Šis straipsnis yra apie autonominių jėgainių, neprijungtų prie skirstomųjų tinklų, projektavimą. Mūsų pirmajame straipsnyje pavadinimu „Jūsų elektros energijos poreikių įvertinimas“, iš ciklo „Nuosavos elektrinės link“, aptarėme pagrindinius žingsnius, kuriuos reikia žengti prieš pradedant projektuoti nuosavą jėgainę. Jeigu dar nesate nustatę savo elektros energijos poreikių, rekomenduojame perskaityti pirmąjį straipsnį, nustatyti poreikius ir tuomet grįžti prie šio straipsnio.

Elektros energijos šaltinių diversifikavimas

Klysta tie, kurie mano, jog įrengę nuosavą saulės jėgainę, galės visiškai pereiti prie elektros energijos, atsisakant kieto kuro katilo ar dujinės viryklės. Autonominė elektrinė, tai visų pirma žingsnis į energetinę nepriklausomybę. O būti energetiškai nepriklausomam, reiškia neapsiriboti vienu energijos šaltiniu. Juk elektrinė gali sugesti arba negaminti elektros energijos dėl ištisas savaitės besitęsiančio didelio debesuotumo. Kita vertus, neapribojus savo elektros poreikių, o padidinus juos, jūsų jėgainės kaina išaugs iki labai didelės sumos. Todėl, turint nuosavą autonominę elektrinę, lygiagrečiai turi būti naudojami ir kiti energijos šaltiniai:

  • Maisto gaminimas – dujos, kieto kuro krosnis, elektra saulėtu laikotarpiu, kt.
  • Vandens šildymas – saulės kolektoriai ir dujinis / kieto kuro katilas. Puiki alternatyva saulės kolektoriams yra fotovoltinė vandens šildymo sistema.
  • Apšvietimas – elektrinis, panaudojant taupiąsias LED lemputes. Tačiau būtų idealu, jeigu būstą suprojektuotumėte taip, kad patalpas kuo daugiau apšviestų saulės šviesa ir elektra būtų naudojama tik tamsiuoju laikotarpiu (pasyvus arba saulės namas).
  • Buitiniai prietaisai ir statybiniai elektriniai įrankiai – saulės modulių generuojama elektros energija, vėjo ar hidro jėgainė, pakankamai didelis energijos rezervas akumuliatoriuose, LESTO įvadas, o jeigu jo nėra, benzininis / dyzelinis el. generatorius. Turintys  nuosavas elektrines, išmoksta taupyti ir savo darbus planuoja saulėtu arba vėjuotu laikotarpiu. Ir tik neatidėliotini darbai atliekami pasitelkiant papildomus energijos šaltinius.

BENDROJI DALIS

Prieš įrengiant nuosavą jėgainę, turėtumėte žinoti, jog saulės jėgainės generuojama elektros energija yra nepastovi. Vienu momentu visas elektros poreikis yra tenkinamas vien tik iš saulės modulių (akumuliatoriai pilni), kitu momentu saulės energijos neužtenka ir trūkumas kompensuojamas iš akumuliatorių baterijos, o dar kitu atveju išsenka akumuliatoriai ir tenka įjungti alternatyvius energijos šaltinius.

Projektuojant autonominę jėgainę, būtina nustatyti elektros energijos kiekį, kurį turės gaminti saulės jėgainė, apskaičiuoti reikiamą akumuliatorių talpą ir parinkti įrangą, kuri optimaliai tiks konkrečiam atvejui.

GALIOS (ENERGIJOS) POREIKIO VERTINIMAS

Autonominėje sistemoje elektrinė galia yra tiekiama iš akumuliatorių (nuolatinė 12/24/48 V DC įtampa) arba iš įtampos keitiklio – inverterio (kintama 230 V AC įtampa). Elektros energijos kiekis yra išreiškiamas vatvalandėms (Wh) arba kilovatvalandėms (kWh).

