich kombináciu, aby celkové napätie bola vhodná pre systém, do ktorého sa panely zapoja (napr. pre menič na striedavý prúd).
Prúd panelov: Pri paralelnom spojení panelov sa prúdy týchto panelov sčítavajú. Je dôležité zvoliť vhodné zabezpečenie pre taký celkový prúd, ktorý bude prechádzať cez káble a zariadenia, aby nedošlo k preťaženiu alebo poškodeniu systému.
Káble a ochrana: Pri spojení viacerých panelov je dôležité zvoliť vhodné káble a prípojky, ktoré zvládnu prúd a napätie systému. Je tiež potrebné zabezpečiť vhodnú ochranu, ako sú poistky alebo odpojovacie prvky, aby sa minimalizovalo riziko preťaženia a požiaru.
Rozmiestnenie a orientácia: Pri inštalácii viacerých panelov je potrebné zvážiť ich rozmiestnenie a orientáciu. Optimálne rozmiestnenie a orientácia panelov môžu zabezpečiť maximálny výkon a účinnosť systému.
Návrh a inštalácia systému: Pripojenie viacerých panelov je zložitý proces, ktorý vyžaduje správny návrh a inštaláciu. Je vhodné vyhľadať odbornú pomoc a konzultovať s profesionálom, aby sa systém navrhol a nainštaloval správne, s ohľadom na miestne predpisy a špecifické požiadavky.
1.5 Kam ide energia z panelov, keď nie sú pripojené spotrebiče a batérie sú nabité? Neprebijú sa batérie?
Batérie sa určite neprebijú. O to sa stará regulátor nabíjania, ktorý neustále sleduje ich napätie a prispôsobuje nabíjací prúd podľa nastavených parametrov. Preto je veľmi dôležité pri inštalácii správne nastavenie parametrov batérie a regulátora.
Fotovoltaický panel vystavený slnečnému žiareniu generuje na svojich vývodoch jednosmerné napätie. Prúd však tečie len po pripojení záťaže a jeho veľkosť závisí od veľkosti tejto záťaže. Ak napríklad pripojíme 10W žiarovku na 280W panel, panel bude vyrábať iba tých 10W.
280W je maximálny výkon, ktorý je daný panel schopný vyrobiť. Pri nastavení typu batérie je potrebné takisto skontrolovať nastavenia maximálneho napätia systému / batérie.
2. Druhy solárnych systémov
2.1 Solárny systém na chatu
Pre navrhnutie najoptimálnejšieho systému pre Vás, potrebujeme nasledujúce údaje:
- Budete solárny systém využívať iba cez víkend alebo aj cez týždeň?
- Ide o celoročnú potrebu energie, alebo primárne jar až jeseň?
- Aké zariadenia s akými výkonmi chcete napájať?
Bojler:
Ak máte na chate bojler, ktorý si želáte napájať na systém, prosím, uveďte výkon špirály (najideálnejšie s dokumentáciou danej špirály / bojlera), nakoľko je potrebné na základe neho zvoliť vhodný systém s dostatočnými rezervami.
Pre napájanie bojlera je potrebný hybridný systém s meničom Multiplus. Pre špirály do 1,5kW je potrebné mať minimálne 3000VA menič a pre špirály do 2,7kW je potrebné mať minimálne 5000VA menič.
Čerpadlo:
Čerpadlo môže mať nábehový výkon 7 až 10-násobok svojho nominálneho výkonu, a preto je potrebné menič nadimenzovať tak, aby dokázal zvládnuť tento nábehový výkon.
Ak má vaše čerpadlo odoberať 120W, tak jeho nábehový prúd môže byť až 1200W. Preto je potrebné zvoliť menič, ktorý dokáže dodávať tento výkon. V prípade, ak je pri čerpadle uvedený menší nábehový prúd, je možné zvoliť aj slabší menič.
