Napelem/akkumulátor arány: PV méret és elemek jobbra

Egy megbízható rendszerhez praktikus napelem/akkumulátor arány a PV-tömb mérete, hogy ésszerű időn belül újra tudja tölteni az akkumulátort anélkül, hogy krónikus alultöltés lenne.

A napi kerékpáros rendszerek erős kiindulópontja: Ólom-sav: 1,5–3,0 W napenergia 1 Ah-ra (12 V-on) , és LiFePO4 (lítium): 2,0–5,0 W napelem 1 Ah-ra (12 V-on) . Ha a rendszer 24 V-os, duplázza meg a PV watt ugyanazon Ah értékért (mert az akkumulátorbank energiája megduplázódik magasabb feszültségnél).

Használja a tartomány alsó határát, ha a napenergia állandó, és a terhelés alacsony vagy szezonális.
Használja a csúcskategóriát, ha felhős napok után gyorsabb felépülésre van szüksége, nagyobb napi terhelést kell futtatnia, vagy el szeretné kerülni a részleges töltöttségi állapotot.
Érvényesítse az arányt a valós korlátaival: képes-e a tömb helyettesíteni a napi energiafelhasználását, és ennek ellenére rendszeresen vissza tudja állítani az akkumulátort?

Mit jelent valójában a napelem/akkumulátor arány

A legtöbb kis hálózaton kívüli és tartalék rendszerben a „napelem/akkumulátor arány” a következők közötti kapcsolatot jelenti: (1) PV tömb teljesítménye (watt) és (2) akkumulátor bank kapacitása , jellemzően Ah-ban, rendszerfeszültségen (12V/24V/48V). Az arány számít, mert ez határozza meg a reális újratöltési sebességet és azt, hogy az akkumulátor milyen gyakran tölti fel a teljes töltöttséget.

Az arány kifejezésének két módja (a világosabbat használja)

W per Ah adott rendszerfeszültségen (12V/24V RV és kis kabinoknál gyakori).
Töltési sebesség (C-rate) : töltőáram osztva az akkumulátor Ah-val (elektronikailag helyesebben).

Gyors híd köztük (hozzávetőleges): A PV töltőáram egy 12 V-os bankba nagyjából PV watt ÷ 14 V (töltési feszültség). Példa: 280W PV-ből egy 12V-os bankba kb 20A (280 ÷ 14 ≈ 20). A 200 Ah akkumulátor, azaz a 0,10 C töltési sebesség (20 ÷ 200 = 0,10).

Javasolt arányok az akkumulátor kémiája és használati esetei szerint

A „helyes” napelem/akkumulátor arány leginkább a két meghibásodási mód elkerülését jelenti: túl kevés PV (krónikus alultöltés) és túl sok PV (felesleges költség vagy vezérlő korlátok). A kémia megváltoztatja, hogy mennyire érzékeny az alultöltésre, és milyen gyorsan képes az akkumulátor energiát befogadni.

Praktikus napelem-akkumulátor aránytartományok általános forgatókönyvekhez (PV watt akkumulátoronként Ah).
Forgatókönyv	Ólom-sav (12V): W/Ah	LiFePO4 (12V): W/Ah	Tipikus cél
Könnyű/szezonális terhelés, állandó napsütés	0,8–1,5	1,2–2,0	Lassú felépülés elfogadható
Napi kerékpározás (lakóautó, kabin, fészer)	1,5–3,0	2,0–5,0	Rendszeresen töltse fel teljesen
Gyors helyreállítás (felhős területek, nagyobb terhelés)	3,0–4,5	5,0–8,0	Gyorsan állítsa vissza a töltést

Megjegyzések, amelyek megakadályozzák a rossz méretezési döntéseket: Az ólom-sav akkumulátorok erősen szeretik a teljes feltöltést (beleértve a felszívódási időt is). Ha a fotovoltaikusok alulméretezettek, gyakran részlegesen feltöltött állapotban élnek, ami felgyorsítja a szulfatációt és a kapacitásvesztést. A LiFePO4 általában jobban tolerálja a részleges töltést, de érdemes lehet magasabb arányt elérni, hogy intenzív használat után gyorsan helyreálljon.

Lépésről lépésre történő módszer, amivel az arány helyesen „kiesik”.

Az arány önmagában is félrevezethet, ha nem köti a napi energiafelhasználáshoz és a napfényhez. Használja ezt a munkafolyamatot a PV és az akkumulátorkapacitás logikus méretéhez, majd ellenőrizze, hogy az arány egészséges tartományba esik.