Elektros energijos kiekis apskaičiuojamas prietaiso galią, išreiškiamą vatais (W), padauginus iš valandų skaičiaus, per kurį prietaisais bus naudojamas per parą.

Vieni elektros imtuvai gali naudoti nuolatinę (DC), o kiti kintamą (AC) įtampą. Energijos poreikis turi būti skaičiuojamas prietaisams, naudojantiems nuolatinę įtampą ir atskirai prietaisams, veikiantiems nuo kintamos įtampos. Atliekant elektros kiekio skaičiavimus galima pasinaudoti populiariausių elektrinių prietaisų galios lentele, kuri pateikta šiame straipsnyje.

Pasitaiko saulės jėgainių gedimų, kurie atsiranda ne dėl to, jog  jėgainės buvo neteisingai įrengtos, o dėl to, kad autonominių elektrinių savininkai dažnai mano, jog jų jėgainės gali gaminti daugiau. Įranga yra per daug apkraunama, o akumuliatoriai per gyliai iškraunami. Tokiais atvejais įranga paprastai sudega, o akumuliatoriai utilizuojami ankščiau laiko.

Kita problema yra tokia, jog vartotojai dažnai iš pat pradžių tinkamai neapskaičiuoja savo poreikių, taip pat bando taupyti ir renkasi mažesnę instaliuotą galią. Vėliau paaiškėja, jog tos galios neužtenka ir prasideda savarankiški jėgainės tobulinimai / galios didinimai. Tokie veiksmai dažniausiai baigiasi pernelyg perkrautais saulės įkrovimo valdikliais, verdančiais akumuliatoriais, sumažėjusiu sistemos efektyvumu.

Patartina labai rimtai atsižvelgti į elektros energijos poreikių skaičiavimą ir pačioje pradžioje numatyti galimus sistemos išplėtimus ateityje. Priešingu atveju vėliau galima patirti dar didesnes išlaidas ir apie sistemos atsiperkamumą aplamai nebus jokios kalbos.

Teorija be praktikos yra nuobodi ir žmonėms be fizikos pagrindų sunkiai suprantama. Todėl savo tolimesnius paaiškinimus paremsime praktiniais pavyzdžiais. Tarkime, jog turime televizorių ir šaldytuvą. Šie elektros prietaisai yra maitinami iš kintamos įtampos elektros tinklo, todėl skaičiuojant energijos kiekį turime vertinti inverterio naudingumo koeficientą. Normaliai inverterio našumas, esant nominaliam galingumui, viršija 90%.  Tačiau kasdienėje buityje inverteris paprastai būna apkrautas tik dalinai, todėl jo vidutinis našumas yra 85 – 90%. Norint nustatyti energijos kiekį, kurį realiai sunaudoja televizorius ir šaldytuvas, reikia apskaičiuotą energijos kiekį padalinti iš inverterio naudingumo koeficiento.

Tarkime, jog mūsų el. imtuvų paros energijos poreikis yra 1500 Wh. Naudojame inverterį, kurio vidutinis našumas yra 90%. Įvertinus inverterio nuostolius, el. prietaisų energijos poreikis bus 1500 Wh / 0.9 = 1667 Wh.

Jeigu papildomai yra naudojami DC el. imtuvai, kurių elektros energijos sąnaudos yra pvz. 112 Wh, tai bendros elektros energijos poreikis bus: 1667 Wh (AC el. imtuvai) + 112 Wh (DC el. imtuvai) = 1779 Wh

AKUMULIATORIŲ PARINKIMAS

Sistemos įtampos nustatymas

Dažniausiai sistemos įtampa būna 12, 24 arba 48V. Kuo didesnis atstumas tarp saulės modulių ir akumuliatorių, tuo didesnę sistemos įtampą verta rinktis. Tinkamai parinkus sistemos įtampą bus mažesni nuostoliai laiduose.

