Raportul panou solar la acumulator: dimensiunea fotovoltaică și bateriile corecte

Ce înseamnă de fapt raportul dintre panoul solar și acumulator

În majoritatea sistemelor mici off-grid și de rezervă, „raportul panoului solar la acumulator” se referă la relația dintre: (1) Puterea matricei fotovoltaice (wați) și (2) capacitatea bateriei , de obicei în Ah la o tensiune de sistem (12V/24V/48V). Raportul contează deoarece stabilește rata de reîncărcare realistă și cât de des acumulatorul ajunge la încărcare completă.

Două moduri de a exprima raportul (folosește oricare dintre acestea este mai clară)

• W pe Ah la o tensiune de sistem dată (obișnuit pentru RV 12V/24V și cabinele mici).
• Rata de încărcare (rata C) : curentul de încărcare împărțit la Ah baterie (mai „corectă din punct de vedere electric”).

Punte rapidă între ele (aproximativ): curentul de încărcare PV într-o bancă de 12V este de aproximativ PV wați ÷ 14V (tensiune de încărcare). Exemplu: 280W de PV într-o bancă de 12V este de aproximativ 20A (280 ÷ 14 ≈ 20). Pe a 200 Ah acumulator, adică a 0,10C rata de încărcare (20 ÷ 200 = 0,10).

Raporturi recomandate în funcție de chimia bateriei și caz de utilizare

Raportul „corect” dintre panoul solar și acumulator se referă în principal la evitarea a două moduri de defecțiune: prea puțin PV (subîncărcare cronică) și prea mult PV (costuri inutile sau limite de control). Chimia schimbă cât de sensibil ești la subîncărcare și cât de repede poate accepta energia acumulatorul.

Note care previn deciziile proaste de dimensionare: Acumulatorii de plumb-acid preferă cu multă încărcare completă (inclusiv timpul de absorbție). Dacă PV este subdimensionat, ele trăiesc adesea la starea de încărcare parțială, accelerând sulfatarea și pierderea capacității. LiFePO4 este în general mai tolerant la încărcarea parțială, dar este posibil să doriți totuși un raport mai mare pentru a se recupera rapid după o utilizare intensă.

O metodă pas cu pas care face ca raportul să „cadă” corect

Numai un raport poate induce în eroare dacă nu îl legați de consumul zilnic de energie și lumina solară. Utilizați acest flux de lucru pentru a dimensiona PV și capacitatea acumulatorului în mod logic, apoi confirmați că raportul ajunge într-un interval sănătos.

Pasul 1: Estimați energia zilnică (Wh/zi)

Adunați încărcături: wați × ore pe zi. Exemplu: un frigider de 60 W în medie pentru 10 ore de funcționare este de 600Wh/zi. Dacă aveți un invertor, includeți mai târziu un factor realist de eficiență a sistemului (general general poate fi 0,70–0,85 în funcție de cablaj, controler, invertor și temperatură).

Pasul 2: Dimensiunea acumulatorului pentru autonomie (kWh)

Alegeți autonomia (zile) și adâncimea admisibilă de descărcare (DoD). Energia utilizabilă a bateriei (Wh) ≈ zilnic Wh × zile de autonomie. Energia nominală totală a bateriei (Wh) ≈ Wh utilizabilă ÷ DoD. DoD de planificare tipică: Plumb-acid 0,50 , LiFePO4 0,80 (conservator, îmbunătățește longevitatea).

Pasul 3: Dimensiunea PV din orele solare (și pierderi)

PV wați ≈ zilnic Wh ÷ (ore de vârf în soare × eficiența sistemului). Exemplu: dacă utilizarea zilnică este de 1.000Wh, orele de vârf ale soarelui sunt 4 și eficiența este 0,75, PV ≈ 1.000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333W . Rotunjiți la următoarea dimensiune practică a matricei (de exemplu, 400 W).

Pasul 4: Convertiți-vă în raportul dintre panoul solar și acumulator și verificați-l

Bateria Ah ≈ baterie nominală Wh ÷ tensiunea sistemului. Atunci raportul = PV wați ÷ baterie Ah. Dacă raportul este sub intervalul recomandat pentru chimia dumneavoastră, creșteți PV (sau reduceți dimensiunea acumulatorului) până când sistemul poate atinge în mod fiabil încărcarea completă.

Tabel practic de dimensionare: dimensiuni comune ale acumulatorilor la wați PV

Tabelul de mai jos transformă indicațiile privind raportul în numere gata de utilizare. Alegeți rândul care se potrivește cu banca și chimia dvs. Pentru băncile de 24 V, aceeași putere nominală Ah reprezintă dublul energiei față de 12 V, astfel încât nevoile fotovoltaice sunt de obicei mai mari pentru a obține un timp de reîncărcare similar.

Dacă lumina solară este inconsecventă (iarna, umbră, ceață de coastă), înclinați-vă în sus în intervalul de acțiune. Dacă acumulatorul dvs. este plumb-acid și vă opriți în mod regulat încărcarea devreme, orientați din nou în sus; PV suplimentar vă ajută să finalizați absorbția atunci când condițiile permit.

Exemple lucrate cu numere reale

Exemplele de mai jos arată cum se modifică raportul dintre panoul solar și acumulator în funcție de obiective (autonomie vs viteza de reîncărcare) și chimie.

