Schrack Technik d.o.o., Zagreb

Solarna energija - otočni setovi

Dostupnost električne energije i blagodati koje pruža moderna tehnologija odlučujuće utječu na ekonomski i društveni razvoj pojedinih regija pa i cijelih država. Dostupnost električne energije omogućujue standard primjeren današnjem vremenu, proizvodnju, protok informacija, zdravstvenu sigurnost. U uvjetima krize ona omogućuje i samozapošljavanja, a ako je sami proizvodimo i neovisnost o monopolu i tarifama. Kako je danas na našem tržištu dostupan velik izbor Schrackovih komponenata za oblikovanje najrazličitijih fotonaponskih postrojenja, od najmanjih do najvećih, s podjednako bogatom ponudom pribora, sklopova i instalacijskih dijelova, nema potrebe za lutanjem, propitkivanjem, kombiniranjem neusklađenih dijelova i improvizacijom. Sve što treba možete naći na jednom mjestu. Fotonaponskim setovima otišli smo i korak daje. Ponudili smo vam gotova rješenja. Dakle vaše je samo odabrati, kupiti, spojiti i koristiti. U programu imamo gotove setove za snage od 375 do 5000 VA. 

Usklađeni fotonaponski kompleti s olovnim baterijama

Fotonaponski moduli i općenito elektronička oprema proizvode se u skokovima veličina, najčešće po snazi ili struji. I baterije se proizvode u nekoliko tipičnih kapaciteta. Kako izabrati i upariti komponente zajedno da realizirani sustav radi skladno, traje očekivano, a sve u okviru budžeta projekta? Baterija je skupa, možda i najskuplja, ali i potrošna komponenta, stoga je najbolje početi od baterije. U otočnim fotonaponskim sustavima ona određuje energiju koja je na raspolaganju korisniku sustava. I dok s modernim litijevim baterijama uparivanje baterije s ostalim komponentama gotovo i nije tema jer se one mogu puniti i prazniti u širokom rasponu struja i pri tome su i robusne i dugotrajne, to ne vrijedi za olovne baterije. One imaju svoja pravila koja vrijedi poznavati prije nego se krene u slaganje opreme u sustav. Poznavanje tih pravila usmjerit će i izbor svih ostalih komponenata sustava.

Zašto se prezentiraju sustavi s olovnim baterijama kada danas postoje moderniji sustavi s litijevim baterijama? Iako je litijeva baterija trenutačno najbolji izbor baterije: po masi, po volumenu, po dozvoljenoj dubini pražnjenja, po životnom vijeku, po struji pražnjenja i punjenja pa i po cijeni kWh u životnom vijeku baterije ipak većina nas još uvijek će rado posegnuti za olovnom baterijom. Gotovo sigurno zbog višestruko niže cijene baterija. Kako se ne bi upalo u zamku „Tko kupuje jeftino plaća dvaput“ objasnit će se kako se optimalno koristi olovna baterija u fotonaponskim otočnim sustavima.

Nazivni kapacitet olovne baterije

Energija u Wh spremljena u bateriji je umnožak kapaciteta u Ah  i napona baterije u V. Na slici se uočava da baterije većeg kapaciteta imaju i veću masu, a masa u bateriji ugrađenog olova određuje cijenu baterije.

Proizvođači baterija za solarne sustave  navode osim napona u V i kapaciteta u Ah još i oznaku C5, C10 ili C20. Broj iza slova C kaže za koliko će se sati energija 100 % pune baterije pražnjenjem u potpunosti iscrpiti; C5 znači da će se baterija iscrpiti za 5 sati, C10 da će se baterija iscrpiti za 10 sati, a C20 znači da će se baterija iscrpiti za 20 sati. Za jednu bateriju sva tri tako navedena kapaciteta se razlikuju i svi su ispravni – „nazivni“. Drugim riječima kapacitet s oznakom C20 znači da će baterija svaki sat izgubiti 1/20 početnog kapaciteta, kapacitet s oznakom C5 znači da će svaki sat baterija izgubiti 1/5 početnog kapaciteta. Baterija predaje energiju trošilima preko struje pražnjenja.  Nazivna struja pražnjenja baterije s kapacitetom označenim s C20 se dobiva tako da se kapacitet u Ah podijeli s 20 h. Nazivna struja pražnjenja baterije s kapacitetom označenim s C5 se dobiva tako da se kapacitet baterije u Ah podijeli s 5 h. Primjerice 100 Ah C20 znači da baterija ima 100 Ah uz pražnjenje sa  strujom 100 Ah / 20 h = 5 A.  Oznaka 100 Ah C5 znači da baterija ima 100 Ah uz pražnjenje strujom 100 Ah / 5 h = 20 A.  Uočite da obje baterije imaju isti kapacitet 100 Ah, ali različitu masu olova; 100 Ah C 20 baterija ima 26 kg, a 100 Ah C5 ima 33 kg. Baterija koja uz isti kapacitet dopušta pražnjenja većom strujom ima veću masu! Ako se pak pogleda samo jedna baterija, uočava se da ima različite kapacitete koji zavise o struji pražnjenja. Kapacitet baterije opada s porastom struje pražnjenja. Baterija 100 Ah C20 je u stvari baterija od  82 Ah C5. Osim o struji pražnjenja kapacitet olovne baterije zavisi i o temperaturi pri pražnjenju. 

Ciklusi baterije

Na životni vijek olovne baterije značajno utječe dubina pražnjenja baterije. Životni vijek se mjeri ciklusima rada. Ciklus se naziva pražnjenje baterije s poznatom strujom od 100% napunjenosti do neke dubine i ponovno punjenje s poznatom strujom do 100% napunjenosti. Tako automobilska startna baterija ne može ostvariti niti jedan ciklus s potpunim pražnjenjem, jer ako se isprazni , nije ju moguće ponovno napuniti jer pražnjenjem do nule biva uništena. Solarne olovne baterije mogu ipak do nekoliko desetaka puta biti ispražnjene do kraja. Najnovije „kemije“ solarnih baterija dozvoljavaju i do 100 ciklusa s potpunim pražnjenjem. Što je pražnjenje pliće, to se dozvoljava veći broj ciklusa u životnom vijeku. Tako automobilska startna baterija ima gotovo nebrojeno ciklusa starta motora jer je dubina pražnjenja zanemarivo mala. U sustavima koji se opisuju koristi se AGM super cycle baterija za koju se na slici ispod prikazuje ovisnost broja ciklusa o dubini pražnjenja i to sa strujom u iznosu: kapacitet baterije u Ah / 5 h (primjerice 100 Ah se prazni za 20 A).

Punjenje baterije

U otočnom sustavu baterije se pune iz fotonaponskog modula neke snage. S dobrim približenjem zna se da će u našim prostorima proizvedena energije optimalno položenog modula u jednom danu odgovarati  umnošku snage  i 4 h, a u zimskom periodu umnošku snage modula i 2 h. Primjerice u ljeti će modul, koji se koristi u opisanim sustavima, od 0,4 kW proizvesti  1,6 kWh energije, a zimi će taj modul proizvesti 0,8 kWh. Da bi olovna baterija bila dugovječna,  pri punjenju od prazne  do pune baterije (tj. od 0% do 100% kapaciteta) mora proći ne manje od 5 h i ne više od 7 h. Ako je punjenje kraće od 5 h struja punjenja će biti prevelika i baterija ubrzano stari, ako je punjenje dulje od 7 h struja je preslaba i baterija se neće dobro napuniti. Primjerice punjenje 100 Ah olovne baterije treba biti stoga od 15 do 20 A. Ako pretpostavimo da na krovu imamo „n“ kW modula onda baterija mora imati kapacitet  (5 do 7) h * n kW. Najmanji kapacitet baterije je 5n kWh, a najveći je 7n kWh. Uz  modul od 0,4 kW baterija mora imati 2-2,8 kWh kapacitet spremanja energije.

Pražnjenje baterije

Kako bi sustav bio održiv baterija ne smije predavati trošilima više energije nego što se proizvodi iz fotonaponskih modula. Pri tome se zanemaruje da se sva bateriji privedena energija ne može pospremiti u bateriju, efikasnost punjenja je cca 75% pri kraju punjenja. Olovna baterija kako je pokazano se ne bi trebala u ciklusima prazniti dublje od 50% da bi se ostvario veći broj ciklusa. Primjerice 100 Ah baterija se ne bi trebala prazniti za više od 50 Ah. To znači da se od 5n kWh energije u bateriji, trošilima smije predati u danu ne više od 2,5n kWh. Također se već objasnilo da pražnjenje baterije ne bi smjelo biti brže od 5 h (ako je baterija nekog kapaciteta i oznake C5). Ako bi se praznila za kraće vrijeme to bi značilo da se prazni većom strujom pa bi je to ubrzano starilo, a to se ne želi! Ako se baterija s oznakom C20 prazni za 5 h to je još tehnološki dozvoljeno, ali treba se računati da će ona imati svega 80% kapaciteta, primjerice ako se 230 Ah C20 baterija prazni za 5 h, tada ima kapacitet svega 200 Ah C5! Iz ovoga proizlazi da je najveća dozvoljena trajna snaga trošila kojom se baterija smije prazniti: ukupna energija spremljena u bateriji u kWh / 5 h. Kako se smije preuzeti samo 50% spremljene energije to znači da se baterija smije prazniti ustaljenom snagom samo kroz 2,5 h. Primjerice baterija 100 Ah C5 se smije prazniti s 20 A kroz 2,5 h. Ako smo već zaključili da se iz baterije smije uzeti samo 2,5n kWh i to kroz svega 2,5 h to znači da je najveća dozvoljena snaga trošila „n“ kW. 

Pojednostavljeno načelo uparivanja komponenata sustava

Uz n kW modula, baterija mora imati 5n kWh, a n kW je snaga trošila koja se smije spojiti da ustaljeno kroz 2, 5 h u ljetnom sunčanom danu preuzima energiju. Koliko kW na krovu, toliko kW u trošilima. Baterija mora imati kapacitet snaga modula u kW x 5 h. I to je to jednostavno načelo uparivanja!  Najvažnije u ovom razmišljanju je da je načelo neovisno o naponu baterija - radi se samo o snazi i toku energije! Uz poznatu snagu, napon će  određivati struje u sustavu. Stoga se kod sustava većih snaga ide na veće napone. Samo se nastoji održati struja istosmjernog razvoda u rasponu 100 – 200 A. Ako bi struja bila veća potrebno je povećati napon baterija. Uobičajeni naponi baterija su 12, 24 i 48 V.

Za korištenje ovih kompleta iz naziva kompleta jednostavnim množenjem zadnja dva broja se dobiva energija na raspolaganju u jednom ljetnom sunčanom danu. Primjerice set Micro 1 ima za korinsik na raspolaganju 375 VA * 3, 7  = 1387,5 VAh. U zimi je nešto manje energije dostupno, približno pola ljetne energije. I to iz jednostavnog razloga što i proizvodnja energije pada u zimi na pola. Iz snage izmjenjivača zna se i kolika je najveća snaga trošila koja mogu biti istovremeno priključena.

Micro 1 set: 12V / 375 VA / 3,7 h

Set sadrži sve potrebne elemente za spajanje prema shemi. Ukoliko želite dostupna vam je i mogućnost komunikacije putem Bluetooth-a i besplatne programske aplikacije za telefon Victronconect. U tom slučaju morate integrirati VE.Direct bluetooth pametni ključ i Smart Shunt ili BMV 712 smart.

Shema seta Micro 1 s Bluetooth komunikacijom