Dodatočné informácie:
- Na akú svetovú stranu je orientovaná strecha a aký je typ krytiny?
- Približne v akej lokalite sa chata nachádza?
- Aké je zariadenie s najvyšším výkonom, ktoré chcete napájať?
2.2 Solárny systém pre domácnosť
Pre navrhnutie najoptimálnejšieho systému potrebujeme nasledujúce informácie:
- Aká je spotreba elektrickej energie, ideálne v jednotlivých mesiacoch? (tieto informácie nájdete na faktúre od dodávateľa energie)
- Máte elektromer na hranici pozemku / verejne dostupný?
- Aké spotrebiče používate počas dňa, keď svieti slnko, respektíve je niekto v domácnosti aj počas dňa?
- Ako vykúrivate a ohrievate vodu?
- Aký typ strechy a strešnej krytiny máte?
- Máte záujem o dotáciu?
- Máte záujem o akumuláciu energie do batérií? (Táto možnosť umožňuje oveľa vyššie využitie energie, ale vyžaduje investíciu vyššiu o minimálne 5 000 €)
2.3 Solárny systém na karavan
Pri karavanoch je najväčším problémom často obmedzený priestor na streche. Preto je dôležité predtým, než sa rozhodnete, odmerať voľnú plochu na streche. Výber vhodného solárneho systému závisí od spotrebičov, ktoré chcete napájať, ich počtu, výkonu a očakávanej dĺžke používania. Medzi najčastejšie napájané spotrebiče patria mobilné telefóny, chladničky, malé televízie a osvetlenie.
Neprekáža sa napájať spotrebiče, ktoré slúžia na ohrev, ako sú kanvice alebo mikrovlnné rúry, pretože majú vysokú spotrebu energie. Na inštaláciu panelov na strechu karavanu sa používa špeciálne lepidlo, a káble sa vedú von pomocou prechodovej krytky.
Väčšina karavanov disponuje dvoma batériami. Jedna je klasická štartovacia batéria a druhá zásobuje energiou vnútorný obvod. Tieto batérie môžu byť prepojené pomocou zariadení s názvom Cyrix.
Pre tieto systémy sa často používajú aj flexibilné solárne panely, avšak tieto nie je možné priamo nalepiť na strechu. Medzi panel a strechu je potrebné umiestniť polykarbonát, ktorý zabezpečí ochranu panela pred prasknutím vplyvom tepla.
V predajniach nájdete aj už vopred zostavené kompletné sady solárnych panelov určené pre karavany a autá.
2.4 Rozdiel medzi hybridným a ostrovným solárnym systémom
Existujú tri hlavné typy solárnych systémov: sieťové (on-grid), ostrovné (off-grid) a hybridné systémy.
Sieťový (on-grid) solárny systém je najbežnejším spôsobom využitia solárnej energie a umožňuje úsporu nákladov za elektrinu v domácnosti. Tento typ systému poskytuje elektrinu v okamihu slnečného žiarenia, a spotrebiče v domácnosti sú napájané priamo z fotovoltických panelov, nie zo siete dodávajúcej elektrinu.
Sieťové systémy s fotovoltickými elektrárňami sú veľmi populárne nielen vo firmách, ale aj v rodinných domoch, pričom je často možné využiť štátne dotácie na inštaláciu solárneho systému.
Solárny ostrovný systém je ideálny na napájanie menších elektrických spotrebičov, ako sú chladničky, televízory alebo osvetlenie. Môže byť použitý tam, kde nie je možnosť pripojenia sa do elektrickej siete, napríklad na chatách, v karavanoch alebo na lodi.
Hybridné solárne systémy sa používajú tam, kde je potrebné ich prevádzka počas celého roka a kde sa občas využívajú spotrebiče s vysokým príkonom. Tieto systémy môžu pracovať s podporou rozvodnej siete alebo iného záložného zdroja, alebo môžu fungovať v režime úplne autonómnej prevádzky.