Kai sistemos generuojama galia yra iki 500 W, patartina rinktis 12V įtampą. 24 V įtampa tinka iki 2 kW galios jėgainėms ir virš 2 kW rekomenduojama pasirinkti 48V sistemos įtampą. Tačiau tai visai nėra taisyklė ir jeigu įsigijote 24V nominalios įtampos saulės fotoelektrinius modulius, 24V sistemos įtampą galite taikyti ir jėgainėms, kurių galia yra iki 500 W.

Stenkitės pasirinkti tokią sistemos įtampą, kad akumuliatorių iškrovimo srovė neviršytų 150 A.

Akumuliatorių talpos parinkimas

Akumuliatorių talpa yra matuojama amper-valandėms (Ah). Norint išsiaiškinti kiek amper-valandžių prireiks sutalpinti pageidaujamą elektros energijos kiekį, reikia energijos kiekį (Wh) padalinti iš sistemos įtampos. Tarkime, jog pasirenkame 24V įtampą. Tuomet 1779 Wh / 24 V = 74 Ah.

Gautas skaičius reiškia minimalią akumuliatorių talpą, kurios reikia 1779 Wh elektros energijos sutalpinimui. Realiai šios talpos bus gerokai per mažai, nes akumuliatorių talpą įtakoja eilė svarbių parametrų:

  1. Sistemos autonomija (dienų skaičius, per kurį akumuliatoriai gali maitinti el. imtuvus, kol išsikraus iki nustatyto lygio)
  2. Akumuliatorių didžiausias iškrovimo gylis ir jo intensyvumas
  3. Akumuliatorių iškrovimo srovės dydis
  4. Akumuliatorių galimybė atlaikyti dideles trumpalaikes apkrovas
  5. Akumuliatorių įkrovimo srovės dydis
  6. Aplinkos temperatūra

Sistemos autonomija

Pasitaiko, jog didelis debesuotumas trunka kelias dienas iš eilės. Tuomet atsiranda poreikis sukaupti tiek elektros energijos, kad jos užtektų iki artimiausios saulėtos dienos. Vartotojas, įvertinęs savo poreikius ir finansines galimybes, turi nuspręsti, kelių dienų autonomijos jam gali prireikti. Paprastai yra priimama penkių dienų autonomija. Jeigu nenaudojami jokie papildomi išoriniai elektros šaltiniai (LESTO įvadas, el. generatorius ir kt.), autonomijos laikotarpis gali būti 7 dienos ir ilgiau.

Mūsų pavyzdyje sistemos autonomija yra 5 dienos. Tuomet akumuliatorių talpa skaičiuojama taip: 74 Ah * 5 dienos = 370 Ah.

Akumuliatorių didžiausias iškrovimo gylis

Gilaus ciklo akumuliatorių iškrovimo gylis retkarčiais gali siekti iki 80%, tačiau rekomenduojama, kad jis neviršytų 50%. Kuo mažiau iškraunami akumuliatoriai, tuo ilgiau jie tarnauja.

Mūsų pavyzdyje didžiausias leistinas iškrovimo gylis yra 70%. Todėl, akumuliatorių talpa padidėja iki: 370 Ah / 0.7 = 529 Ah.

Akumuliatorių iškrovimo srovė

Akumuliatorių iškrovimo srovė tiesiogiai priklauso nuo naudojamų el. prietaisų galingumo ir vienu metu įjungtų el. imtuvų skaičiaus. Daugumos el. prietaisų, naudojančių didelę galią, veikimo laikas yra pakankamai trumpas. Pavyzdžiui, vandens siurblys ar diskinis pjūklas yra įjungiami tik kelioms / keliolikai minučių. Akumuliatorių gamintojai akumuliatorių talpą specifikuoja pagal iškrovimo srovę ir laiką. Gali būti nurodyta akumuliatorių talpa prie C100; C20; C10; C5 iškrovimo laiko. C100 reiškia, jog C100=529 Ah talpos akumuliatorius (iš mūsų pavyzdžio) iki visiško išsikrovimo gali būti iškraunamas 100 val. pastovia 5.29 A dydžio srove (529 Ah / 100). Apie tai yra išsamiai paaiškinta čia.

Autonominėms sistemoms patartina rinktis akumuliatorius, kurių talpa nurodyta prie C20 iškrovimo laiko. Kitaip tariant, jeigu yra reikalingas 529 Ah talpos akumuliatorius, patartina įsigyti gilaus ciklo akumuliatorių bateriją, kurios bendra talpa būtų ne mažesnė, kaip C20 = 529 Ah.

Akumuliatorių talpos priklausomybė nuo aplinkos temperatūros

Mažėjant aplinkos temperatūrai, krenta akumuliatorių talpa. Kreivėse yra pavaizduota akumuliatorių talpos ir temperatūros priklausomybė.

Iš kreivių matome, jog idealiausia aplinkos temperatūra akumuliatoriams yra +20 … +25 C. Jeigu temperatūra nukris pvz. iki -10 C, akumuliatorių talpa sumažės iki 70 % nominalios talpos. Jeigu nežinote savo akumuliatorių talpos priklausomybės nuo aplinkos temperatūros, patartina pasirinkti 5 % talpos rezervą, t.y. vietoje 529 Ah talpos pasirinkti 529 Ah / 0.95 = 557 Ah akumuliatorių talpą.

Taigi, tęsiant mūsų pavyzdį, turėtų būti parinkti akumuliatoriai, kurių talpa yra mažiausiai C20=529 Ah. Dažniausiai akumuliatoriai būna 2, 6 ir 12V DC įtampos. Nuosekliai jungiant akumuliatorius gaunama didesnė įtampa. O lygiagretus akumuliatorių sujungimas padidina talpą.

SAULĖS MODULIŲ GALIA NAUDOJANT PWM ĮKROVIMO VALDIKLĮ

Saulės fotoelektrinių modulių galia priklauso nuo įkrovimo valdiklio tipo. Ankščiau buvo plačiai naudojami PWM tipo įkrovimo valdikliai. Pastaruoju metu vis dažniau renkamasi MPPT technologijos įkrovimo valdiklius. Šioje straipsnio dalyje paaiškinsime kokia turi būti saulės modulių galia, naudojant PWM įkrovimo valdiklį. Kitoje dalyje aprašysime, kaip yra parenkamas saulės modulių galingumas, naudojant MPPT įkrovimo valdiklį.

Saulės modulių galia skaičiuojama, atsižvelgiant į:

  • sezoniškus saulės spinduliuotės pokyčius
  • sezoniškus elektros energijos sunaudojimo pokyčius
  • akumuliatorių naudingumo koeficientą
  • modulių parametrų gamyklines paklaidas (tolerancija)
  • modulių paviršiaus užterštumą
  • modulių celių temperatūrą

Saulės spinduliuotės

Saulės spinduliuotės duomenys gali būti gaunami iš įvairių šaltinių. Vienas iš jų yra NASA tinklapis(Turėkite omenyje, jog NASA duomenų bazėje surinkti skaičiai yra šiek tiek aukštesni už vietinių meteorologinių stočiu įrašus, tačiau, jeigu neturite kitų duomenų, drąsiai galite naudotis NASA tinklapiu.)

Saulės spinduliuotė yra matuojama kilovatvalandėmis per kvadratinį metrą (kWh/m2) arba vatvalandėmis per kvadratinį metrą (Wh/m2).

