Sonkragopbrengs teenoor batterykapasiteit

Leestyd 4 minute

Hoeveel sonkrag benodig jy vir 'n gegewe batterykapasiteit om jou energiebehoeftes te dek? Hierdie vraag word dikwels gevra deur baie wat óf bloot daarop gemik is om selfonderhoudend in hul woonwa te bereik óf 'n afgeleë stelsel wil opstel om onafhanklik te wees van die (moontlik nie-bestaande) openbare kragnetwerk in afgeleë gebiede.

Natuurlik kan jy beplan vir 'n massiewe hoeveelheid batterykapasiteit, maar ruimte is beperk, veral in mobiele ontplooiingscenario's, en die potensiële PV-module-uitset is beperk tot ongeveer 1 200 tot 1 725 Wp, met die veronderstelling van twee tot drie modules met 575 Wp. En die gewig van die aantal batterye is – ongelukkig – ook nie weglaatbaar nie, tensy jy 'n voertuig met 'n bruto voertuiggewig van meer as 7,5 ton en die nodige bestuurslisensie het.

In hierdie opsig is dit belangrik om verbruik te minimaliseer as jy werklik selfonderhoudend wil wees. Maar hoe lank skyn die son op verskillende tye van die dag en maand, op verskillende geografiese plekke, en watter opbrengste spruit uit die statisties gemiddelde sonskynduur? Kan jy die batterye enige tyd herlaai?

Hoëspanning- teenoor laespanningstegnologie

12 V-batterye is algemeen bekend. 24 V word in vragmotors gebruik. 48 V-batterye word in stacaravans, bote en seiljagte aangetref. Dit is alles laespanningstegnologieë.

Hoëspanningstelsels werk met spannings bo 60 V GS, maar gewoonlik tussen 100 en 200 V GS(!).

Waarom hierdie verskille? Dit word vinnig verstaanbaar as jy die vloeiende strome in ag neem: In omsetterwerking en 5 000 VA nominale WS-krag, sal 12 V-batterye 'n indrukwekkende 400 A produseer, wat 62 mm is.² dik, en daarom is swaar kabel nodig, wanneer 48 V-batterye en 104 A gebruik word, slegs 4 mm², teen 200 V lei dit steeds tot 25 A met 'n kabeldeursnee van slegs 0.25 mm².

Die relatief dun kabels moet egter nie tot nalatigheid lei wanneer hoë GS-spannings hanteer word nie: alle stelsels wat GS-spannings groter as 60 V mag dra, moet – UITSLUITLIK – deur opgeleide spesialispersoneel geïnstalleer en onderhou word!

Die insetkantspesifikasies van die omsetter wat gebruik gaan word, bepaal dus die batterykonfigurasie. Hoe hoër die insetspanning, bv. 48 V in plaas van 12 V, hoe laer die prys.

’n 24 V GS-omsetter met 5 kVA kos 1 500 euro, terwyl die 48 V-weergawe sowat 700 euro kos.

In die hoëspanningsweergawe kos 'n driefase-5 kW-omsetter met 150 V GS-inset ongeveer 1 200 euro, en 'n 8 kW-omsetter met 180 V GS kos ongeveer 1 400 euro.

Die hoëspanningsweergawe is beslis meer ekonomies vir stilstaande gebruik.

Laadrelatiwiteit in mobiele gebruik

Nou sal 'n woonwa nie net stilstaan nie, maar ook beweeg. Dit beteken dat die batterye via die laai-aanjaer met krag van die alternator gelaai word. Dit is natuurlik moeilik om in 'n berekening in te sluit, aangesien rytye moeilik is om statisties op te teken en dus nie in die berekening ingesluit kan word nie. Maar dis goed om te weet dat...

Net so sal jy af en toe die geleentheid hê om 'n walkragaansluiting te gebruik om die batterye te laai.

Berekenbare konstantheid in die stasionêre veld

Berekenbaar in soverre voldoende statistiese data nou wêreldwyd ingesamel is, wat, met inagneming van alle relevante faktore, inligting verskaf oor verwagte sonkragopbrengste.

Ten spyte van al die statistieke, verskil teorie en praktyk van mekaar, maar dit is nuttig om 'n idee te kry van waar jy in jou beplanning staan as jy spasie x en batterykapasiteit y by plek z het.

Dit is waar die internasionaal opgestelde aanlyn hulpmiddel PVGIS ( PhotoVoltaic Ggeografiese EkInligting Sstelsel) wat ontwikkel is deur die Europese Kommissie, Gesamentlike Navorsingsentrum, Eenheid vir Energie-doeltreffendheid en Hernubare Energie, via E. Fermi 2749, TP 450, I-21027 Ispra (VA).

Die dokumentasie Die aanlyn hulpmiddel, wat ook intuïtief is om te gebruik, is baie omvattend en dek alle vrae, insluitend dié op die vlak van begrip en nomenklatuur.