Výhodou hybridných systémov je aj možnosť fungovať aj v prípade výpadku elektrickej energie z rozvodnej siete.
2.5 Možnosť využitia ostrovného systému na ohrev vody a vzduchu
Všeobecne platí, že ostrovný solárny systém nie je najvhodnejším spôsobom pre ohrev vody alebo vzduchu. Dôvodom je, že počas období, keď je najviac potrebné teplo, môže byť nedostatok slnečného žiarenia. Okrem toho, spojenie vykurovacích prvkov s batériami nie je optimálnym riešením, pretože vyžaduje vysoké prúdy a to môže príliš zaťažiť batériu.
Pre účinný ohrev vody a vzduchu sa zvyčajne používajú iné technológie, ktoré sú schopné spoľahlivo poskytovať teplo aj v obdobiach s menším slnečným žiarením. Pre napájanie vykurovacieho systému sa často uprednostňujú iné zdroje energie, ako sú elektrické siete alebo iné typy solárnych systémov, ktoré sú navrhnuté špecificky na ohrev vody alebo vzduchu.
Pre efektívne využitie energie zo slnečných panelov je odporúčané sústrediť sa na iné typy spotrebičov a elektrických zariadení, ktoré je možné efektívne napájať pomocou ostrovného solárneho systému.
2.6 Príprava novostavby pre fotovoltiku
Strecha a trasa káblov
Pri inštalácii fotovoltaického systému nie je dôležitý typ strešnej krytiny, ktorú si vyberiete.
Najdôležitejšou časťou pri inštalácii fotovoltaického systému je zabezpečiť priechod v strešnej krytine pre kábel. Napríklad pri škridlovej krytine je potrebná prechodová škridla alebo vetracia škridla. Priechod musí byť dostatočne široký, minimálne 32 mm, aby sa kábel mohol bez problémov prechádzať cez krytinu.
Druhým dôležitým bodom je pripraviť trasu pre kábel až do technickej miestnosti, kde budú umiestnené všetky potrebné komponenty pre spustenie fotovoltaického systému.
Odporúčaná veľkosť káblovej chráničky zo strechy do technickej miestnosti je 32 mm.
Technická miestnosť pre menič
Ideálne umiestnenie technickej miestnosti je v blízkosti rozvodnej skrine. Ak takéto umiestnenie technickej miestnosti nie je možné, je potrebné pripraviť kabeláž z rozvodnej skrine do technickej miestnosti.
Odporúčaná kabeláž pre On-grid (sieťový menič) je CYKY 5×4 mm2 + dátový FTP kábel.
Odporúčaná kabeláž pre Hybridný menič je 2x CYKY 5×6 mm2 + dátový FTP kábel.
On-grid (sieťový) menič
Technika, ktorú umiestnime do technickej miestnosti, nezaberie veľa priestoru, pretože je umiestnená na stene interiéru. Plocha techniky pri sieťovom meniči v priemere zaberie cca 1m2. Inštalácia meniča nemusí byť nutne iba v technickej miestnosti, ale aj inde, ak to menič dovoľuje.
Hybridný menič
Technika, ktorú umiestnime do technickej miestnosti pri hybridnom meniči, zaberie viac priestoru. Je to kvôli veľkému hybridnému meniču, ktorý bude umiestnený na stene, a počtu batérií, ktoré budú umiestnené na zemi. Pri väčšom počte batérií zaberie technika viac miesta. Technická miestnosť v tomto prípade by mala mať teplotu v rozmedzí 11°C – 25°C, aby batérie fungovali správne. Je tiež dôležité umiestniť do technickej miestnosti vetraciu šachtu alebo malé okno.
Technická miestnosť pre regulátor na ohrev vody
Pri regulátore na ohrev vody nie je potrebné, aby v blízkosti technickej miestnosti bola rozvodná skriňa, ale je dôležité, aby v blízkosti tohto regulátora bol umiestnený bojler. Regulátor je teplomerom a káblom na elektrickú špirálu prepojený s bojlerom, aby sa voda dokázala ohrievať na požadovanú teplotu. Plocha tejto techniky v priemere zaberie 1m2.
3. Batérie
3.1. Môžem dobíjať batérie v ostrovnom systéme pomocou centrálnej elektrickej siete?
Áno, je možné a často obľúbené riešenie u chatárov, najmä v zimných mesiacoch. V takom prípade existujú dve možnosti:
Zapojiť nabíjačku batérií do centrálnej elektrickej siete a následne nechať batérie dobíjať.
Použiť hybridný menič v ostrovnom systéme, ktorý dokáže prijímať elektrinu z centrálnej siete na vstupe. Je dôležité vedieť, že niektoré centrálne elektrárne bez invertorového výstupu môžu mať nekvalitné charakteristiky napätia, čo môže spôsobiť problémy pri zapojení hybridného meniča. V takom prípade je možným riešením zaťažiť centrálne elektrárne vyšším výkonom (napríklad použitím kanvice). Tým sa napätie ustáli a hybridný menič následne rozpozná zariadenie. Ideálne je však používať kvalitné centrálne elektrárne s čistým sinusovým výstupom.
3.2. Prečo regulátor ukazuje 100% nabitú batériu počas nabíjania, ale menej keď panel nedodáva energiu?
Tento jav vysvetľuje fyzikálny princíp. Počas nabíjania regulátor do batérie púšťa vyššie napätie než je jej nominálne napätie, aby ju dokázal úplne nabiť, a preto ukazuje 100% stav nabitia. Regulátor určuje stav batérie na základe jej aktuálneho napätia. Avšak pre získanie reálneho stavu nabitia batérie, musíte ju nechať aspoň 3 hodiny v pokoji, bez nabíjania a bez zaťaženia.
Ak chcete sledovať skutočnú kapacitu batérie, budete potrebovať monitor stavu batérií (sledovač). Takýto monitor vám poskytne presné informácie o stave a kapacite batérie nezávisle od nabíjania a odberu energie.
3.3. Ako vybrať vhodný solárny panel a regulátor pre batériu?
Pri výbere solárneho panela a regulátora pre batériu je potrebné zohľadniť niekoľko faktorov:
- Nabíjací prúd: Všeobecne sa odporúča, aby nabíjací prúd bol približne 10% z kapacity batérie. To znamená, že ak máte batériu s kapacitou 55Ah, potrebovali by ste regulátor s nabíjacím prúdom okolo 5,5 A.
- Výkon panela: Pri výbere regulátora je dôležité poznať prúd, ktorý je schopný generovať váš solárny panel. Ak napríklad panel dáva približne 5,5 A (bežný maximálny prúd pre 100W panel), potrebovali by ste regulátor s kapacitou minimálne 10A.
- PWM a MPPT regulátory: PWM regulátor jednoducho zníži napätie na ideálnu hodnotu pre nabíjanie batérie. MPPT regulátor však dokáže premeniť vyššie napätie na vyšší prúd, čo zvyšuje efektívnosť nabíjania až o 30%. Pre panely nad 100W sa odporúča používať MPPT regulátor.
- Maximálne vstupné napätie: Každý regulátor obsahuje hodnotu maximálneho vstupného napätia (Voc) a maximálneho povoleného inštalovaného výkonu (W). Je dôležité tieto hodnoty pozrieť v technických parametroch každého panela a zabezpečiť, aby regulátor bol vhodný pre váš panel.
- Kapacita batérie a výkon panela: Pri väčších batériách odporúčame výkonnejší panel a MPPT regulátor. Napríklad pre 150Ah batérie je odporúčaný 15A regulátor MPPT a panel s výkonom nad 260W.
- Rozdiel medzi batériou a panelom: Ak je veľký rozdiel medzi kapacitou batérie a výkonom panela, je vhodné použiť MPPT regulátor, ktorý dokáže lepšie prispôsobiť nabíjanie batérie.