Mūsų regiono (Ukmergės r.) metinės saulės spinduliuotės lentelė:

Mėnuo Hh Hopt H(40) Iopt T24h
Sausis 461 720 739 65 -4.0
Vasaris 1080 1590 1620 60 -3.1
Kovas 2460 3320 3370 52 -0.1
Balandis 4070 4790 4790 38 7.4
Gegužė 5120 5330 5260 24 12.2
Birželis 5420 5350 5260 16 15.9
Liepa 5090 5110 5040 19 18.4
Rugpjūtis 4260 4470 4750 34 17.4
Rugsėjis 2840 3650 3680 47 12.5
Spalis 1330 1930 1960 58 7.5
Lapkritis 526 822 843 64 1.6
Gruodis 348 525 537 64 -2.9
Metinis vidurkis 2760 3170 3160 36 6.9

Čia:

Hh: Saulės spinduliuotė į horizontalų paviršių [Wh/m2/dieną]
Hopt: Saulės spinduliuotė į optimaliu kampu pasuktą paviršių [Wh/m2/dieną]
H(40): Saulės spinduliuotė į 40 laipsnių kampu  pasuktą paviršių [Wh/m2/dieną]
Iopt: Optimalus saulės modulių pasvyrimo kampas horizonto atžvilgiu [0]
T24h: Paros vidutinė oro temperatūra [0C]

Parenkant saulės modulių galią, į skaičiavimus tikslinga įtraukti mažiausiai saulėto mėnesio saulės spinduliuotę. Tai ypač aktualu tiems, kurie savo saulės jėgaine naudosis ištisus metus. Mūsų pavyzdyje naudosime saulės spinduliuotės metinį vidurkį, t.y. 3170 Wh/m2/dieną = 3.2 pikinės saulės valandos.

Saulės įkrovimo valdiklis yra tiesiai prijungtas prie akumuliatorių baterijos, todėl skaičiuojant saulės modulių galią, būtina įvertinti akumuliatorių naudingumo koeficientą. Nauji gilaus ciklo akumuliatoriai turi 90% naudingumo koeficientą. Tačiau akumuliatoriai dėvisi ir šis rodiklis krenta. Todėl skaičiavimuose rekomenduojama naudoti 80% naudingumo koeficientą.

Įvertinus akumuliatorių našumą ir tęsiant mūsų pavyzdį, saulės moduliai kasdien turi pagaminti 74 Ah / 0.8 = 92.5 Ah elektros energijos.

Saulės fotoelektrinių modulių išėjimo srovė turi būti: 92.5 Ah / 3.17 saulės pikinių valandų skaičius = 29 A

Pavyzdyje naudosime 80W monokristalinį 12 V modulį, kurio parametrai yra tokie:

Maksimali galia (Wp) 80W
Galios tolerancija +/- 5%
Maksimali įtampa (Vmp) 17.6V
Maksimali srovė (Imp) 4.55A
Atviros grandinės įtampa, Voc 22.1V
Užtrumpintos grandinės srovė, Isc
4.8A
Srovės temperatūrinis koeficientas 0.06 %/C
Įtampos temperatūrinis koeficientas -0.37 %/C
Galios temperatūrinis koeficientas -0.5 %/C

Lentelėje ieškome maksimalios srovės parametrą Imp. Maksimalią srovę sumažina gamyklinė modulio galios paklaida (tolerancija) ir modulio paviršiaus užterštumas. Tolerancija yra gaunama iš modulio specifikacijos, o modulio paviršiaus užterštumui įvertinti imamas nuo 1 iki 10% koeficientas, kuris priklauso nuo konkrečios vietovės. Mūsų pavyzdyje užterštumo koeficientas yra 5%. Todėl, vieno saulės modulio generuojama srovė bus: 4,55 A * 0,95 * 0,95 = 4,11 A

Nuosekliai jungiamų saulės modulių skaičius: 24V (sistemos įtampa) / 12 V (modulio nominali įtampa) = 2 vnt.

Lygiagrečiai jungiamų saulės modulių skaičius: 29A / 4,11 A = 7 vnt.

Bendras saulės modulių skaičius: 2 * 7  = 14 vnt.

Taigi, reikalinga saulės modulių galia yra: 80 W * 14 vnt. = 1120 Wp

PWM VALDIKLIO PARINKIMAS

Įkrovimo valdiklis yra parenkamas pagal maksimalią įėjimo / išėjimo srovę ir maksimalią įėjimo įtampą. Maksimali srovė, tai lygiagrečiai sujungtų saulės modulių skaičiaus ir modulio užtrumpintos grandinės srovės sandauga, įvertinant srovės padidėjimą, esant temperatūrai aukštesnei už +25C. Maksimali įtampa, tai nuosekliai sujungtų saulės modulių skaičiaus ir modulio atviros grandinės įtampos sandauga, įvertinant įtampos padidėjimą, esant temperatūrai žemesnei už +25C.

Planuojant ateityje didinti saulės jėgainės galią, patartina parinkti įkrovimo valdiklį su rezervu. Tačiau, būtina įvertinti tai, jog į vieną valdiklį gali būti jungiami vienodų elektrinių parametrų saulės moduliai.

SAULĖS MODULIŲ GALIA NAUDOJANT MPPT ĮKROVIMO VALDIKLĮ

Saulės modulių galia parenkama atsižvelgiant į:

  • sezoniškus saulės spinduliuotės pokyčius
  • sezoniškus elektros energijos sunaudojimo pokyčius
  • akumuliatorių naudingumo koeficientą
  • nuostolius laiduose
  • MPPT naudingumo koeficientą
  • modulių parametrų gamyklinius nuokrypius (tolerancija)
  • modulių paviršiaus užterštumą
  • modulių celių temperatūrą

Skaičiuojant saulės modulių, prijungtų prie PWM valdikio, galią, yra vertinamas tik akumuliatorių naudingumo koeficientas (reikalinga saulės modulių srovė priklauso nuo akumuliatorių talpos). Skaičiuojant saulės modulių, prijungtų prie MPPT valdiklio, galingumą, be akumuliatorių nuostolių, taip pat yra vertinami nuostoliai laiduose ir MPPT našumas.

Tarkime, jog nuostoliai laiduose sudaro 3 % (97% elektros energijos perdavimo našumas), MPPT našumas yra 95% ir akumuliatorių naudingumo koeficientas yra 80%.

Posistemės našumas (saulės moduliai – įkrovimo valdiklis – akumuliatoriai) = 0.97 x 0.95 x 0.8 = 0.737;

Energijos kiekis, kurį turi pagaminti saulės moduliai = 1779 Wh / 0.737 = 2413 Wh

Saulės modulių instaliuota galia = 2413 Wh / 3.17 saulės pikinių valandų skaičius = 761 Wp

Saulės modulių generuojamos galios padidinimo koeficientas

Jeigu nėra naudojamas išorinis elektros energijos šaltinis (LESTO įvadas ar benzininis  / dyzelinis generatorius), kuris galėtų įkrauti išsekusią akumuliatorių bateriją, patartina saulės modulių instaliuotą galią padidinti 10%. Tai suteiks galimybę atlikti akumuliatorių išlyginamąjį įkrovimą. Be to, visada verta turėti šiek tiek didesnį galios rezervą.

761 Wp x 1.1 = 837 Wp

Saulės modulių našumo sumažėjimas

Dar liko neįvertinti aukščiau paminėti trys faktoriai, įtakojantys saulės modulių našumą:

  • Modulių parametrų gamyklinė paklaida (tolerancija). Daugelis saulės modulių gamintojų deklaruoja iki +/- 5% galios matavimo paklaidą. Todėl, jeigu turime 80 W saulės modulį, reikia įvertinti galimą, gamintojo nurodomą 5% galios matavimo paklaidą. Tuomet modulio galia yra ne 80W, o 76 W.
  • Modulių paviršiaus užterštumas. Su laiku saulės modulių paviršius, veikiamas oro sąlygų, užsiteršia. Purvas mažina modulio išėjimo galią. Užterštumo lygis priklauso nuo konkrečios vietovės ir yra priimta, jog galios sumažėjimas dėl užterštumo gali būti iki 10%.

