Hogyan méretezzünk napelemes akkumulátort valós terhelésre

A legtöbb méretezési útmutató elmondja a képletet, és ott megáll. A képlet a legegyszerűbb rész. Ami az embereket megzavarja a valódi berendezésekben, az az körülötte lévő - használható kapacitás, amely a kémiától és a hőmérséklettől függően változik, egy inverter, amely nem tudja biztosítani azt a túlfeszültséget, amelyre egy kútszivattyúnak szüksége van, vagy egy autonómiaszám, amely papíron jól nézett ki, amíg egy három-napos felhős szakasz a második napon ebédidőre ki nem ürítette a bankot.

Ez az útmutató végigvezeti az akkumulátorbank méretezését, ahogyan a rendszertervező hozzááll: kezdje a valós terhelésekkel, alkalmazza az alapképletet, majd igazítsa a mérnöki valósághoz, amelyet egy tankönyvi egyenlet elhagy. A végére lesz egy kapacitástartománya, ahol valóban vásárolhat --ért, nem csak egy számot a táblán.

Mekkora legyen egy napelemes akkumulátor?

Az alapvető méretezési összefüggés a következő:

Szükséges hasznosítható kapacitás (Wh)=Napi energiafelhasználás (Wh) × Önállóság napjai

Ezután ossza el a kívánt kisülési mélységgel (DoD), hogy megkapja a névleges kapacitást, amelyet ténylegesen meg kell vásárolnia:

Névleges kapacitás (Wh)=Szükséges hasznosítható kapacitás ÷ hasznosítható hányad

Ha az akkumulátorok névleges értéke amper{0}}órában van, nem pedig watt-órában, konvertáljon a következővel:

Ah=Wh ÷ rendszerfeszültség

Ez védhető kiindulópontot ad. Valós dizájnná változtatja az akkumulátor kémiáját, az oda-vissza út hatékonyságát, az inverter határait, a túlfeszültséget, a hőmérsékletet és a napelemes töltési ablakot. A cikk további része elmagyarázza, hogyan.

Megjegyzés a képlethez: egyes útmutatók azt írják, hogy "napi használat × biztonsági mentési idő órákban", ami csak akkor működik, ha visszaosztja. Használataaz autonómia napjaimegőrzi az egységek konzisztenciáját, és elkerüli a barkácsfórumokon tapasztalt leggyakoribb méretezési hibákat.

Az akkumulátor kapacitása vs

Mielőtt bármilyen szám bármit is jelentene, segít elkülöníteni két dolgot, amit az emberek gyakran összekevernek:

• Kapacitás (Wh vagy kWh)- mennyi energiát tárol a bank. Ezt számítják ki a méretezési képletek.
• Teljesítmény (W vagy kW)- milyen gyorsan szállítható az energia egy adott pillanatban. Ezt korlátozza az akkumulátor C-aránya, és gyakrabban az inverter.

Egy 10 kWh-s bank 3 kW-os inverterrel napokig képes járatni egy laptopot, de egy 5 lóerős kútszivattyút nem tud elindítani. Ha ez a megkülönböztetés nem ismerős, akülönbség kW és kWh közöttérdemes gyorsan elolvasni, mielőtt folytatná - a méretezési hibák gyakran itt kezdődnek.

Névleges kapacitás vs felhasználható kapacitás

Egy 10 kWh-s akkumulátor szinte soha nem ad napi 10 kWh hasznosítható energiát. Hogy valójában mit kapsz, az a következőktől függ:

• A kémia biztonságos kisülési mélysége - A LiFePO4 gyártói általában 80–95%-os DoD-t írnak elő kerékpáros használatra, míg az elárasztott ólom-savat általában 50%-on tartják a ciklus élettartamának megőrzése érdekében
• Az oda-vissza út hatékonysága - lítium rendszerek általában 90–95%; ólom-sav körülbelül 80-85%
• A hőmérséklet - lítium kapacitása csökken alacsony hőmérsékleten, és a fagypont alatti töltés általában tilos fűtés nélkül. Ezt érdemes részletesebben áttekinteni, ha kültéren telepíti (lítium akkumulátor hőmérséklet-tartománylefedi a küszöböket)
• Inverter önfogyasztás{0}}és BMS rezsi

Ha ezeket egymásra halmozzuk, a „10 kWh névleges” lítium rendszeren könnyen 7–8 kWh valós, felhasználható napi energiává válhat, ólom-savbank esetén pedig megközelíti a 4 kWh-t. Itt hibázik a legtöbb alulméretezett telepítés: az emberek a matricaszám alapján méreteznek, és kihagyják a leértékelést.

