Często zadawane pytania dotyczące paneli słonecznych i ich instalacji

W poniższym tekście opiszemy głównie działanie tzw. systemu „off-grid”. Jest to system prądu stałego, zazwyczaj o napięciu 12 lub 24 V. Systemy te doskonale nadają się do instalacji np. w kamperach, przyczepach kempingowych, łodziach i domkach letniskowych, gdzie nie ma dostępu do stałej sieci elektrycznej.

Instalacja panelu słonecznego pozwala uniknąć kosztownych miejsc kempingowych z dostępem do prądu, zasilania z lądu na pomostu lub konieczności zakopywania stałej instalacji elektrycznej w domku letniskowym. Dodatkowo energia słoneczna jest przyjazna dla środowiska i darmowa – to dodatkowa korzyść!

Jak działa system ogniw słonecznych?

System fotowoltaiczny typu offgrid składa się zasadniczo z trzech różnych elementów. Panelu fotowoltaicznego, regulatora ładowania oraz akumulatora.

Panel słoneczny przechwytuje światło słoneczne i przekształca je w prąd elektryczny, który jest następnie przesyłany do regulatora ładowania. Regulator ładowania przekształca następnie napięcie do odpowiedniego poziomu, aby w optymalny sposób naładować akumulator, w którym prąd jest magazynowany do wykorzystania w razie potrzeby.

Jak wybrać odpowiedni rozmiar systemu?

Dla większości osób wystarczy system o mocy 100–200 W w kamperze, domku letniskowym lub łodzi.
Można założyć, że panel o mocy 100 W wytwarza średnio około 400 Wh w normalny szwedzki dzień letni.

Aby dokładniej dostosować system do swoich potrzeb, należy sprawdzić
moc zużywaną przez posiadane urządzenia elektryczne oraz całkowite zużycie energii elektrycznej w ciągu doby.

Przykładowe obliczenia zużycia / dobowo

–Telewizor 20”20 W x 2 godz. =40 Wh

–OświetlenieLED 5 x 3 W x 6 h =90 Wh

–Ładowarka do telefonu komórkowego5 W x 3 h =15 Wh

–Ekspres do kawy 200 W x 0,5 h =100 Wh

–Lodówka75 l 18 W x 24 h =432 Wh

–Wentylator40 W x 2 h =80 Wh

Ogółem: 757 Wh

Na podstawie powyższego przykładu w systemie potrzebne są panele słoneczne o łącznej mocy 200 W.

Jeśli zgodnie z przykładem obliczeniowym wykluczymy lodówkę, która jest największym konsumentem energii w tym kontekście, wystarczy nam zainstalowanie panelu o mocy 100 W.

Należy pamiętać, że powyższy przykład został obliczony na podstawie dość równomiernego zużycia energii we wszystkie dni tygodnia. Czy należysz do osób, które korzystają z przyczepy kempingowej lub łodzi tylko przez kilka dni w tygodniu? W takim przypadku warto zainstalować nieco mniejszy system fotowoltaiczny i nieco większy akumulator, aby „magazynować” energię wytworzoną w pozostałe dni tygodnia, kiedy nie zużywasz energii.

Wskazówka:

Kiedy już sprawdzasz zużycie energii w swoim kamperze, łodzi lub domku letniskowym, zadaj sobie pytanie, czy nie nadszedł czas, aby wymienić jakieś urządzenie lub żarówkę na bardziej energooszczędne?

Przykładowe oświetlenie:

Lampa LED 5x 3W x 6h=90Wh

Zwykła żarówka 5 x 30 W x 6 h =900 Wh!!!

Przejście z żarówek na lampy LED jest obecnie stosunkowo niedrogie i stanowi bardzo dobrą inwestycję, jeśli jeszcze tego nie zrobiłeś.

Jaki rodzaj paneli słonecznych wybrać? 

Obecnie istnieje wiele różnych producentów paneli słonecznych o różnej mocy, cenie i jakości. Zasadniczo panele słoneczne dzieli się na monokrystaliczne, polikrystaliczne i cienkowarstwowe, w zależności od sposobu ich produkcji. 

Monokrystaliczna

Te panele słoneczne są najbardziej wydajne na rynku. Mają czarny kolor i składają się z prostych kryształów krzemu, które są trochę droższe w produkcji niż ogniwa polikrystaliczne. Jednak ich wydajność jest wyższa i zwykle wynosi od 16 do 18%. Niektóre modele mogą osiągać sprawność nawet 19%. Ogniwa monokrystaliczne działają też trochę lepiej niż ogniwa polikrystaliczne przy pochmurnej pogodzie i słabszym oświetleniu.