Modulių celių temperatūra. Saulės modulių generuojama galia mažėja didėjant aplinkos temperatūrai virš +25 C. Naudojant PWM tipo įkrovimo valdiklį, temperatūrinis efektas yra vertinamas skaičiuojant modulių išėjimo srovę. MPPT įkrovimo valdiklio atveju temperatūros didėjimas įtakoja modulio galią. Vasaros metu Lietuvoje oro temperatūra pakyla iki + 40 C, todėl saulės modulių celių temperatūra gali padidėti net iki 55 C ir daugiau.

Jeigu celė įkaista iki 55 C, tai skirtumas tarp +25 C celės temperatūros (STC – angl. Standard Testing Conditions) ir realios aplinkos temperatūros, kuri veikia celę, sudaro 30 C. Jeigu modulio specifikacijoje nurodyta, jog saulės modulio galios temperatūrinis koeficientas yra -0.5 %/C, tai reiškia, kad esant temperatūros padidėjimui 30 C, galia sumažės 0.5% * 30 C = 15 % (galios sumažėjimo koeficientas 0.85).

Įvertinus išvardintus galios sumažėjimo faktorius, galima apskaičiuoti 80 W saulės modulio galią karščiausią vasaros dieną: 80 W * 0.95 (modulių tolerancija) * 0.95 (modulių užterštumas) * 0.85 (temperatūrinis koeficientas) = 61.4 W.

Saulės modulių skaičiaus nustatymas

Saulės fotoelektrinių modulių skaičius yra apskaičiuojamas saulės jėgainės instaliuotą galią padalinus iš vieno saulės modulio perskaičiuoto galingumo, t.y. 837 W / 61.4 W = 13.6 vnt.

Galutinis saulės modulių skaičius priklauso nuo pasirinkto įkrovimo valdiklio.

MPPT įkrovimo valdiklio parinkimas

Reikia parinkti MPPT įkrovimo valdiklį, kurio didžiausia saulės modulių galia yra ne mažesnė, kaip 837 W. Patartina dar įvertinti 25% galios rezervą, tuomet didžiausia valdiklio įėjimo galia turi būti 837 W * 1,25 = 1046 W. Šiuo atveju puikiai tinka mūsų siūlomas įkrovimo valdiklis Victron BlueSolar MPPT 150/35, kurio maksimali saulės modulių galia prie 24V sistemos yra 1000 W.

Parenkant MPPT įkrovimo valdiklį, būtina atkreipti dėmesį ir mažiausią saulės modulių įtampą ir saulės modulių atviros grandinės įtampą. Jeigu saulės modulių įtampa viršys valdiklio maksimalią įėjimo įtampą, prietaisas gali būti sugadintas.

Patartina, kad saulės modulių įtampa būtų didesnė už sistemos įtampą. Pavyzdžiui, jeigu sistemos įtampa yra 12V, tai saulės modulių įtampa turėtų būti ne mažesnė, kaip 17-24 V.

Saulės modulių įtampa, panašiai, kaip ir galia ar srovė, kinta, priklausomai nuo aplinkos temperatūros. Įtampos temperatūrinis koeficientas yra pateikiamas saulės modulių elektrinių parametrų lentelėje.

Tam, kad įsitikintumėte, jog saulės modulių įtampa neviršija valdiklio maksimalios įėjimo įtampos dydžio, reikia žinoti žemiausią oro temperatūrą.

