Solavkastning kontra batterikapacitet

Lästid 4 minuter

Hur mycket solutbyte behöver du med vilken batterikapacitet för att täcka dina behov? Denna fråga uppstår för vissa människor som antingen helt enkelt vill uppnå självförsörjning i sin husbil eller vill sätta upp ett ösystem för att vara oberoende av det, möjligen obefintliga, allmänna elnätet i avlägsna områden.

Nu kan du naturligtvis planera för en hel del batterikapacitet, men utrymmet är en premie, särskilt i scenarier för mobil användning, och den möjliga PV-moduleffekten är begränsad till cirka 1 200 .. 1 725 Wp, förutsatt 2 .. 3 moduler med 575 Wp. Och vikten sett till antalet batterier är – tyvärr – inte att negligera, om du inte har ett fordon med en tillåten totalvikt på över 7,5 ton och nödvändigt körkort.

I detta avseende är det viktigt att minimera förbrukningen om man verkligen vill kunna verka självständigt. Men hur länge skiner solen vid olika tidpunkter på dygnet och månaden på de olika geografiska platserna, och vilken avkastning är resultatet av den statistiskt genomsnittliga varaktigheten av solskenet? Kan du ladda batterierna när som helst?

Högspännings- vs lågspänningsteknik

12 V-batterier är allmänt kända. 24 V är installerat i lastbilar. 48V finns i husbilar, båtar och yachter. Dessa är alla lågspänningstekniker.

Högspänningssystem arbetar med spänningar över 60 V DC, men vanligtvis mellan 100 och 200 V DC(!).

Varför dessa skillnader? Detta förklaras snabbt när man tittar på strömmarna som flyter: Med inverterdrift och 5 000 VA nominell effekt AC skulle 12 V-batterier producera imponerande 400 A, vilket är 62 mm² tjock, så tung kabel krävs, vid användning av 48 V-batterier och 104 A endast 4 mm², vid 200 V är resultatet 25 A med ett kabeltvärsnitt på bara 0,25 mm².

De förhållandevis tunna kablarna bör dock inte leda till slarv vid hantering av höga DC-spänningar: alla system som kan bära DC-spänningar över 60 V måste - ENDAST - installeras och underhållas av utbildad fackpersonal!

Data för växelriktaren som ska användas på ingångssidan bestämmer batterikonfigurationen. Ju högre inspänning, t.ex. 48 V istället för 12 V, desto lägre pris.

En 24 V DC-växelriktare med 5 kVA kostar 1 500 euro, 48 V-versionen kostar runt 700 euro.

I en högspänningsversion kostar en trefas 5 kW växelriktare med 150 V DC ingång cirka 1 200 euro och en 8 kW med 180 V DC kostar cirka 1 400 euro.

Högspänningsversionen är definitivt mer ekonomisk för stationär användning.

Laddningsrelativitet i mobilanvändning

Nu ska en husbil inte bara stå, utan även köra. Det innebär att batterierna laddas med el från generatorn via laddningsboostern. Detta är naturligtvis svårt att integrera i en beräkning, då restider är svåra att statistiskt fastställa och därför kan användas i beräkningen. Men bra att veta att...

Då och då får du även möjlighet att använda en landströmsanslutning och ladda batterierna.

Beräknbar konstans i det stationära fältet

Beräknbart i den mån det nu har samlats in tillräckligt med statistisk data över hela världen, som, med hänsyn till alla relevanta faktorer, ger information om förväntade solavkastningar.

Erfarenhet har visat att teori och praktik skiljer sig åt trots all statistik, men det är bra att få en uppfattning om var du befinner dig i din planering om du har plats x och batterikapacitet y på plats z.

Det internationella onlineverktyget hjälper här PVGIS ( PhotoVoltaisk Geografiska jaginformation Ssystem) som används av Europeiska kommissionen, Joint Research Center, Energy Efficiency and Renewables Unit, via E. Fermi 2749, TP 450, I-21027 Ispra (VA).

De dokumentation Onlineverktyget, som också är intuitivt att använda, är mycket omfattande och täcker alla frågor, inklusive på förståelse- och nomenklaturnivå.