Polikrystaliczna

Panele słoneczne tego typu można rozpoznać po niebieskawym zabarwieniu i składają się one z połączonych kryształów krzemu. Sprawność tego typu paneli wynosi około 13–15%.

 Amorficzne panele cienkowarstwowe

Trzeci rodzaj paneli słonecznych to panele z cienką warstwą amorficzną, które są giętkie i mają tę zaletę, że można je montować bezpośrednio na podłożu, jeśli jest to konieczne. Wadą jest jednak to, że ich sprawność wynosi zaledwie 6–8%, co oznacza, że aby uzyskać taką samą moc, potrzebna jest znacznie większa powierzchnia w porównaniu z panelami polikrystalicznymi lub monokrystalicznymi.

Półelastyczne panele

Czwarty rodzaj paneli słonecznych to stosunkowo nowy typ paneli, zwanych półelastycznymi panelami cienkowarstwowymi z ogniwami monokrystalicznymi. Półelastyczne panele Sunlux wykorzystują ogniwa Sunpower o niesamowitej wydajności 21,5%, co pozwala uzyskać moduł o niewielkiej powierzchni i niskiej wadze. Są one bardzo wydajne nawet przy pochmurnej pogodzie. Panel można również wygiąć do około 30%, aby pasował do montażu na zakrzywionych powierzchniach. Panel jest przyklejany na zewnętrznej krawędzi za pomocą Sikaflex 252 bezpośrednio do podłoża.

Jaką funkcję pełni regulator ładowania i czym różnią się poszczególne regulatory?

Regulator ładowania jest niezbędnym elementem systemu i zapewnia kontrolowane i efektywne ładowanie akumulatorów. Moduł fotowoltaiczny dla systemu 12 V dostarcza około 17–18 V przy pełnym nasłonecznieniu, a akumulator wymaga podczas ładowania napięcia 13,6–14,4 V. Różnica napięcia jest tak duża, ponieważ panel nawet przy pochmurnej pogodzie i słabszym oświetleniu musi osiągnąć wystarczająco wysokie napięcie, aby akumulator mógł się ładować.

Podstawowym zadaniem regulatora jest:

– Reguluj napięcie z panelu słonecznego do odpowiedniego napięcia ładowania w zależności od typu akumulatora.

– Chroń akumulator przed przeładowaniem.

– Zapobieganie cofaniu się prądu w nocy.

– Chroń akumulator przed nadmiernym rozładowaniem.

Niektóre regulatory mają również szereg dodatkowych funkcji, które umożliwiają zaprogramowanie np. sterowania oświetleniem z timerem, np. w instalacjach oświetleniowych. Do większości regulatorów można również podłączyć wyświetlacze pokazujące aktualny stan ładowania, stan baterii oraz historię produkcji energii elektrycznej w systemie. Wiele modeli posiada również funkcję ładowania z kompensacją temperatury, co oznacza, że napięcie ładowania jest precyzyjnie regulowane w zależności od temperatury akumulatora, aby jeszcze bardziej zoptymalizować proces ładowania.

Dwa główne typy regulatorów ładowania. PWM i MPPT.

Zarówno regulatory PWM, jak i MPPT są dostępne z tymi samymi podstawowymi funkcjami dla systemu fotowoltaicznego. Cechą odróżniającą te dwie technologie jest ich sprawność, ponieważ regulują one wyższe napięcie wejściowe do prawidłowego napięcia ładowania akumulatora.

Regulatory PWM (pulse width modulation) od wielu lat są najpopularniejszym typem regulatorów ładowania w systemach fotowoltaicznych. Technologia ta jest prosta i niezawodna, a komponenty wchodzące w skład tych regulatorów są stosunkowo proste i tanie w produkcji. Regulatory PWM regulują napięcie, wysyłając szybkie impulsy ładowania do akumulatora. Regulator mierzy jednocześnie poziom naładowania i reguluje impulsy w zależności od tego. Im bardziej wzrasta poziom naładowania akumulatora, tym krótsze stają się impulsy ładowania. Ten rodzaj sterowania ładowaniem sprawia, że akumulatory są w pełni ładowane w kontrolowany sposób, bez ryzyka przeładowania. Regulator może również utrzymywać akumulatory w stanie pełnego naładowania („ładowanie podtrzymujące”) przez nieokreślony czas. Regulator PWM jest bardzo niezawodnym regulatorem.