1. lépés

Mielőtt bármit is méretezne, döntse el, mit kell tennie az akkumulátornak. A reális használati esetek így néznek ki:

• Nélkülözhetetlen biztonsági mentés- hűtőszekrény, lámpák, internet, néhány konnektor, esetleg orvosi eszköz
• Részleges-otthoni biztonsági mentés- néhány kritikus áramkör kimaradás közben
• Teljes{0}}otthoni biztonsági mentés- sokkal nagyobb cél, gyakran generátor támogatást igényel
• Hálózaton kívüli-lakóhely- napi használat, valamint éjszakai és rossz{1}}időjárási tárolás
• lakóautó, furgon, csónak- kompakt tárhely mobil betöltésekhez

Ezekben a forgatókönyvekben nagyon eltérő méretű borítékok vannak, és melyik vonatkozik Önre - jobban, mint bármely képlet -, az határozza meg a végső választ. Ha még nem döntötte el, hogy grid-ded, off-grid vagy hibrid, akkor itt a kezdés (bekapcsoltlebontja a különbségeket).

Napi energiafelhasználás kiszámítása

Minden terhelésnél:

Watt × óra naponta=Wh per nap

Két dolog, amit a kezdők rutinszerűen hiányolnak itt:

1. Az adattábla wattja nem futásidejű watt.A 120 W névleges teljesítményű hűtőszekrény nem fogyaszt folyamatosan 120 W-ot - ciklikusan működik. Az adattábla folyamatos húzásként történő használata nagyjából 2–3-szorosával túlbecsüli a napi Wh-t. Sokkal pontosabb, ha egy-két napig csatlakoztatja a kWh-mérőt a tényleges készülékhez.
2. A szezonális kilengések számítanak.A légkondi{0}}légkondicionálás, a térfűtés, a kútszivattyúk és az elektromos vízmelegítők között óriási a nyártól-télig terjedő{2}}variáció. Méret az Ön számára legrosszabb hónaphoz, nem az éves átlaghoz.

Egy tipikus alapvető{0}}tartalék betöltési lista így nézhet ki:

2. lépés: Döntse el, hány nap autonómiára van szüksége

Az autonómia az a napok száma, ameddig a banknak szállítania kell az Ön terheit kevés vagy semmilyen napenergia nélkül. Tipikus célpontok:

• 0,5 nap (csak éjszaka)- grid-kötött rendszer nappali napenergiával, amely ellensúlyozza a legtöbb terhelést
• 1 nap- gyakori a napsütéses éghajlaton és a tartalék-célú kialakításoknál
• 2-3 nap- kedvezmény-hálózati otthonok számára megbízható napenergiával rendelkező területeken, vagy olyan régiókban, ahol időnként felhős szakaszok vannak
• 3–5+ nap- északi szélesség, erős téli terhelés vagy hosszú felhős időszakokkal rendelkező helyek

ANREL PVWatts kalkulátorhelyspecifikus napenergia-termelési becsléseket ad hónapról hónapra, és a legrosszabb-havi teljesítmény leolvasása általában hasznosabb, mint az éves átlag, amikor eldönti, mekkora önállóságra tervezzen.

Itt igazi csere{0}}van. Minden további önálló nap jelentős költséget és súlyt növel, és a nagyobb bankoknak is nagyobb napelem-tömbökre van szükségük, hogy a rendelkezésre álló napsütéses órákon belül újratöltsék őket. A kikapcsolt-hálózati telepítők általában 2–3 napos akkumulátort párosítanak egy generátorral, ahelyett, hogy 5+ napos méreteket választanának, mivel a generátor olcsóbb, mint az általa helyettesített extra akkumulátorkapacitás.

3. lépés: Az energiaszükségletek átalakítása akkumulátorkapacitássá

A napi használat és az önállóság eldöntötte, csatlakoztassa a képleteket:

Szükséges használható tárhely=Napi Wh × autonómia nap

Névleges kapacitás=Szükséges használható tárhely ÷ használható töredék

A felhasználható hányad a kémiától és attól függ, hogy mennyire konzervatívan kíván működni:

• LiFePO4:80–90% ésszerű tervezési adat a legtöbb lakossági felhasználásra; mindig ellenőrizze a gyártó adatlapját
• AGM / lezárt ólom-sav:általában 50% körül tervezik
• Elárasztott ólom-sav:50%, időszakos kiegyenlítéssel

Működő példa: 3000 Wh/nap × 1,5 nap autonómia=4,500 Wh használható. A 85%-os felhasználhatóságú LiFePO4-en ez 4500 ÷ 0,85 ≈ 5300 Wh névleges. Az 50%-os közgyűlésen ugyanez a cél 9000 Wh névleges - közel duplája. A kémia nem lábjegyzet; ez nagyjából 2×-os szorzója, hogy mennyit kell vásárolni.

Wh konvertálása Ah-ba

A legtöbb lakossági lítium akkumulátort most kWh-ban értékesítik, de az amper{0}}órák még mindig általánosak a 12 V-os és 24 V-os rendszerekben. Az átalakítás a következő:

Ah=Wh ÷ rendszerfeszültség

• 5000 Wh 12V-on=417 Ah
• 5000 Wh 24 V-on=208 Ah
• 5000 Wh 48 V-on=104 Ah

Ha az Ah egység nem ismerős,mit jelent az Ah akkumulátoronlefedi a definíciót és a futásidőhöz való viszonyát.

4. lépés: 12V vs 24V vs 48V - Válassza ki a megfelelő rendszerfeszültséget

A rendszerfeszültség nem csupán specifikáció -, hanem meghatározza a kábel méretét, az inverter opciókat, a hatékonyságot és a rendszer méretezhetőségét.

• 12V:lakóautók, furgonok, kis kabinok, egy{0}}inverteres rendszerek ~1,5 kW alatt. Egyszerű, olcsó DC tartozékok kaphatók. ~2 kW folyamatos terhelés felett praktikusan megvastagszik a 12V-os vezeték.
• 24V:Közepes méretű-kabinok és kisméretű, hálózaton kívüli-otthonok durván 3–4 kW folyamatos teljesítményig. Ésszerű középút, amikor a 48 V-os inverterek túlzásba esnek, de a 12 V túlságosan korlátozott.
• 48V:A szabvány a lakossági teljes-otthoni biztonsági mentéshez, a legmodernebb hibrid inverterekhez és minden komoly off{1}}hálózati rendszerhez. A kisebb áramerősség vékonyabb kábeleket, nagyobb hatékonyságot és a berendezések legszélesebb választékával való kompatibilitást jelent.

Általános ökölszabály: ha a folyamatos terhelés meghaladja a 3 kW-ot, alapértelmezés szerint 48 V. A legtöbb modern lakossági hibrid inverter és nagy-feszültségű LFP akkumulátor 48 V névleges vagynagyobb-feszültségű halmozott akkumulátortopológiák kifejezetten azért, mert a 12V és a 24V nem skálázódik tisztán a teljes-otthoni terhelésre.

5. lépés: Illessze a kémiát az alkalmazáshoz

Az őszinte összehasonlítás a marketingtől megfosztva:

A több{0}}éves költségszámításban az LFP megnyerte a lakossági és a C&I szegmenst az elmúlt öt évben, és az olyan szervezetek, mint aAmerikai Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumadokumentálták azt a meredek költségcsökkenést, amely miatt a lítium az új telepítések alapértelmezetté tette. Ha mélyebbre szeretné tekinteni, hogy a vegyi anyagok hogyan viszonyulnak a tároláshoz, lásdkülönböző típusú akkumulátorok az energia tárolására.

Méretezés használati eset szerint

Ezek kiindulási tartományok a becsléshez, nem pedig a tervezési értékek - az éghajlat, a terhelések és az inverter választása mindkét irányba el fogja tolni a számokat.

Amit az egyszerű méretezés nem képes megragadni

A képlet tiszta világot feltételez. A valódi telepítéseknek vannak élei:

• Túlfeszültség terhelések.A motorok (kútszivattyúk, kompresszorok, váltakozó áramú egységek) indításkor egy-két másodpercig névleges teljesítményük 3–7-szeresét tudják meghúzni. Ezt az áramot az akkumulátornak kell szolgáltatnia, az inverternek pedig át kell engednie azt. Alulméretezett inverterek leoldása; alulméretezett bankok megereszkednek.
• oda-vissza utazás hatékonysága.Az energia be nem energia ki. A lítium rendszerek körülbelül 5–10%-ot veszítenek oda-vissza; ólom-sav 15–20%-ot veszít. Ha 3 kWh kell, akkor 3,3-3,6 kWh-t kellett beletenni.
• Hőmérsékletcsökkenés.Az LFP körülbelül 0 fok alatt elveszíti használható kapacitását, és általában nem tölthető fagypont alatt belső fűtőelem nélkül. A forró környezet (35 fok+) felgyorsítja a naptár öregedését. Ha a telepítés garázsban, utánfutóban vagy kültéri szekrényben történik, ez megváltoztatja a mérethatárt.
• Napelemes töltő ablak.Egy 15 kWh-s banknak, amely télen csak 3 használható napórát kap, elegendő PV-re és töltésvezérlő kapacitásra van szüksége ahhoz, hogy ezt az energiát ténylegesen pótolja. A túlméretezett bank alulméretezett tömbbel olyan bank, amely lassan süllyed.
• AC vs DC csatolás.Az architektúra megváltozik, hol fordulnak elő veszteségek, és milyen összetevőkre van szükség. (AC-csatolt vs DC-csatolt akkumulátortárolóezt részletesen kifejti.)

Használható szabály: miután leütött egy számot a képlettel, adjon hozzá 15–25%-os árrést a valós-viszonyokhoz, kivéve, ha a fentiek mindegyikét kifejezetten modellezte.

Két működő példa

1. példa: Nélkülözhetetlen biztonsági mentés enyhe éghajlaton

Terhelések: 2120 Wh/nap (a fenti táblázatból). Cél: 1 napos autonómia kimaradások idején. Kémia: LFP 85%-ban használható.

Szükséges használható=2,120 × 1=2,120 Wh
Névleges=2,120 ÷ 0,85 ≈ 2500 Wh
20%-os valós{1}}árréssel: ~3000 Wh (3 kWh)

48 V-on ez körülbelül 62 Ah. A legtöbb lakossági LFP-akkumulátor 5 kWh-tól indul, ezért a praktikus vásárlás egy 5 kWh-s 48 V-os egység -, amely lehetővé teszi a hosszabb kimaradások fedezésére vagy egy kis terhelés növelésére is.

2. példa: Kikapcsolt-rácskabin

Terhelhetőség: 3600 Wh/nap (világítás, hűtőszekrény, laptop, vízpumpa, egyéb). Cél: 2 napos önállóság egy tipikus felhős szakasz lefedésére. Kémia: LFP 85%-nál.

Szükséges használható=3,600 × 2=7,200 Wh
Névleges=7,200 ÷ 0,85 ≈ 8500 Wh
20%-os árréssel a téli leértékeléshez és a jövőbeni növekedéshez: ~10 200 Wh

Tehát egy 10 kWh-s, 48 ​​V-os LFP bank ésszerű cél -, és a gyakorlatban a legtöbb kihelyezett-hálózatszerelő ezt egy kis generátorral párosítja több-napos viharokhoz, nem pedig 4+ napos önállósághoz, mivel a generátor kWh-nként olcsóbb, mint az extra akkumulátorok.

Gyakori méretezési hibák

• Az adattábla wattjának használata a mért futásidejű fogyasztás helyett.A túlméretezett rakománylisták egyetlen legnagyobb forrása.
• Méretezés névleges kapacitásból, a DoD figyelmen kívül hagyásával.Gyakori az ólom-savas telepítéseknél, ahol a vásárlók 100 Ah-t várnak el, ami napi 100 Ah-t jelent.
• Az invertert elfelejtve.Egy hatalmas bank egy 3 kW-os inverter mögött még mindig nem tud 5 kW-os terhelést futtatni. Párosítsd őket. Ajobb inverter és akkumulátor párosítás otthoni használatraérdemes átgondolni, mielőtt bármelyiket megveszed.
• Nincs terv a napelemes újratöltésre.Ha a PV nem tudja pótolni a napi húzást a rendelkezésre álló napórákon belül, az autonómia csak addig tart, amíg a bank le nem sodródik.
• Méretezés csak a mai rakományokhoz.Az elektromos járművek töltése, a hőszivattyúk és az indukciós főzés gyakori három-éves kiegészítés. Hagyjon teret.