Tillverkarens antaganden

Tillverkare av batterier eller batterisystem vill presentera sina system på ett fördelaktigt sätt och förse därför intresserade med ungefärliga jämförande data som ger dem en uppfattning om lagringskapaciteten. Till exempel motsvarande uttalande: Vår 10 kW lagringsmodul är lämplig för ett hushåll med fyra personer, inklusive drift av en värmepump och ett elfordon.

Påståendet som sådant är till och med djupt, då den årliga förbrukningen för ett sådant hushåll ges av elleverantören som i genomsnitt runt 5.. 7 kW per år.

Det enda som kan undergräva detta positiva antagande är det faktum att den lagrade och därmed tillgängliga energin måste fyllas på: solen skiner naturligtvis bara en bråkdel av sommartiden på vintern, så avkastningen är långt ifrån i linje med förbrukningen .

Att experimentera med olika parametrar i det ovan nämnda PVGIS-verktyget ger lite mer klarhet, eftersom följande exempel visar påverkan av att ändra olika parametrar för en antagen plats.

Exempelkonfigurationer och deras resultat

Düsseldorf-Volmerswerth med koordinaterna (WGS84) 51.188 (N), 6.749 (E) antas som geolokalisering för alla följande exempel.

Mobil användning

På grund av det begränsade utrymmet som är tillgängligt för PV-moduler, antas användningen av två 575 Wp-moduler. Batterikapaciteten fungerar som en variabel, vilket tillåter längre perioder med mindre solljus när storleken ökar, men å andra sidan kräver det också längre perioder av solsken för att fullfölja en full laddningscykel.

Den – permanenta – minsta möjliga förbrukningen anses vara en konstant och nödvändigtvis given. Bakgrund: varje konsument som alltid MÅSTE på ett tillförlitligt sätt förses med tillräcklig ström (t.ex. även medicinsk utrustning som perfusorer, ventilation etc.), såväl som belysning, routrar och andra konsumenter läggs samman, resultatet blir den minsta storleken som är tillförlitligt tillgänglig när som helst och under alla uppställda villkor.

Stationär användning

Här ses både modularea och batterikapacitet som variabler, endast förbrukning ses som statisk.

Min-max dagliga förbrukning som bestäms av dagliga mätaravläsningar under vintermånaderna kan tjäna som en grov riktlinje. I minimiscenariot bör driften av enheter som används permanent och oftare under dagen garanteras, å andra sidan, tas i drift med försiktighet. Detta sparar ekonomiska resurser i minnesdesign.

Det maximala scenariot tillåter alla enheter att fungera i vanlig utsträckning, utan några begränsningar. Detta skulle vara tänkbart som ett frivilligt mål, om än med användning av större kapital.

Tänk om …?

Simulering – mobil användning

Baserat på en platt installation av PV-modulerna (lutningsvinkel 0°), resulterar följande data:

500 Wh garanterad avkastning under vintermånaderna vid 1 150 Wp och en batterikapacitet på 1 120 Ah, motsvarande 14 336 Wh, med en maximal urladdning på 85 %.

Använder du mer än 500 Wh per dag riskerar du att batterierna laddas ur helt eftersom det dagliga solljuset inte längre räcker för att ge tillräcklig laddning.

En ökning till 850 Wh effekt är endast möjlig med en fyra gånger (!) högre batterikapacitet och resulterar i en urladdning på upp till 71 procent.

Simulering – stationär användning

När den är stillastående kommer lutningsvinkeln att optimeras i sydlig orientering: resultatet blir en ökning av utbytet med upp till 50 %. En lutningsvinkel på 35° anses vara standard. Eftersom solen är lägre på vintern ger en brantare vinkel på 39° högre avkastning under vintermånaderna. Brantare vinklar ger å andra sidan en minskning av utbytet.

750 Wh daglig extraktion är möjlig vid en lutningsvinkel på 39°, med i övrigt identiska data.

Som jämförelse Österby - Gotlands län, Sverige (51 188, 6 749) - här resulterar endast en lutningsvinkel på 69° i ett möjligt dagligt uttag på 500 Wh med 85 procents utsläpp.
Men att minska lutningsvinkeln till 39° resulterar i ett minskat utbyte på endast 10 %.
I områden med mycket snö är en brantare position vettig helt enkelt för att det minskar ansamlingen av snö på modulerna.