Najnowsza i bardziej wydajna technologia ładowania nosi nazwę MPPT, co oznacza Maximum Power Point Tracking (śledzenie punktu maksymalnej mocy). Sterownik w regulatorze MPPT jest skonstruowany tak, aby przekształcać nadmierne napięcie (V) w zwiększony prąd ładowania (A) . Dzięki temu regulator MPPT ma przewagę nad regulatorem PWM.

Jak działa regulator MPPT i dlaczego ładuje lepiej niż PWM?

Większość systemów fotowoltaicznych wykorzystuje akumulatory 12 V. Panele fotowoltaiczne dostarczają jednak znacznie więcej napięcia niż jest to wymagane do ładowania akumulatorów w określonych warunkach oświetleniowych. W południe, przy silnym nasłonecznieniu, napięcie może wynosić około 17–18 V (w zależności od panelu). Podczas ładowania akumulator nie powinien jednak mieć więcej niż nieco ponad 14 V. W związku z tym podczas przekształcania napięcia z panelu w odpowiednie napięcie ładowania akumulatora powstają straty. Regulator MPPT reguluje natomiast różnicę napięcia, zwiększając prąd ładowania przekazywany do akumulatora.

Różnica w wydajności waha się w przybliżeniu od 10 do 30% w zależności od aktualnych warunków nasłonecznienia. Ponieważ regulator MPPT może przekształcić wyższe napięcie w zwiększony prąd, pozwala to również na uzyskanie wyższego napięcia wejściowego do regulatora w przypadku paneli połączonych szeregowo, co zmniejsza straty mocy w kablach. Regulator MPPT składa się z większej liczby bardziej zaawansowanych komponentów niż regulator PWM, co sprawia, że jest nieco droższy, ale ma tę zaletę, że zapewnia o 10–30% większą moc ładowania w porównaniu z regulatorem PWM.

Regulatory podwójne

Na rynku dostępne są również regulatory typu duo. Regulator ten jest w zasadzie regulatorem PWM lub MPPT z wbudowanym przekaźnikiem, który rozdziela prąd ładowania na dwa akumulatory. Regulatory te stosuje się w przypadku posiadania dwóch oddzielnych akumulatorów, które muszą być ładowane za pomocą jednego regulatora. Jest to bardzo dobre rozwiązanie, jeśli posiada się dwa akumulatory o różnej pojemności i wieku. Jest to również dobre rozwiązanie, jeśli mamy akumulator rozruchowy i akumulator pokładowy, które wymagają różnego priorytetu ładowania. Regulator można na przykład ustawić tak, aby 30% prądu ładowania trafiało do akumulatora nr 1, a 70% do akumulatora nr 2. Można również ustawić regulator tak, aby najpierw w pełni naładował akumulator nr 1, a następnie rozpoczął ładowanie akumulatora nr 2.

Jeśli posiadasz już zwykły regulator typu PWM lub MPPT, zamiast stosować regulator podwójny, możesz podłączyć oddzielny przekaźnik rozdzielczy, aby rozdzielić prąd ładowania na dwa różne akumulatory z oddzielnymi odbiornikami.

Czy potrzebuję osobnego wyświetlacza do regulatora ładowania i jaką pełni on funkcję?

Zdalny wyświetlacz jest opcjonalnym dodatkiem, który można podłączyć do większości regulatorów ładowania z oferty Sunlux. Po podłączeniu zdalnego wyświetlacza do regulatora ładowania można odczytać szczegółowe informacje dotyczące działania systemu. Dzięki temu można sprawdzić, jak efektywnie ładuje się panel słoneczny, jakie jest napięcie w akumulatorze itp. Można również sprawdzić historię produkcji, tj. ile energii system naładował w ciągu dnia, tygodnia lub ostatniego miesiąca. Wyświetlacz zdalny umieszcza się zazwyczaj w dobrze widocznym miejscu, gdzie można go łatwo odczytać. Zapewnia to pełną kontrolę nad systemem i pozwala od razu sprawdzić, czy wszystko działa prawidłowo.

Do czego służy czujnik temperatury i dlaczego potrzebuję go do regulatora?

