Off-grid energetický systém

Off-grid energetický systém je systém, který není závislý na připojení k elektrické síti pro jeho dodávku energie. Off-grid systémy jsou také označovány jako autonomní systémy, ostrovní systémy, grid-nezávislé systémy nebo autarkické systémy. Skladování energie ve formě baterií nebo bateriových bank je často součástí off-grid systému.

Pokud chcete vytvořit/vybudovat off-grid systém, musíte provést správný výpočet s ohledem na kapacitu výroby a skladování energie. Tyto 2 věci jsou velmi důležité, abyste zajistili, že vaši spotřebitelé (připojené elektrické spotřebiče) budou i nadále fungovat tak, jak chcete. Chcete-li to provést správně, můžete provést následující kroky k vybudování dobrého systému mimo síť.

1. Vypočítejte celkovou denní spotřebu energie / spotřebu energie ve wattech vašeho systému.
2. Vypočítejte maximální nepřetržitou spotřebu/spotřebu energie ve wattech vašeho systému.
3. Vypočítejte maximální špičkový výkon / špičkovou spotřebu energie ve wattech vašeho systému.
4. Poté vyberte správný invertor, multi nebo quattro pro váš systém.
5. Určete, jak dlouho chcete, aby systém běžel nezávisle bez výroby energie.
6. Poté spočítejte kapacitu vaší baterie nebo baterie, abyste to podpořili.
7. A pak spočítejte, jak generujete dostatek energie, abyste tomuto systému a baterii poskytli dostatek energie.

Výše uvedené kroky popisujeme jeden po druhém.

1. Vypočítejte celkovou denní spotřebu energie / spotřebu energie ve wattech vašeho systému.
Krok 1 je výpočet celkové denní spotřeby energie vašeho systému. Chcete-li to provést, vytvořte seznam všech spotřebičů energie (střídavých i stejnosměrných spotřebičů) ve vašem systému a poznamenejte si všechny příkony ve W jednotlivých zařízení. Následně zaznamenáte, jak dlouho denně používáte zařízení v systému (24 hodin). Údaje o spotřebě zařízení lze číst na samotném zařízení.

Příklady:
Mikrovlnná trouba (AC): 1200 W (za hodinu)
Mikrovlnná trouba se používá 6 minut denně. Spotřeba ve Wattech za den je pak: 1200 x 0,1 (6/60 minut) = 120 Wh za den

Chladnička (AC): roční spotřeba 279 kWh/rok Spotřeba ve Wattech za den je pak: 279/365 (dny) = 0,76 kWh za den = 764 Wh za den

Vodní čerpadlo (DC): 1,3A (při 12V) Čerpadlo běží 2 hodiny denně. Spotřeba ve Wattech za den je pak: 12 x 1,3 x 2 = 31,2 Wh/den

Tímto způsobem vytvoříte úplný seznam spotřebitelů ve vašem systému. Sečtěte všechny výkony a máte vypočtenou denní spotřebu vašeho systému. V tomto článku předpokládáme celkovou denní spotřebu 1,8 KWh/den. Tyto informace použijeme dále v tomto článku.

2. Vypočítejte maximální nepřetržitou spotřebu/spotřebu energie ve wattech vašeho systému. Krok 2 je výpočet maximální trvalé spotřeby energie/spotřeby ve wattech vašeho systému. Chcete-li to vypočítat, určíte, které spotřebiče jsou stále v provozu (např. lednička) a sečtete výkon spotřebičů, které jsou používány současně po delší dobu. sečtete tyto kapacity dohromady.

3. Vypočítejte maximální špičkový výkon / špičkovou spotřebu energie ve wattech vašeho systému.
Krok 3 určuje nejvyšší výkon / špičkovou spotřebu energie ve wattech vašeho systému. Zařízení, jako je vysokotlaký čistič, jistě generují vysokou špičku spouštěcího výkonu, se kterou se systém musí vyrovnat, jinak se váš systém zastaví. Obrázek níže ukazuje průměrnou spotřebu systému, největší spotřebu (trvající déle než špička několika sekund) a špičkovou spotřebu (trvající maximálně několik sekund).

