Співвідношення сонячної панелі до акумулятора: правильний розмір PV та батареї

Для надійної системи практичне співвідношення сонячної панелі до акумулятора полягає в тому, щоб розмір фотоелектричної батареї був таким, щоб він міг перезаряджати батарею акумулятора за прийнятний вікон без хронічного недозаряду.

Переважною відправною точкою для систем щоденного циклу є: Свинцево-кислотний: 1,5–3,0 Вт сонячної енергії на 1 А·год (при 12 В) , і LiFePO4 (літій): 2,0–5,0 Вт сонячної енергії на 1 А·год (при 12 В) . Якщо у вашій системі 24 В, подвоїть фотовольтами для того самого значення А·год (оскільки енергія акумуляторної батареї подвоюється при вищій напрузі).

Використовуйте нижню межу діапазону, коли сонячні години стабільні, а навантаження невеликі або сезонні.
Використовуйте найвищий рівень, коли вам потрібно швидше відновитися після похмурих днів, виконувати щоденні великі навантаження або не бажаєте працювати в режимі часткового заряду.
Перевірте співвідношення з вашими реальними обмеженнями: чи може масив замінити ваше щоденне споживання енергії та регулярно повертати акумулятор до повного заряду?

Що насправді означає співвідношення сонячної панелі до акумулятора

У більшості невеликих автономних і резервних систем «співвідношення сонячної панелі до акумулятора» стосується співвідношення між: (1) Потужність фотоелектричної панелі (ват) і (2) ємність акумулятора , зазвичай в А·год при напрузі системи (12 В/24 В/48 В). Коефіцієнт має значення, оскільки він встановлює вашу реальну швидкість перезарядки та частоту повного заряду акумулятора.

Два способи вираження співвідношення (використовуйте той, який зрозуміліший)

Вт на Ач при заданій напрузі системи (загально для 12 В/24 В RV і невеликих кают).
Швидкість заряду (C-rate) : струм заряду, поділений на А-год акумулятора (більш «електротехнічно правильно»).

Швидкий міст між ними (приблизно): зарядний струм фотоелектричної мережі в банку 12 В становить приблизно PV ват ÷ 14 В (напруга заряджання). приклад: 280 Вт PV в банку 12 В становить приблизно 20А (280 ÷ 14 ≈ 20). На а 200 Ач акумулятор, тобто a 0,10C швидкість заряду (20 ÷ 200 = 0,10).

Діапазони практичного відношення сонячної панелі до акумулятора для звичайних сценаріїв (PV ват на батарею А·год).
Сценарій	Свинцево-кислотний (12 В): Вт/Аг	LiFePO4 (12 В): Вт/Аг	Типовий гол
Легкі/сезонні навантаження, стійке сонце	0,8–1,5	1,2–2,0	Повільне відновлення прийнятне
Щоденна їзда на велосипеді (фургон, будка, сарай)	1,5–3,0	2,0–5,0	Регулярно заряджайте до повного заряду
Швидке відновлення (хмарні регіони, підвищені навантаження)	3,0–4,5	5,0–8,0	Швидке відновлення заряду

Покроковий спосіб, завдяки якому співвідношення «випадає» правильно

Одне лише співвідношення може ввести в оману, якщо ви не прив’яжете його до щоденного споживання енергії та сонячного світла. Використовуйте цей робочий процес, щоб логічно визначити PV та ємність акумулятора, а потім переконайтеся, що співвідношення знаходиться в нормальному діапазоні.

Крок 1: Оцініть добову енергію (Вт-год/день)

Складіть навантаження: Вт × години на день. Приклад: холодильник потужністю 60 Вт за еквівалентний час роботи 10 годин становить 600 Вт-год/день. Якщо у вас є інвертор, додайте реалістичний коефіцієнт ефективності системи пізніше (типовий загальний може бути 0,70–0,85 залежно від проводки, контролера, інвертора та температури).

Крок 2: Розмір акумулятора для автономності (кВт·год)

Виберіть автономність (дні) і допустиму глибину розряду (DoD). Корисна енергія батареї (Вт-год) ≈ щоденна Вт-год × дні автономної роботи. Загальна номінальна енергія акумулятора (Вт·год) ≈ корисна Вт·год ÷ DoD. Типове планування DoD: Свинцево-кислотний 0,50 , LiFePO4 0,80 (консервативний, покращує довголіття).

Крок 3. Розмір PV на основі сонячних годин (і втрат)

Фотоелектричні вати ≈ щоденні Вт·год ÷ (пікові сонячні години × ефективність системи). Приклад: якщо щоденне споживання становить 1000 Вт-год, пік сонячних годин становить 4, а ефективність становить 0,75, PV ≈ 1000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333 Вт . Округліть до наступного практичного розміру масиву (наприклад, 400 Вт).

Крок 4: Переведіть співвідношення сонячної панелі до акумулятора та перевірте його на працездатність

Батарея Ah ≈ номінальна батарея Wh ÷ напруга системи. Тоді співвідношення = PV Вт ÷ батарея Аг. Якщо співвідношення нижче рекомендованого діапазону для вашої хімії, збільште PV (або зменшіть розмір акумулятора), поки система не зможе надійно досягти повного заряду.

Практична таблиця розмірів: загальні розміри акумуляторів до PV ват

У наведеній нижче таблиці вказівки щодо співвідношення перетворюються на готові до використання числа. Виберіть рядок, який відповідає вашому банку та хімії. Для батарей на 24 В той самий номінал А·год являє собою подвійну енергію порівняно з 12 В, тому для досягнення подібного часу перезарядки потреба в фотоелектричній енергії зазвичай є вищою.

Приклади діапазонів потужності PV, отримані з рекомендованого співвідношення сонячної панелі до акумулятора.
Акумулятор (банк батареї)	Свинцево-кислотний PV (Вт)	LiFePO4 PV (Вт)	Що це означає
12V 100Ah	150–300	200–500	Невеликі навантаження; 1-2 прилади
12V 200Ah	300–600	400–1000	Типова щоденна поїздка на велосипеді на автофургоні/кабіні
12V 400Ah	600–1200	800–2000	Вищі навантаження, краще відновлення
24V 200Ah	600–1200	800–2000	Те саме Ах, більше енергії, ніж 12 В

Якщо ваше сонячне світло непостійне (зима, затінення, прибережний туман), зміщуйте вгору в межах діапазону. Якщо ваш акумулятор свинцево-кислотний і ви регулярно припиняєте зарядку передчасно, знову зміщуйте вгору; додатковий PV допомагає вам фактично повністю поглинути, коли дозволяють умови.

Розроблені приклади з дійсними числами

Наведені нижче приклади показують, як змінюється співвідношення сонячної панелі та акумулятора залежно від цілей (автономія проти швидкості перезарядки) та хімії.

Приклад A: кабіна 1000 Вт-год/день, 2 дні автономної роботи, свинцево-кислотний

Добова енергія: 1000 Вт/год .
Використана енергія на 2 дні: 1000 × 2 = 2000 Вт-год .
Номінальна енергія акумулятора (50% DoD): 2000 ÷ 0,50 = 4000 Вт-год .
При напрузі 12 В батарея А·год ≈ 4000 ÷ 12 ≈ 333Ah (округлення до 300–400Ah).
PV для 4 пікових сонячних годин, ефективність 0,75: 1000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333 Вт (округлити до 400–600 Вт для свинцевої кислоти).

Перевірка співвідношення (з використанням банку ємністю 400 А·год і фотоелектричною потужністю 600 Вт): 600 ÷ 400 = 1,5 Вт/Аг . Це нижня частина вказівок щодо щоденного циклу для свинцевої кислоти; це найкраще працюватиме при гарному сонці та ретельному управлінні навантаженням. Якщо похмурі дні звичайні, крок до 800–1000 Вт істотно покращує одужання.

Приклад B: RV з 12V 200Ah LiFePO4, потрібне швидке відновлення

Банк акумуляторів: 12V 200Ah (номінальна енергія ≈ 2400 Вт·год).
Можна використовувати при 80% DoD ≈ 1920 Вт-год .
Виберіть PV на 3,5 Вт/Аг для швидкого відновлення: 200 × 3,5 = 700 Вт .

При ~700 Вт і 4 пікових сонячних годинах при ефективності 0,75 щоденний урожай енергії може становити приблизно 700 × 4 × 0,75 ≈ 2100 Вт-год/день . Цього достатньо, щоб замінити важкий день використання і все ще доповнити, що саме означає «швидке відновлення» на практиці.

Загальні обмеження, які можуть перевизначати співвідношення

Навіть якщо співвідношення сонячної панелі до акумулятора «ідеальне», апаратні обмеження можуть змусити вас регулювати розмір PV, напругу системи або вибір контролера заряду.

Обмеження струму контролера заряду (найчастіше вузьке місце)

Вихідний струм контролера повинен витримувати піковий струм зарядки. Приблизно: максимальний струм заряду ≈ PV ват ÷ зарядна напруга акумулятора. приклад: 1000 Вт в банк 12 В може означати ~1000 ÷ 14 ≈ 71А . Якщо у вас є контролер 60 А, вам потрібен більший контролер, кілька контролерів або вища напруга системи.

Розмір інвертора не визначає розмір PV, але він встановлює напругу акумулятора

Великий інвертор може споживати високі струми від маленького акумулятора, спричиняючи падіння напруги та зменшення корисної ємності. Якщо у вас високі пікові навантаження (мікрохвильова піч, чайник, інструменти), вам може знадобитися більша ємність батареї, вища напруга системи (24 В/48 В) або те й інше. Тоді фотоелектричний масив слід переглянути, щоб співвідношення залишалося нормальним для перезарядки.

Погода та сезонні сонячні години (ваше співвідношення має пережити найгірший місяць)

Співвідношення, яке працює влітку, може вийти з ладу взимку, якщо пік сонячних годин значно скоротиться. Якщо вам потрібна цілорічна надійність, обчислюйте PV з найнижчого сонячного сезону та розглядайте діапазони коефіцієнтів як мінімум, а не середні.

Ознаки того, що ваш коефіцієнт неправильний, і як це виправити

Найкращою перевіркою є робочі дані: тенденції стану заряду, час до повного заряду та те, як часто акумулятор досягає поглинання/плаваючого стану (або літієвого еквівалента повної зарядки).

Замало PV для акумулятора

Свинцево-кислотний рідко досягає повного заряду; напруга коливається нижче цілей поглинання.
Ви бачите багатоденний спад у стані заряду навіть за «нормального» сонячного світла.
Генератор (або берегове джерело живлення) стає частою милицею.

Виправлення: збільште PV вати, зменшіть щоденні навантаження або зменшіть розмір акумулятора, щоб повернути співвідношення в діапазон. Для свинцево-кислотних, надавайте пріоритет регулярному досягненню повного заряду; це часто означає переїзд із ~1,0 Вт/Аг назустріч 2,0–3,0 Вт/Аг (основа 12 В).

Забагато PV для контролера чи проводки (або бюджету)

Контролер заряду протягом тривалого періоду часу підтримує номінальний струм.
Ви не можете безпечно працювати з струмом з існуючими розмірами кабелів і запобіжниками.

Виправлення: перейдіть до вищої напруги системи (24 В/48 В), використовуйте більший контролер або розділіть масив на кілька контролерів. «Забагато PV» зазвичай пов’язано з розміром обладнання, а не з електрикою самого акумулятора.

Поділіться: