Systemy Off-Grid (FAQ)
Potrzebujesz zasilania w miejscu bez dostępu sieci Zakładu Energetycznego?
 
System typu Off-Grid jest rozwiązaniem dla Ciebie! Systemy te mogą pracować jako zasilanie autonomiczne wyłącznie z paneli fotowoltaicznych lub razem z turbiną wiatrową, a nawet w połączeniu z agregatem spalinowym. Wszystko zależy od zapotrzebowania w energię, dostępnego miejsca i potrzeb Klienta.
 
 
Jakie urządzenia są potrzebne aby stworzyć własny system Off-Grid?

Do stworzenia własnego systemu zasilania opartego o ogniwa fotowoltaiczne potrzebne są poza samymi modułami także akumulatory, których zadaniem jest magazynowanie energii wyprodukowanej w dzień dla odbiorników energii pracujących o różnej porze dnia i nocy. Między akumulatorem a panelem PV musi znaleźć się urządzenie zwane regulatorem ładowania. Jego zadaniem jest zabezpieczenie akumulatora przed przeładowaniem oraz przed zbyt głębokim rozładowaniem ze strony odbiorników działających na napięcia stałe 12/24V. Jeżeli chcemy zasilać odbiorniki na 12/24V podłączamy je bezpośrednio do regulatora, natomiast jeżeli chcemy zasilać urządzenia na ~230V należy do akumulatora podłączyć inwerter (przetwornicę akumulatorową), który zmieni napięcie z akumulatora 12V , 24V lub 48V na 230V prądu przemiennego. 

Schemat systemu PV typu Off-Grid z dodatkową turbiną wiatrową:
System autonomiczny(inaczej wyspowy) produkuje energię dla wyszczególnionych odbiorników prądu. Nie ma on podłączenia publicznej sieci energetycznej dlatego gdy zabraknie energii zmagazynowanej w akumulatorze, odbiorniki prądu poprostu się wyłączą. Dlatego jeżeli chcemy stworzyć system w całości zasilany z energii słonecznej musimy dobrać odpowiednio dużą ilość baterii słonecznych. Systemy takie wykorzystuje się do zasilania niedużej mocy odbiorników, do których niemożliwe jest doprowadzenie energii z sieci publicznej lub doprowadzenie energii było by droższe niż zakup autonomicznego systemu PV. Przykładami instalacji są: jachty, wozy kempingowe, domki i altanki letniskowe, nadajniki telekomunikacyjne i znaki drogowe montowane w miejscu gdzie nie ma dostępu do sieci publicznej oraz wiele innych zastosowań. Opcjonalnie system pokazany powyżej wyposażyć można w agregat spalinowy z funkcją auto-startu, co przy zastosowaniu odpowiedniego modelu przetwornicy napięcia pozwoli przełączyć zasilanie automatycznie między systemem PV a agregatem.


Co wpływa na produkuję prądu z  paneli fotowoltaicznych?

Ilość energii produkowanej przez fotoogniwa zależy głównie od nasłonecznienia baterii słonecznych. W różnych okresach roku mamy w Polsce różne nasłonecznienie na płaszczyznę w kWh/m2. W zależności jaki miesiąc będziemy uzyskiwać z jednego panela różną moc (różne nasłonecznienie). Panele słoneczne są jednak tak skonstruowane, że swoje napięcia(V) osiągają przy stosunkowo nie dużym nasłonecznieniu, natomiast prąd(A) jest zależny od natężenia słońca. Przyjmuje się, że najlepszy okres w Polsce to od początku marca do końca września. Ponadto panel pv może być różnie nakierowany w stosunku do słońca. Najbardziej optymalnym położeniem paneli to kierunek południowy pod kątem 30stopni (dla okresu letniego) lub 60stopni (dla okresu zimowego). Położenie paneli w innym kierunku może spowodować nawet kilkudziesięcio-procentowy spadek produkcji prądu z fotoogniw. Jeżeli tworzony przez nas system ma zasilać odbiornik prądu 24h na dobę przez cały rok (np. nadajnik telekomunikacyjny, znaki drgowe itp.) musimy dopasować baterie słoneczne do okresu grudnia (najmniejsze nasłonecznienie). Wówczas panele powinny znaleźć się pod kątem ok.60 stopni. Należy tu również zaznaczyć, że na panele nie powinien padać cień. Zacieniowanie paneli znacznie wpływa na produkcję energii. Nawet najmniejsze zacieniowanie(np. z pobliskiego słupa, komina dachu, budynku sąsiada, drzewa itp.) może skutkować spadkiem produkcji o 50% lub więcej. 


Jednostki miary. Czym różni się kWh od kW?

Produkcję lub zużycie energii podaje się w jednostce Wh lub kWh, natomiast moc urządzeń podaje się w watach W lub kW. Watogodzina(Wh) - jest to nic innego jak moc(W) * godziny(h). Dla przykładu mając odbiornik prądu o mocy ciągłej 100Wat i używając go 4godziny na dobę, uzyskujemy zużycie prądu na poziomie 400Wh/doba.


Obliczenia. Jak obliczyć produkcję prądu z paneli słonecznych?

Znając już położenie paneli słonecznych możemy wyliczyć produkcję energii dla przykładowego systemu PV. Panele PV występują obecnie o różnej mocy. W ofercie są panele 50Wat, 130Wat, 200Wat i inne. Przyjmując, że chcemy 4szt. paneli 200Wat uzyskujemy elektrownię o mocy 800Wp = 0.8kWp (Wp to wat peak-moc szczytowa modułu fotowoltaicznego w Standardowych Warunkach Badania). Aby poznać dokładne dane odnośnie produkcji z przykładowego systemu PV dla konkretnego miasta posłużymy się ogólnie dostępnym kalkulatorem systemów PV dostępnym pod linkiem:

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php#

W oknie po lewej stronie u dołu ekranu, wybieramy Country/region: Poland oraz poniżej interesujące nas miasto. W nowo otwartym oknie klikamy na: 2) Estimate the PV electricity generation. Następnie w polu: "Enter installed peak PV power kWp" podajemy moc naszej elektrowni słonecznej wyrażonej w kWp (łączna moc paneli PV). W naszym przypadku podajemy wartość 0.8kWp. Poniżej podajemy straty jakie mogą wystąpić na przewodach, inwerterach itp. W tym miejscu możemy zostawić wartość 14% lub ją zwiększyć. Poniżej podajemy także nachylenie w stopniach modułów oraz orientację paneli względem kierunków świata. Następnie klikamy przycisk Calculate. Pod spodem uzyskujemy wyliczenie oraz wykres słupkowy prezentujący wartość produkcji energii w kWh/miesiąc z naszego systemu PV. Poniżej zdjęcie z wyniku dla miasta Gdyni i systemu PV o mocy 0.8kWp położonym pod kątem 30stopni w stronę południową:



Z wykresu możemy odczytać, że dla naszego systemu średnio najwięcej energii możemy uzyskać w maju ok. 110kWh/miesiąc czyli ok. 3,6kWh/doba.


Obliczenia. Wiem już jak obliczyć produkcje z fotoogniw, niewiem jak obliczyć zużycie moich odbiorników prądu?