4. Poté vyberte správný invertor, multi nebo quattro pro váš systém.
Nyní vyberte vhodný výkon měniče pro vypočítanou spotřebu vašeho systému. Předpokládáme následující vypočtené údaje: Největší spotřeba v systému je 1250W a špičkový výkon 3200W. Musíme tedy vybrat měnič, který bez problémů zvládne špičkový výkon 3 200W. U všech invertorů, multis a quattros, které nabízíme na Acculaders.nl, se vždy můžete proklikat na produktový list nabízeného produktu. Na tomto listu si můžete přečíst výkony a často i srovnání několika srovnatelných produktů na tomto listu, abyste si rychle vybrali ten správný střídač v 1 přehledu (příklad takového přehledu je uveden níže). V tomto případě jeVictron Multiplus Compact 12/2000/80 nebo Victron Multiplus Compact 24/2000/50 jsou nejlepší volbou. Samozřejmě si vždy můžete vybrat větší. Později v tomto článku vám řekneme něco více o výběru 12V nebo 24V varianty měniče, který si vybrat.

Poznámka: určete správný měnič na základě okolní teploty. Pokud je měnič instalován ve strojovně, kde může snadno dosáhnout 40 stupňů Celsia, výkon vašeho měniče bude výrazně nižší. Při výběru správného měniče tedy vezměte v úvahu okolní teplotu.

Nyní víte, kolik energie váš off-grid systém potřebuje k provozu, a my nyní víme, který invertor je potřeba k dodání tohoto výkonu systému. Nyní spočítáme, jak můžeme generovat požadovaný výkon, abychom zajistili, že střídač má skutečně tento výkon pro systém k dispozici.

5. Určete, jak dlouho chcete, aby systém běžel nezávisle bez výroby energie.
V kroku 5 určíte, jak dlouho chcete, aby váš systém běžel bez výroby energie. Jinými slovy, jak dlouho by měl být váš systém schopen běžet pouze na kapacitu vaší baterie nebo baterie.

6. Poté spočítejte kapacitu vaší baterie nebo baterie, abyste to podpořili.
V kroku 6 spočítáte, jak velká musí být kapacita vaší baterie nebo bateriové banky, aby podporovala váš systém po dobu hodin nebo dnů, které to trvá. Během této doby musí veškerá energie pocházet z baterie nebo baterie. Výběr správné baterie závisí na požadované kapacitě baterie, možné hloubce vybití baterie a vybíjecím proudu systému.
Systém v tomto příkladu spotřebuje 1 800 Wh za den. V závislosti na typu baterie můžete baterii vybít maximálně o 50 %. Výpočet kapacity této baterie v tomto systému by byl následující:
Spotřeba za 24 hodin = 1 800 Wh Počítejme s 12V baterií: 1 800 / 12 = 150 Ah. Maximálně 50 % vybitých má za následek: 150 / 0,5 = 300 Ah baterie je potřeba k napájení ukázkového systému po dobu 24 hodin.

Tip: po tomto výpočtu zkontrolujte, zda tato kapacita baterie spadá do doporučené kapacity baterie v produktovém listu nebo uživatelské příručce vámi zvoleného převodníku. Váš střídač/konvertor musí být schopen dodávat požadovaný výkon a vybíjecí proudy.

Navíc: pokud chcete, aby váš systém mohl běžet 2 x 24 hodin pouze na napájení z baterie, musíte použít baterii s kapacitou 2 x 300 Ah.

7. A pak spočítejte, jak generujete dostatek energie, abyste dodali systému a baterii dostatek energie.
Krok 7 určuje, jak generujete dostatek energie pro zajištění dostatečné energie pro systém a baterii. K tomu sečtete všechny síly, které mohou zdroje energie poskytnout. Nejprve si tedy určete, jaké zdroje energie máte k dispozici a jak dlouho mohou denně běžet. Při výpočtu vezměte v úvahu všechny možné zdroje energie. Zdroje energie mohou být: střídavý generátor, střídavá síť/pobřežní napájení, stejnosměrné solární panely/solární, stejnosměrná větrná energie /turbína, stejnosměrné dynamo nebo stejnosměrný generátor.

Opět vycházíme z příkladu systému, ve kterém potřebujeme 1 800 Wh denně, abychom byli schopni zajistit napájení všech zařízení. Na bateriovou banku můžete připojit solární regulátor nabíjení paralelně k invertoru, multi nebo quattro, který zajišťuje nabíjení baterií. Pokud používáte multi nebo quattro, můžete k tomuto multi nebo quattro připojit také střídavý zdroj (v případě quattro dokonce 2 střídavé zdroje), jako je generátor nebo pobřežní elektrárna / síť / síť. Tomu druhému se chceme co nejvíce vyhnout, ale může nám pomoci zajistit dostatečné napájení systému a baterií v situacích, kdy například solární nebo větrná energie nedosahuje.