Ankstyvą šaltą žiemos rytą, kuomet žemės paviršių dar neapšviečia saulė, fotoelektrinio modulio celės temperatūra bus artima aplinkos temperatūrai. Lietuvoje žiemos laikotarpiu būna dideli šalčiai, kuomet oro temperatūra nukrenta iki -30 C ir žemiau. Todėl į skaičiavimus patartina įtraukti ne aukštesnę, kaip -30 C aplinkos temperatūrą, o tai yra 55 C skirtumas, lyginant su  STC = +25 C  saulės modulių temperatūra.

Vieno saulės modulio atviros grandinės įtampa bus:

Voc =22,1 x (1-(0,0037 x (-30-25))) = 26.60 V

Didžiausias nuosekliai jungiamų saulės modulių skaičius yra:

150 V (valdiklio maksimai įėjimo įtampa) / 26.60 V = 5.6 vnt.  (suapvaliname iki 5 vnt.)

Pasirinkus Victron BlueSolar MPPT 150/35 įkrovimo valdiklį, iš viso reikėtų panaudoti 12 vnt. saulės modulių (po tris modulius jungti nuosekliai ir gautas nuosekliai sujungtų modulių grupes sujungti lygiagrečiai). Bendras instaliuota saulės modulių galia bus 960 Wp.

INVERTERIO PARINKIMAS

Inverteris yra parenkamas atsižvelgiant į kainą, nominalią ir maksimalią galią, įtampos kokybę, el. energijos suvartojimą nepakrautame režime, naudingumo koeficientą bei papildomas funkcijas, tokias kaip akumuliatorių įkrovimas iš išorinio elektros šaltinio, programuojama relė automatiniam generatoriaus įjungimui ir kt. Inverterio išėjimo įtampa skirstoma į netaisyklingos sinusoidės, modifikuotos netaisyklingos sinusoidės ir taisyklingos sinusoidės. Pastaruoju metu netaisyklingos sinusoidės inverteriai naudojami labai retai. Modifikuotos sinusoidės inverteriai yra pakankami populiarūs ir pigesni už taisyklingos sinusoidės inverterius, tačiau, naudojant šiuos inverterius, tam tikri el. prietaisai, tokie,  kaip radijo aparatūra, televizoriai ar elektros varikliai, gali veikti su trikdžiais.

Taisyklingos sinusoidės inverterių išėjimo įtampa dažnai yra kokybiškesnė už elektros tinklo įtampą. Siūlome Jums rinktis Victron Energy firmos inverterius, kurie yra vieni geriausių pasaulyje.

GENERATORIAI IR AKUMULIATORIŲ ĮKROVIMAS IŠ IŠORINIO ELEKTROS ŠALTINIO

Tam, kad sumažintumėte saulės jėgainės įrengimo išlaidas, galite rinktis mažesnę jėgainės galią ir esant didesniam elektros energijos poreikiui, naudotis dyzeliniu / benzininiu / dujiniu generatoriais, kurie ne tik aprūpins el. imtuvus energija, bet ir įkraus išsekusius akumuliatorius. Generatorius taip pat yra naudojamas, kai daug dienų iš eilės trunka didelis debesuotumas ir neužtenka elektros energijos visiems elektros poreikiams patenkinti.

Jeigu planuojate naudoti el. generatorių, Jums bus reikalingas akumuliatorių įkroviklis arba reikėtų iš karto rinktis inverterį su integruotu įkrovikliu.

Tiems, kurie savo autonomine saulės jėgaine naudosis ištisus metus, patariame taip pat įsirengti vėjo jėgainę, kuri papildys saulės energijos trūkumą vėlyvo rudens ir žiemos sezonais. Tačiau, prieš apsisprendžiant įsirengti vėjo jėgainę, gerai pasiskaičiuokite jos įrengimo kaštus ir įvertinkite tai, jog net turint vėjo jėgainę, be dyzelinio / benzininio / dujinio generatoriaus vis tiek neišsiversite.

Jeigu norite palikti komentarą po šiuo straipsniu, rinkitės vieną iš galimų komentavimo sistemų (Facebook arba Disqus):


Komentarai