Znając już metody obliczeń produkcji prądu z modułów fotowoltaicznych oraz rodzaje systemów PV możemy przystąpić do wyboru odpowiedniej ilości paneli do naszych potrzeb. Jeżeli tworzymy system autonomicznym bez dostępu sieci publicznej dla odbiorników prądu działających cały rok należy system skalkulować dla okresu o najmniejszej produkcji prądu z fotoogniw czyli dla grudnia i stycznia. Jeżeli natomiast interesuje nas zasilanie odbiorników tylko w okresie wiosenno-letnim(jachty, wozy kempingowe, altanki i domki letniskowe) wówczas pod uwagę bierzemy miesiące odpowiadające temu okresowi, np. kwiecień-sierpień. Wyliczamy dla tych okresów średnią produkcję dzienną z fotoogniw. Mając z jednej strony wyliczoną średnią dzienną produkcje z fotoogniw potrzebujemy z drugiej strony średnie dzienne zużycie energii przez nasze odbiorniki prądu. Jeżeli zużycie energii będzie równe produkcji energii z fotoogniw wówczas nasz system będzie skalkulowany poprawnie. Jeżeli nastomiast zużycie będzie większe niż produkcja wówczas nasze odbiorniki prądu będą pracować krócej niż byśmy tego chcieli.
Obliczanie zużycia prądu jest w większości przypadków proste. Jeżeli odbiornikiem prądu jest np. 10szt. żarówek LED o mocy 3Wat każda to wówczas moc pobieranego prądu wynosi 10*3=30Wat. Jeżeli świecimy 4h/doba wszystkimi żarówkami to zużycie wyniesie 30W*4h=120Wh/doba. Inaczej sprawa wygląda dla odbiorników, których moc jest różna w zależności od sposobu używania. Takim przykładem może być np. komputer lub pompa wodna czy chociażby lodówka. Żeby znaleźć odpowiedź ile naprawdę zużyje energii dany sprzęt możemy poszukać danych w kalkulatorach zużycia energii dostępnych w internecie.
 

Obliczenia.Jak dobrać odpowiednią ilość i pojemność akumulatorów do fotoogniw?

Jeżeli ustaliliśmy jakiej mocy potrzebujemy baterie słoneczne oraz ile wyprodukują one energii dla konkretnych warunków, możemy przystąpić do doboru akumulatorów do naszych potrzeb. Najczęściej stosowany wzór na obliczenie pojemności akumulatorów jest następujący:

zapotrzebowanie dzienne (Wh) / napięcie systemu po stronie DC (V) = ilość prądu (Ah)

ilość prądu(Ah) * 1,3 = pojemność akumulatora(Ah)

Współczynnik 1,3 służy temu, aby akumulator nie został rozładowany przez odbiornik do zera, ponieważ głębokie rozładowania znacznie skracają żywotność akumulatorów. We wzorze dzielimy zapotrzebowanie dzienne Wh przez napięcie systemu po stronie DC. Jeżeli dobieramy układ zasilania dla odbiorników DC np. 12V powinniśmy stosować wartość 12V i również akumulatory będą musiały być podłączone na 12V.
 
Przykład:
120Wh / 12V = 10Ah
10Ah*1,3= 13 Ah

W wyniku otrzymujemy pojemność akumulatora 13Ah 12V. Pojemność akumulatora zawsze można zaokrąglać w górę lub w dół. Na rynku są dostępne modele akumulatorów żelowych o podobnej pojemności - np. Toyama NPG 18Ah 12V. Akumulatory można zawsze łączyć razem szeregowo oraz równolegle. Warunkiem jest stosowanie tych samych typów akumulatora o tej samej pojemności i rodzaju. Do systemów PV zalecane są akumulatory żelowe, czyli takie w których elektrolit jest unieruchomiony w postaci żelu. Są one szczelne, zupełnie bezobsługowe, a ich żywotnośc w warunkach 20stopni celcjusza to 10-12lat.

W powyższym wyliczeniu dajemy bateriom słonecznym tylko jeden dzień na naładowanie akumulatora. Aby system działał nieprzerwanie powinniśmy założyć, że przez kilka dni z rzędu pogoda może być bardzo pochmurna i panele nie zdążą naładować w tym czasie akumulatorów. Dlatego, żeby uniknąć przerwy w zasilaniu należy obliczoną pojemność akumulatorów powyżej wymnożyć razy ilość dni autonomii (czyli ilość dni, przez które system ma zasilać odbiornik przy całkowitym braku ładowania od strony paneli PV). Z reguły przyjmuje się 5 dni autonomii:

13Ah *5dni= 65Ah
 
A więc odpowiedni akumulator będzie miał pojemność 65Ah 12V


Obliczenia.Jak dobrać regulator ładowania do mojego systemu PV?

Jeżeli dobraliśmy już ilość i moc baterii słonecznych do systemu autonomicznego, kolejnym krokiem jest wybór regulatora ładowania. Regulator ładowania to niewielkie urządzenie, którego zadaniem jest zabzepiczać akumulator przed przeładowaniem ze strony fotoogniw oraz przed zbyt głębokim rozładowaniem ze strony odbiorników prądu. W ofercie występują regulatory 12/24V oraz 12/24/48V przy czym te drugie są głównie potrzebne tylko w przypadku systemów wymagających napięcia zasilania 48V. Jeżeli podłączamy do regulatora np. 2 baterie 100Wat równolegle wówczas napięcie nominalne systemu jest 12V, dla podłączenia szeregowego dwóch modułów 100Wat napięcie systemu wyniesie 24V. Regulatory automatycznie odczytują napięcie systemu i na takim napięcie pracują. Oczywiście ważne jest aby napięcie na akumulatorach było takie jak na panelach (12 lub 24V) inaczej regulator sygnalizować będzie błąd podłączenia (nie dotyczy to regulatorów z funkcją MPPT). Dobierając regulator musimy zwrócić uwagę na parametr "prąd zwarciowy (A)" przy opisach paneli PV. Jeżeli podłączamy równolegle 3szt. paneli 130Wat wówczas prąd zwarciowy jednego panela to 8,02A, dla trzech paneli wyniesie więc 24,06A Należy wybrać regulator min. 24,06A np. model 30A lub 40A.


Schemat. Jak podłączyć system autonomiczny?

Powyżej znajduje się przykładowy schemat podłączenia systemu PV. W tym przykładzie jest to system o napięciu 12V. Dla zasilania odbiorników 24V należałoby podłączyć szeregowo drugą, taką samą baterie słoneczną oraz drugi ,taki sam akumulator. Dla baterii słonecznych o mocach powyżej 160Wat napięciem nominalnym będzie zawsze 24V dlatego do jednej baterii o mocy np.300W należy podłączyć dwa akumulatory połączone szeregowo, aby ich napięcie również wynosiło 24V (nie dotyczy to regulatorów z funkcją MPPT).


Stworzyłem system autonomiczny 12V. Jak mogę do niego podłączyć odbiorniki na ~230V?

Do zmiany napięcia z 12V, 24V lub 48V prądu stałego na ~230V prądu zmiennego służy urządzenie zwane inwerterem lub przetwornicą. Inwerter podłącza się bezpośrednio pod akumulator. Wszystkie inwertery w naszej ofercie posiadają zabezpieczenie przed całkowitym rozładowaniem akumulatora. Na wyjściu inwerter posiada zazwyczaj standardowe gniazdko prądu AC, do którego podłącza się urządzenia na ~230V. Inwertery dobiera się wg mocy ciągłej zasilanych urządzeń np.: TV LCD 100Wat + Laptop 60Wat + oświetlenie 100Wat = 260Wat, z naszej oferty należałoby wybrać przetwornice 300Wat mocy ciągłej(chwilowa moc 600Wat) 12/230V. Jeżeli mamy system o napięciu 24V należałoby wybrać inwerter 24/230V 300Wat.



Chcę stworzyć system autonomiczny z dodatkowym przyłączem sieci publicznej. Jaki inwerter wybrać?

Aby stworzyć system na potrzeby np. domu mieszkalnego, całorocznego należy zaopatrzyć się w inwerter, który daje możliwość podłączenia sieci AC na wejściu inwertera. Takimi inwerterami są np. Mean Well z serii TN. Do tego inwertera podłącza się bezpośrednio panele PV, akumulatory, zasilanie z sieci AC oraz odbiorniki prądu na ~230V. Inwerter ma wbudowany regulator ładowania oraz specjalny mikroprocesor, który steruje energią w taki sposób, że energia z paneli słonecznych ładuje akumulatory. W przypadku poboru prądu, akumulatory są rozładowywane. Gdy akumulatory wyładują się do 20% swojej pojemności inwerter przełączy się automatycznie na sieć publiczną do momentu aż akumulatory zostaną doładowane energią z paneli PV. Szczegółowy opis znajduje się w opisie danego produktu. Podobną możliwość daje inwerter firmy SMA Sunny Island. Posiada on na wyjściu moc ciągłą do 5kW dzięki czemu można go włączyć w sieć budynku zaraz za licznikiem prądu. Na bazie inwerterów SMA tworzy się systemy do zasilania całych domów, są jednak dużo droższe od inwerterów mniejszej mocy firmy Mean Well. Chcąc tak zbudować system, możemy dopasowywać moc paneli do okresu letniego gdzie produkcja energii jest największa, natomiast zimą inwerter będzie pracować częściej na zasilaniu z sieci publicznej.


Turbina wiatrowa jako dodatkowe źródło prądu

Bardzo dobrym i co raz częściej stosowanym rozwiązaniem jest łączenie baterii słonecznych i małych turbin wiatrowych w jeden system zasilania zwany systemem hybrydowym. Dla małych systemów PV zalecamy turbinę wiatrową Air Breeze lub Air X. Dzięki nim system będzie produkować prąd nie tylko ze słońca ale także z wiatru. Taka konfiguracja pozwala na zwiększenie efektywności systemu szczególnie jesienią i zimą gdy występuje bardzo duże zachmurzenie a co za tym idzie zwiększona siła wiatru. Turbinę również zaleca się wszędzie tam gdzie występują silne wiatry w ciągu całego roku. Trudno jednak oszacować ile turbina wiatrowa wyprodukuje energii ponieważ jest to uzależnione od wielu czynników jak: ukształtowanie terenu, bliskość zabudowań lub dużych obiektów, wysokość masztu, średnich prędkości wiatru na danym terenie itd. Generalnie turbiny wiatrowe sprawdzają się na otwartych, rozległych terenach o częstym i silnym wietrze. Nie znaczy to jednak że nie sprawdzą się na terenach o nieco gorszych uwarunkowaniach. Na pewno będą dobrym dodatkowym źródłem zasilania dla baterii słonecznych przez cały rok. Jeżeli chodzi o dobór turbiny to zalecamy turbiny o najszybszym starcie czyli takie których rozruch następuje przy jak najmniejszej sile wiatru. Do takich należy Air Breeze. Wprawdzie moc maksymalna to 200Wat(strat przy 2,68 m/s) a nie jak Air X - 400Wat(strat przy 3m/s), ale dla terenów o słabszych siłach wiatru wyprodukuje w sumie więcej energii niż Air X - schemat poniżej: 



Porównanie miesięcznej produkcji prądu w kWh/miesiąc do średniej prędkości wiatru dla turbin Air X i Air Breeze. 

Turbina Air Breeze i Air X są małymi turbinami o wadze ok.6kg i średnicy łopat 1,17m co sprawia że można je montować w wielu miejscach bez konieczności budowy masztu. Turbinę mocuje się na rurce o średnicy 1,5cala. Jeżeli turbinę mocuje się do ściany lub komina budynku i łączna wysokość nie przekracza 3m nad budynek to niewymagana jest żadna zgoda na budowę ani nawet zgłoszenie. Turbinę podłącza się pod akumulator(nie może być mniejszy niż 25Ah, zalecany jak największy np.: 200Ah). Między turbiną a akumulatorem należy zastosować bezpiecznik(50A dla turbiny 12V lub 30A dla turbiny 24V) oraz przełącznik stop aby możliwe było zatrzymanie turbiny. 






Powyżej znajdują się części, z których składa się turbina. Poniżej przedstawiony jest schemat podłączenia systemu PV i małej turbiny wiatrowej w jeden system zasilania:



Masz więcej pytań? Skontaktuj się z nami! Odpowiemy na każde Twoje pytanie:
 

✆ (58) 782 44 49

✆ 789 463 900

✆ 696 858 846

lub napisz do nas:

biuro@fotoogniwa-sklep.pl

Czekamy na Twój kontakt!

 
do góry
Sklep jest w trybie podglądu
Pokaż pełną wersję strony
Sklep internetowy od home.pl