Vervaardiger se aannames

Vervaardigers van batterye of batterystelsels wil hul stelsels in die beste moontlike lig aanbied en bied dus voornemende kopers benaderde vergelykende data wat hulle 'n rowwe idee van die stoorkapasiteit gee. Byvoorbeeld, 'n stelling soos hierdie: Ons 10 kW-stoormodule is geskik vir 'n vierpersoonshuishouding, insluitend die werking van 'n hittepomp en 'n elektriese voertuig.

Die stelling self is selfs onderskat, aangesien die jaarlikse verbruik van so 'n huishouding deur die elektrisiteitsverskaffers gemiddeld sowat 5 tot 7 kW per jaar is.

Slegs die feit dat die gestoorde en dus beskikbare energie ook aangevul moet word, kan 'n demper plaas op hierdie positiewe aanname: die son skyn natuurlik net vir 'n fraksie van die tyd in die winter in vergelyking met die somer, dus is die opbrengs ver van gelyk aan die verbruik.

Eksperimentering met verskillende parameters in die bogenoemde PVGIS-instrument bied meer duidelikheid. Die volgende voorbeeld toon die invloed van die verandering van verskillende parameters vir 'n veronderstelde ligging.

Voorbeeldkonfigurasies en hul resultate

Die geolokasie vir al die volgende voorbeelde word aanvaar as Düsseldorf-Volmerswerth met die koördinate (WGS84) 51.188 (N), 6.749 (O).

Mobiele gebruik

As gevolg van die beperkte spasie beskikbaar vir PV-modules, word die gebruik van twee 575 Wp-modules veronderstel. Die veranderlike is die batterykapasiteit, wat langer periodes van laer sonbestraling met toenemende grootte moontlik maak, maar ook langer periodes van sonskyn vereis om 'n volle laaisiklus te voltooi.

Die minimum moontlike verbruik – permanent – word as 'n konstante en verpligte vereiste beskou. Agtergrond: elke verbruiker wat altyd betroubaar van voldoende krag voorsien MOET word (bv. insluitend mediese toestelle soos infusiepompe, ventilators, ens.), sowel as beligting, routers en ander verbruikers, word bymekaar getel, en die resultaat word gedefinieer as die minimum wat te alle tye en onder alle omstandighede betroubaar beskikbaar is.

Stasionêre gebruik

Hier word beide module-area en batterykapasiteit as veranderlikes beskou, slegs verbruik word as staties gesien.

'n Rowwe riglyn kan die minimum-maksimum daaglikse verbruik gedurende die wintermaande wees, bepaal deur daaglikse meterlesings. In die minimum scenario moet die werking van toestelle wat deurlopend, maar ook meer gereeld gedurende die dag gebruik word, verseker word. Veral kraghonger toestelle word egter met omsigtigheid gebruik. Dit bespaar finansiële hulpbronne in die stoorontwerp.

Die maksimum scenario laat alle toestelle toe om teen normale kapasiteit te werk sonder enige beperkings. Dit kan denkbaar wees as 'n opsionele doelwit, alhoewel dit 'n groter kapitaalbelegging vereis.

Wat as …?

Simulasie – Mobiele gebruik

As ons die PV-modules plat monteer (kantelhoek 0°), word die volgende data verkry:

500 Wh gewaarborgde opbrengs in die wintermaande teen 1 150 Wp en 'n batterykapasiteit van 1 120 Ah, wat ooreenstem met 14 336 Wh, met 'n maksimum ontlading van 85 %.

Indien daaglikse onttrekkings 500 Wh oorskry, is daar 'n risiko dat die batterye heeltemal ontlaai sal word, aangesien die daaglikse sonlig nie meer voldoende is om hulle volledig te laai nie.

'n Verhoging tot 850 Wh krag wat getrek moet word, is slegs moontlik met 'n viervoudig(!) hoër batterykapasiteit en lei tot 'n ontlading van tot 71 persent.

Simulasie – Stasionêre gebruik

Vir stilstaande installasies moet die kantelhoek geoptimaliseer word vir suid-gerigte installasies, wat 'n opbrengsverhoging van tot 50% tot gevolg het. 'n Kantelhoek van 35° word as standaard beskou. Aangesien die son in die winter laer in die lug is, lewer 'n steiler hoek van 39° 'n hoër opbrengs gedurende die wintermaande. Steiler hoeke, aan die ander kant, lei tot 'n opbrengsvermindering.

750 Wh daaglikse onttrekking is moontlik teen 'n kantelhoek van 39°, met andersins identiese data.

Ter vergelyking, Österby – Gotlands län, Swede (51 188, 6 749) – hier lei slegs 'n hellingshoek van 69° tot 'n moontlike daaglikse onttrekking van 500 Wh teen 'n ontlading van 85 persent.
'n Vermindering van die hellingshoek tot 39° lei egter tot 'n vermindering in opbrengs van slegs 10%.
In gebiede met hoë sneeuval maak 'n steiler posisie sin bloot omdat dit die ophoping van sneeu op die modules verminder.