Zvolením správneho panela a regulátora zabezpečíte efektívne nabíjanie vašej batérie a optimálnu prevádzku vášho solárneho systému.
3.4. Správny postup pripájania regulátora nabíjania:
Začnite pripojením batérie k regulátoru.
Väčšina regulátorov je schopná pracovať s 12V alebo 24V batériou a automaticky si zvolí správne nastavenia. Pri prvom zapnutí regulátoru premeria batériu a nastaví potrebné parametre pre nabíjanie a sledovanie batérie. Je dôležité, aby batérie boli pred pripojením plne nabití, aby ich regulátor správne identifikoval. Tým sa predchádza situácii, kedy by regulátor mohol vybitú 24V batériu nesprávne identifikovať ako nabitú 12V batériu. Pri pripájaní batérie k regulátoru je vhodné najskôr pripojiť káble k regulátoru a až potom k batérii. Tým sa minimalizuje manipulácia s káblovím pod napätím a zabráni sa náhodnému skratu, keďže svorky regulátora sú často veľmi blízko pri sebe.
- Potom pripojte fotovoltaické panely, najlepšie opäť najprv do regulátora.
- Až nakoniec pripojte prípadné spotrebiče k výstupu regulátora.
Pri odpojovaní postupujte v opačnom poradí:
- Odpojte všetky spotrebiče od regulátora.
- Odpojte panely od regulátora.
- Odpojte batériové káble od batérie a až potom od regulátora.
Vždy si dávajte pozor na správnu polaritu! Prepólovaniu môže spôsobiť zničenie zariadení a to nie je pokryté zárukou!
3.5 Vybíjanie batérií a hĺbka vybitia:
Väčšine olovených batérií udávame počet cyklov pri vybití 50% z ich kapacity. Všeobecne sa neodporúča vybíjať olovené batérie pod 50% ich kapacity, pretože to spôsobuje rýchlejšie opotrebovanie batérie a výrazné zníženie počtu cyklov. Po nabití na 100% má olovená batéria napätie približne 12,9 V. Pri vybití na 50% sa napätie batérie zníži na približne 12,1 V. Preto odporúčame vybíjať batériu iba do tejto hĺbky a nie pod túto hodnotu.
3.6 Prečo sa v zime batéria nevybíja pod 20%?
Vaša elektráreň je vybavená algoritmom „BatteryLife“, ktorý sa stará o udržiavanie batérie v optimálnej kondícii. V období, keď je menej slnečného svetla (zima a prechodné obdobia), nedostatok energie môže spôsobiť, že domácnosť nemá dostatok energie na pokrytie svojich potrieb a zároveň aj na plné nabitie batérie.
Preto, ak batéria dlhšie obdobie nie je dostatočne dobíjaná, algoritmus zvýši hranicu vybíjania batérie (napríklad z 20% na 30%). Ak tento stav pretrváva, systém znovu zvýši hranicu (napríklad z 30% na 50%).
Po skončení obdobia s nízkymi slnečnými ziskami sa hranica vráti späť na pôvodnú úroveň vybitia (napríklad 20%).
Algoritmus „BatteryLife“ sa tak stará o to, aby batéria nezostala vybitá počas týždňov alebo mesiacov.
3.7 Je možné spájať batérie Pylontech US2000 a US3000?
Batérie US2000 a US3000 sú kompatibilné, ale všeobecne sa neodporúča kombinovať batérie s rôznymi kapacitami.
Z technického hľadiska by systém fungoval, avšak môže to spôsobiť nerovnomerné opotrebovanie batérií, ich prehrievanie a výrazné vyrovnávacie prúdy. Preto sa neodporúča kombinovať batérie s rôznymi kapacitami a odporúča sa použiť batérie rovnakej kapacity pre optimálnu výkonnosť a bezpečnosť systému.