Exemplul A: 1.000Wh/zi cabină, 2 zile autonomie, plumb-acid

1. Energia zilnică: 1.000Wh/zi .
2. Energie utilizabilă pentru 2 zile: 1.000 × 2 = 2.000Wh .
3. Energia nominală a acumulatorului (50% DoD): 2.000 ÷ 0,50 = 4.000Wh .
4. La 12V, baterie Ah ≈ 4.000 ÷ 12 ≈ 333Ah (rotunzi la 300–400 Ah).
5. PV pentru 4 ore de vârf, randament 0,75: 1.000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333W (rotunzi la 400–600W pentru sănătatea plumb-acid).

Verificare raport (folosind 400Ah bank și 600W PV): 600 ÷ 400 = 1,5 W/Ah . Acesta este capătul de jos al ghidului de ciclism zilnic pentru plumb-acid; va funcționa cel mai bine cu un soare bun și o gestionare atentă a sarcinii. Dacă zilele înnorate sunt obișnuite, treceți la 800–1.000 W îmbunătățește material recuperarea.

Exemplul B: RV cu 12V 200Ah LiFePO4, care dorește o recuperare rapidă

1. Banca de baterii: 12V 200Ah (energie nominală ≈ 2.400Wh).
2. Utilizabil la 80% DoD ≈ 1.920Wh .
3. Alegeți PV la 3,5 W/Ah pentru recuperare rapidă: 200 × 3,5 = 700W .

Cu ~700W și 4 ore de vârf la soare la o eficiență de 0,75, recolta zilnică de energie poate fi de aproximativ 700 × 4 × 0,75 ≈ 2.100Wh/zi . Este suficient pentru a înlocui o zi grea de utilizare și totuși pentru a completa, ceea ce înseamnă exact „recuperare rapidă” în practică.

Constrângeri comune care pot suprascrie raportul

Chiar dacă raportul dintre panoul solar și acumulator este „perfect”, limitele hardware vă pot obliga să ajustați dimensiunea PV, tensiunea sistemului sau selectarea controlerului de încărcare.

Limita curentului controlerului de încărcare (cel mai frecvent blocaj)

Curentul de ieșire al controlerului trebuie să gestioneze curentul de încărcare de vârf. Aproximativ: curent de încărcare maxim ≈ PV wați ÷ tensiune de încărcare a bateriei. Exemplu: 1.000 W într-o bancă de 12V poate implica ~1.000 ÷ 14 ≈ 71A . Dacă aveți un controler de 60 A, aveți nevoie fie de un controler mai mare, de mai multe controlere, fie de o tensiune de sistem mai mare.

Dimensiunea invertorului nu setează dimensiunea PV, dar stabilește tensiunea acumulatorului

Un invertor mare poate trage curenți mari de la un acumulator mic, provocând scăderea tensiunii și capacitatea de utilizare redusă. Dacă sarcinile de vârf sunt mari (cuptor cu microunde, ibric, unelte), este posibil să aveți nevoie fie de o capacitate mai mare a bateriei, fie de o tensiune mai mare a sistemului (24V/48V) sau de ambele. Apoi, matricea fotovoltaică ar trebui revizuită, astfel încât raportul să rămână sănătos pentru reîncărcare.

Vremea și orele de soare sezoniere (raportul dvs. trebuie să supraviețuiască celei mai proaste luni)

Un raport care funcționează vara poate eșua iarna dacă orele de vârf ale soarelui scad semnificativ. Dacă aveți nevoie de fiabilitate pe tot parcursul anului, măriți PV din sezonul cu cel mai scăzut soare și tratați intervalele de raport ca minime, nu medii.

Semnele că raportul dvs. este greșit și cum să îl corectați

Cea mai bună verificare este datele operaționale: tendințele privind starea de încărcare, timpul până la umplere și cât de des acumulatorul atinge absorbția/flotația (sau comportamentul echivalent cu litiu la încărcare completă).

Prea puțin PV pentru acumulator

• Plumb-acid ajunge rareori la încărcare completă; tensiunea plutește sub țintele de absorbție.
• Vedeți o derivă în jos de mai multe zile în stare de încărcare chiar și cu soare „normal”.
• Generatorul (sau puterea de la mal) devine o cârjă frecventă.

Remediere: creșteți wați PV, reduceți sarcinile zilnice sau reduceți dimensiunea acumulatorului pentru a readuce raportul la interval. Pentru plumb-acid, acordați prioritate încărcării complete în mod regulat; asta înseamnă adesea mutarea din ~1,0 W/Ah spre 2,0–3,0 W/Ah (bază 12V).

Prea mult PV pentru controler sau cablaj (sau buget)

• Controlerul de încărcare clipește ieșirea la curentul său nominal pentru perioade lungi.
• Nu puteți gestiona în siguranță curentul cu dimensiunile de cablu și siguranța existente.

Remediere: treceți la o tensiune de sistem mai mare (24V/48V), utilizați un controler mai mare sau împărțiți matricea pe mai multe controlere. „Prea mult PV” este de obicei o problemă de dimensionare a hardware-ului, mai degrabă decât o problemă electrică pentru acumulatorul în sine.