Solární
systém Za předpokladu, že chceme veškerou energii získávat ze solárních panelů , je výpočet zhruba následující: Vždy je třeba počítat se ztrátami. 6 % je rozumné počítat a to znamená, že musíme vyrobit 1 908 Wh energie, abychom dodali systému energii se spotřebou 1 800 Wh. Základním pravidlem u solárních panelů je výkon solárního panelu x 2,5 pro výpočet denního vyrobeného výkonu. Pro výpočet zpět na požadovaný výkon pak musíme oněch 1 908 Wh vydělit 2,5, což je 763,20 Wp výkonu solárního panelu. Zaokrouhlete to nahoru a máte 800 Wp požadovaného solárního výkonu.
Nyní se můžete například rozhodnout pro 8 solárních panelů o výkonu 100 Wp, které dohromady mohou poskytnout výkon 800 Wp.

NB! Solární panely a výtěžek v zimě v Nizozemsku
Pokud chcete mít těch 1 800 W výkonu po celý rok, tak i v zimě v Nizozemsku, stále potřebujete více energie ze solárních panelů. Počítejte s tím, že v zimě v Nizozemsku můžete denně dosáhnout průměrného výkonu Wp solárního panelu. Solární panel s výkonem Wp 100 Wp vám tedy v zimě poskytne průměrně pouze 100 Wattů za den. Rozdíl oproti výnosu v létě může být faktor 8 až 10. Nikdy se tedy nepočítejte s bohatými slunečními energiemi, zvláště v zimě. 

Pomocí následujícího nástroje si můžete snadno spočítat, zda vaše solární panely dokážou poskytnout vašemu systému dostatečný výkon:  https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html
Tip:naučte se tento nástroj používat a hodně vám pomůže. Zvláště pokud chcete mít dobrý a upřímný obrázek o výnosu solárních panelů v průběhu celého roku. Co je na tomto nástroji také okamžitě patrné, je obrovský rozdíl mezi výnosem v létě a v zimě. A co je také zarážející, je rozdíl v kapacitě baterie. Větší baterie jednoduše poskytuje více vyrovnávací paměti, a tedy méně dní s prázdnou baterií. Úhel sklonu a umístění solárních panelů je také velmi důležité pro dobrou výtěžnost vašich solárních panelů. Tento nástroj vás jistě může zachránit před nákupem, který je pro vás malý nebo žádný užitek. Opravdu nemá smysl přemýšlet „S menším solárním panelem nebo menší baterií...“ to půjde, abyste později zjistili, že to přeci jen nejde. Tento nástroj vám pomůže vybrat správný výkon. Jste na pochybách? Poraďte se s námi e-mailem a pokusíme se vám poradit co nejupřímněji.

Sada solárních panelů
Pokud je ve vaší situaci 800Wp příliš vysokých (například proto, že nemůžete umístit povrch 8 panelů, budete muset hledat jiná řešení. Například můžete umístit 4 solární panely a to znamená, že jste poloviční nedostatek energie Váš systém pak do půl dne selže. V tomto případě budete muset nebo můžete zvolit použití generátoru nebo např. rozvodné sítě /

sítě k doplnění vašeho systému o potřebnou energii. alternativa
Uvažujte také o větrné energii jako o alternativě k solárním panelům. Pokud máte prostor a můžete si udělat výšku na zemi, pak je větrná turbína skvělá alternativa k solární energii. Vítr je téměř vždy, dokonce i v noci. Nabíjení a údržba vaší bateriové banky tak pokračuje 24 hodin denně s větrem a solární energií pouze přes den s dostatkem slunce.

Správný regulátor nabíjení MPPT pro váš systém
Při výběru správného nebo požadovaného výkonu pro solární panely musíte také vybrat správný solární regulátor nabíjení MPPT (Doporučujeme používat pouze MPPT regulátory nabíjení pro off-grid systémy kvůli vyšší účinnosti a tím i výnosu ve srovnání s regulátory nabíjení PWN). Výběr správného MPPT závisí na tom, jak přepínáte solární panely. Solární panely můžete umístit do série (pak sečtěte napětí na otevřených svorkách pro celkové vstupní napětí) nebo můžete solární panely umístit paralelně. Když jsou solární panely umístěny paralelně, napětí na otevřeném terminálu zůstává stejné (takže pokud paralelně zapojíte 2 solární panely s napětím na otevřeném terminálu 20V, celek také dává 20V na napětí na otevřeném terminálu). U MPPT regulátoru nabíjení je vždy uvedeno, pro jaké napětí je vhodný a jaký výkon v ampérech může regulátor nabíjení dát maximum. Napětí, pro které je MPPT vhodné, musí být porovnáno s přidanými napětími na otevřených svorkách vašeho nastavení solárního panelu. Se sériovým a paralelním zapojením solárních panelů se můžete pohybovat, abyste našli cenově výhodný regulátor nabíjení (čím vyšší napětí, tím vyšší cena). Můžete se tedy trochu pohybovat tak, že například uděláte 2 paralelní struny, které umístíte do série. Nejlepší způsob umístění a připojení solárních panelů závisí také na místních podmínkách. Vždy je důležité, aby přidané napětí na otevřených svorkách z vašich sériově zapojených solárních panelů nikdy nepřekročilo napětí indikované regulátorem nabíjení. Se sériovým a paralelním zapojením solárních panelů se můžete pohybovat, abyste našli cenově výhodný regulátor nabíjení (čím vyšší napětí, tím vyšší cena). Můžete se tedy trochu pohybovat tak, že například uděláte 2 paralelní struny, které umístíte do série. Nejlepší způsob umístění a připojení solárních panelů závisí také na místních podmínkách. Vždy je důležité, aby přidané napětí na otevřených svorkách z vašich sériově zapojených solárních panelů nikdy nepřekročilo napětí indikované regulátorem nabíjení. Se sériovým a paralelním zapojením solárních panelů se můžete pohybovat, abyste našli cenově výhodný regulátor nabíjení (čím vyšší napětí, tím vyšší cena). Můžete se tedy trochu pohybovat tak, že například uděláte 2 paralelní struny, které umístíte do série. Nejlepší způsob umístění a připojení solárních panelů závisí také na místních podmínkách. Vždy je důležité, aby přidané napětí na otevřených svorkách z vašich sériově zapojených solárních panelů nikdy nepřekročilo napětí indikované regulátorem nabíjení.

Každopádně vždy budete muset do systému dodat více energie ve Wattech, než systém spotřebuje. proč víc? Je potřeba více, protože takový energetický systém má vždy ztráty účinnosti. Vždy tedy počítejte s nutnými ztrátami, vždy vše velkoryse počítejte.

Monitorování systému
Pro správné monitorování a konfiguraci systému můžete použít monitor baterie, jako je Victron Battery Monitor BMV-712 Smart  , a systémový monitor, jako je Victron Color Control GX .† Často také můžete svůj systém připojit k notebooku pomocí síťového kabelu a používat software nabízený dodavatelem produktu. Sledování a konfiguraci lze často provádět na místě, ale někdy také vzdáleně přes internet. K zařízení Victron Color Control GX můžete například snadno připojit internetový dongle GX GSM , pomocí kterého můžete kdekoli online sledovat/monitorovat váš systém.

Na závěr
Na závěr bychom vám rádi poskytli několik důležitých pravidel a tipů, abyste mohli provést správný výpočet pro váš systém.

Důležité pravidlo je následující: Všechny zdroje energie musí být vždy schopny dodat stejnou nebo vyšší energii (ve wattech), než je množství energie, které systém potřebuje ke správnému fungování, včetně ztrát účinnosti (takže vždy počítejte s dostatečně široký okraj).

Základní pravidlo při výběru solárního panelu je následující: solární panel denně dodává přibližně 2,5 x Wp výkonu solárního panelu. 100Wp solární panel pak poskytuje maximálně cca 250W za den.

Druhé důležité pravidlo při výpočtu vašeho systému je následující: Buďte realističtí a počítejte vše velkoryse. Nemyslete si, že to bude fungovat nebo že to bude fungovat. Pečlivě si spočítejte, co potřebujete, a k tomu si spočítejte velkou rezervu. Lze si představit několik situací, které vyžadují větší kapacitu. Může se stát, že později do systému přidáte další zařízení nebo že se kapacita baterií sníží nebo že solární výkon solárních panelů je v zimních dnech poněkud zklamáním (faktor 8 až 10 méně než v letních dnech ), atd. atd. Požadované výkony tedy určete dostatečně.