1. lépés: A napi energia becslése (Wh/nap)

Adja össze a terheléseket: watt × óra naponta. Példa: egy 60 W-os hűtőszekrény átlagosan 10 órás üzemidővel 600 Wh/nap. Ha van invertere, később adjon meg egy reális rendszerhatékonysági tényezőt (tipikus általános lehet 0,70–0,85 a vezetékezéstől, a vezérlőtől, az invertertől és a hőmérséklettől függően).

2. lépés: Mérje meg az akkumulátort az autonómia érdekében (kWh)

Válassza ki az autonómiát (napok) és a megengedett kisülési mélységet (DoD). Használható akkumulátor energia (Wh) ≈ napi Wh × autonómia napok. Teljes névleges akkumulátorenergia (Wh) ≈ felhasználható Wh ÷ DoD. Tipikus tervezési DoD: Ólom-sav 0,50 , LiFePO4 0,80 (konzervatív, javítja a hosszú élettartamot).

3. lépés: PV mérete a napórákból (és veszteségekből)

PV watt ≈ napi Wh ÷ (csúcs napórák × rendszer hatékonysága). Példa: ha a napi használat 1000 Wh, a csúcsidő 4, a hatásfok 0,75, PV ≈ 1000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333W . Kerekítse fel a következő praktikus tömbméretre (pl. 400 W).

4. lépés: Állítsa át a napelem panelre az akkumulátor arányára, és ellenőrizze a józanságot

Akkumulátor Ah ≈ névleges akkumulátor Wh ÷ rendszerfeszültség. Ekkor az arány = PV watt ÷ akkumulátor Ah. Ha az arány az Ön kémiája szerint ajánlott tartomány alatt van, növelje a PV-t (vagy csökkentse az akkumulátor méretét), amíg a rendszer megbízhatóan el nem éri a teljes feltöltést.

Praktikus méretezési táblázat: általános akkumulátorméretek PV wattban

Az alábbi táblázat az arány-útmutatót használatra kész számokká alakítja. Válassza ki a banknak és a kémiának megfelelő sort. A 24 V-os bankoknál ugyanaz az Ah besorolás kétszeres energiát jelent a 12 V-hoz képest, így a PV-szükségletek jellemzően magasabbak a hasonló újratöltési idő eléréséhez.

Példa PV-teljesítmény-tartományok, amelyek az ajánlott napelem-akkumulátor arány útmutatásból származnak.
Akkumulátor (akkumulátor)	Ólom-sav PV (W)	LiFePO4 PV (W)	Mit jelent
12V 100Ah	150-300	200-500	Kis terhelések; 1-2 készülék
12V 200Ah	300-600	400–1000	Tipikus lakóautó/kabinos napi kerékpározás
12V 400Ah	600–1200	800–2000	Nagyobb terhelés, jobb felépülés
24V 200Ah	600–1200	800–2000	Ugyanaz Ah, több energia, mint 12 V

Ha a napfény nem egyenletes (tél, árnyékolás, part menti köd), tolja felfelé a tartományon belül. Ha az akkumulátor ólom-savas, és rendszeresen korán abbahagyja a töltést, ismét felfelé tolja; az extra PV segít a teljes felszívódásban, amikor a körülmények megengedik.

Kidolgozott példák valós számokkal

Az alábbi példák bemutatják, hogyan változik a napelem/akkumulátor arány a célok (autonómia vs. újratöltési sebesség) és a kémia függvényében.

A példa: 1000 Wh/nap kabin, 2 nap autonómia, ólom-sav

Napi energia: 1000Wh/nap .
2 napra felhasználható energia: 1000 × 2 = 2000 Wh .
Akkumulátor névleges energiája (50% DoD): 2000 ÷ 0,50 = 4000 Wh .
12 V-on, akkumulátor Ah ≈ 4000 ÷ 12 ≈ 333Ah (300-400 Ah-ra kerekítve).
PV 4 csúcs napsütéses órán, 0,75 hatásfok: 1000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333W (400–600 W-ra kerekítve az ólom-savas egészség érdekében).

Arányellenőrzés (400 Ah bank és 600 W PV használatával): 600 ÷ 400 = 1,5 W/Ah . Ez az ólom-sav napi ciklusra vonatkozó útmutatójának alsó vége; jó napozással és gondos terheléskezeléssel működik a legjobban. Ha gyakoriak a felhős napok, lépj ide 800-1000W lényegesen javítja a gyógyulást.