Wiele współczesnych regulatorów ładowania jest kompensowanych temperaturowo. Oznacza to, że regulator ładowania precyzyjnie dostosowuje napięcie ładowania w zależności od temperatury akumulatora, aby ładowanie było jak najbardziej efektywne. Zimny akumulator wymaga ładowania nieco wyższym napięciem niż akumulator cieplejszy. Po podłączeniu czujnika temperatury napięcie jest nieco regulowane w górę, aby akumulator był w pełni naładowany nawet w niskich temperaturach. Jeśli nie podłączysz czujnika temperatury, napięcie ładowania jest regulowane w oparciu o temperaturę 25 stopni.  Dlatego też można zainstalować regulator ładowania bez czujnika. Jednak podłączony czujnik zapewnia bardziej efektywne ładowanie w niskich temperaturach. Czujnik podłącza się w prosty sposób do gniazda regulatora, a sondę czujnika umieszcza się obok akumulatora.

Jak duże baterie są potrzebne, aby system działał prawidłowo?

W przypadku akumulatorów ołowiowych, tj. akumulatorów rekreacyjnych, żelowych, AGM, można rozładować akumulator do około 50%, aby zapewnić łagodne rozładowanie i długą żywotność. Akumulator 12 V 90 A może zatem dostarczyć około 45 A. Oznacza to, że w akumulatorze można zmagazynować 540 Wh = 0,54 kWh energii elektrycznej. Rozładowanie akumulatora powyżej tego poziomu znacznie skraca jego żywotność. Dlatego ważne jest, aby dostosować pojemność akumulatora/baterii akumulatorów do posiadanego gniazdka elektrycznego.

Panel słoneczny o mocy 100 W wytwarza średnio około 400 Wh w ciągu szwedzkiego dnia letniego. Zgodnie z powyższym przykładem akumulator 90 A zostałby w pełni naładowany w ciągu nieco ponad doby.

Daje to niewielki margines, jeśli chcesz mieć możliwość magazynowania energii na dni o gorszych warunkach pogodowych, kiedy panel dostarcza mniej energii, a jednocześnie nie chcesz, aby akumulator był w pełni naładowany już w środku dnia.  W przypadku instalacji panelu słonecznego o mocy 100-120 W należy zatem dysponować zestawem akumulatorów o pojemności około 150-180 Ah. Dwa akumulatory o pojemności 75-90 Ah połączone równolegle są zazwyczaj wystarczające dla większości użytkowników. W przypadku połączenia równoległego zaleca się stosowanie dwóch identycznych akumulatorów tego samego typu, rozmiaru i wieku.

Jeśli baterie mają różne rozmiary/typy/wiek, można to również osiągnąć poprzez zastosowanie tzw. regulatora duo lub przekaźnika rozdzielającego.

Jaki przekrój kabla jest potrzebny między panelem słonecznym a regulatorem ładowania?   

Aby system działał prawidłowo, bez niepotrzebnych strat mocy i spadków napięcia, ważne jest, aby kabel, który zamierza się zastosować, miał wystarczającą powierzchnię przekroju. Wybór powierzchni przekroju kabla zależy zarówno od długości kabla, jak i od liczby amperów wytwarzanych przez panel.

W poniższej tabeli znajdziesz minimalną zalecaną powierzchnię, którą należy zastosować, biorąc pod uwagę moc, napięcie systemowe i odległość kabla.

System 12 V:

System 24 V:

Co jest potrzebne do pełnej instalacji?

To, co jest potrzebne do sprawnego działania systemu off-grid, zależy od miejsca instalacji systemu oraz warunków, jakie już istnieją do montażu. Jeśli istnieje już system elektryczny z odpowiednim akumulatorem/baterią akumulatorów, potrzebne są następujące elementy:

– Panel słoneczny

– Uchwyt montażowy do panelu słonecznego oraz odpowiednia śruba/klej montażowy

– Regulator ładowania 

– Ewentualny wyświetlacz zdalny do odczytu informacji o pracy (opcjonalne wyposażenie dodatkowe)

– Czujnik temperatury (opcjonalne akcesorium – zapewnia bardziej wydajne ładowanie)

– Kabel między panelem słonecznym a regulatorem ładowania akumulatora

– Zabezpieczenie przewodu dodatniego między regulatorem ładowania a akumulatorem

Nie możesz znaleźć informacji, których szukasz?

Skontaktuj się z nami, a pomożemy Ci znaleźć odpowiedzi na Twoje pytania.

Nasz formularz kontaktowy można znaleźć, klikając tutaj!