B példa: lakóautó 12V 200Ah LiFePO4-vel, gyors helyreállítást kíván

Akkumulátor bank: 12V 200Ah (névleges energia ≈ 2400Wh).
80% DoD ≈ mellett használható 1,920 Wh .
Válassza a PV-t 3,5 W/Ah-nál a gyors helyreállítás érdekében: 200 × 3,5 = 700W .

~700 W és 4 csúcsidőben 0,75-ös hatásfok mellett a napi energia betakarítás körülbelül 700 × 4 × 0,75 ≈ 2100Wh/nap . Ez elég egy nehéz napi használat helyettesítésére és még mindig feltöltésre, amit a „gyors helyreállítás” a gyakorlatban pontosan jelent.

Gyakori megszorítások, amelyek felülírhatják az arányt

Még ha a napelem/akkumulátor aránya „tökéletes”, a hardveres korlátok arra kényszeríthetik Önt, hogy módosítsa a PV méretét, a rendszer feszültségét vagy a töltésvezérlő kiválasztását.

A töltésvezérlő áramkorlátja (a leggyakoribb szűk keresztmetszet)

A vezérlő kimeneti áramának kezelnie kell a töltési csúcsáramot. Körülbelül: maximális töltőáram ≈ PV watt ÷ akkumulátor töltési feszültség. Példa: 1000W egy 12V-os bankba ~1000 ÷ 14 ≈ jelenthet 71A . Ha 60 A-es vezérlővel rendelkezik, akkor vagy nagyobb vezérlőre, több vezérlőre vagy magasabb rendszerfeszültségre van szüksége.

Az inverter mérete nem állítja be a PV méretét, de az akkumulátor feszültségét

Egy nagy inverter nagy áramot vonhat le egy kis akkumulátorból, ami feszültségcsökkenést és a felhasználható kapacitás csökkenését okozza. Ha a csúcsterhelés magas (mikrohullámú sütő, vízforraló, szerszámok), akkor nagyobb akkumulátorkapacitásra, nagyobb rendszerfeszültségre (24V/48V) vagy mindkettőre lehet szüksége. Ezután újra kell nézni a PV-tömböt, hogy az arány egészséges maradjon az újratöltéshez.

Időjárás és szezonális napsütéses órák (az aránynak túl kell élnie a legrosszabb hónapot)

A nyáron működő arány télen meghibásodhat, ha a napsütéses csúcsidőszak jelentősen csökken. Ha egész éves megbízhatóságra van szüksége, akkor a legalacsonyabb napsütéses szezonban méretezze meg a PV-t, és az aránytartományokat tekintse minimumnak, ne átlagnak.

Azt jelzi, hogy az arány hibás, és hogyan lehet javítani

A legjobb ellenőrzés az üzemi adatokkal: a töltöttségi állapot trendjei, a megtöltési idő, valamint az, hogy az akkumulátor milyen gyakran éri el az abszorpciót/lebegést (vagy a lítiummal egyenértékű teljes töltési viselkedést).

Túl kevés PV az akkumulátorhoz

Az ólomsav ritkán éri el a teljes feltöltést; a feszültség az abszorpciós célok alatt lebeg.
Többnapos lefelé sodródást láthat feltöltött állapotban még „normál” napsütés mellett is.
A generátor (vagy parti áram) gyakori mankóvá válik.

Javítás: növelje a PV watt, csökkentse a napi terhelést vagy csökkentse az akkumulátor méretét, hogy az arány visszaálljon a tartományba. Ólom-sav esetén prioritást adjon a rendszeres teljes töltés elérésének; ez gyakran azt jelenti, hogy elköltözünk ~1,0 W/Ah felé 2,0–3,0 W/Ah (12V alapon).

Túl sok PV a vezérlőhöz vagy a vezetékekhez (vagy a költségvetéshez)

A töltésvezérlő hosszú ideig a névleges áramerősségén kapcsolja le a kimenetet.
A meglévő kábelméretekkel és biztosítékokkal nem tudja biztonságosan kezelni az áramot.

Javítás: váltson magasabb rendszerfeszültségre (24 V/48 V), használjon nagyobb vezérlőt, vagy ossza fel a tömböt több vezérlő között. A „túl sok PV” általában hardverméretezési probléma, nem pedig magának az akkumulátornak az elektromos problémája.

Ossza meg: