Μικρό αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα

[genesis]

1. Γενικά είναι σωστή αυτή η διαβάθμιση και έχει να κάνει με την ισχύ του inverter κυρίως και όχι με την ισχύ των πηγών. Στη δική σου περίπτωση όπου ο inverter που χρειάζεσαι δεν πρόκειται να είναι πάνω από 3kW, 12V μπαταρία (ή συστοιχία μπαταριών) είναι μια χαρά.

Με την ευκαιρία να προτείνω όχι "σκέτο" inverter αλλά inverter - charger ώστε να υπάρχει η δυνατότητα υποβοήθησης / φόρτισης των μπαταριών, από μία "ελεγχόμενη" πηγή (μικρή γεννήτρια βενζίνης π.χ.).

 

2. Ίσως μόνο για ότι λειτουργεί με ωμικές αντιστάσεις. θεωρώ πλέον αναχρονιστικό να χρησιμοποιήσεις inverter τετραγώνου. Θα υπάρχει σίγουρα πρόβλημα με κάποιες συσκευές που ίσως να μην λειτουργούν καθόλου, θα έχεις προβλήματα με τα επαγωγικά φορτία, αυξημένη κατανάλωση, κλπ. Δεν είναι "επένδυση" για ένα τέτοιο σύστημα...

 

3. Τεράστιο θέμα....θα πρέπει να γράφω μια ώρα για να πω τα βασικά.

Οι μπαταρίες OPzS είναι πολύ καλή επιλογή και ίσως υπερβολή για εξοχική κατοικία. Οι Μπαταρίες της Rolls, 4000 series είναι μια λύση για εξοχικά με πολύ καλή σχέση τιμής προς απόδοση.

Οι μπαταρίες κλειστού τύπου AGM / VRLA / GEL, προτείνονται μόνο εφόσον δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν "ανοιχτού τύπου" μπαταρίες, γιατί ενώ έχουν υποδεέστερα χαρακτηριστικά από αυτές είναι ακριβότερες. Πρέπει να επιλέγουμε μπαταρίες με πάνω από 400 - 500 κύκλους αντοχή σε βάθος εκφόρτισης 80%.

 

4. Συνδέεις σε συστοιχίες μπαταρίες ιδίου τύπου και χωρητικότητας ΜΟΝΟ.

 

5. Άλλο τεράστιο θέμα....Οι απλοί και φθηνοί ρυθμιστές τύπου PWM, απλώς απομονώνουν τα Φ/Β από την μπαταρία όταν θεωρήσουν ότι αυτή έχει φορτίσει. λόγω της διαφορετικής τάσης που αποδίδουν την Pmpp τους τα Φ/Β, "χάνεται" ενέργεια.....

Εδώ έρχονται οι ρυθμιστές φόρτισης τύπου MPPT οι οποίοι αντισταθμίζουν αυτήν την εγγενή ατέλεια και αποδίδουν μέχρι και 30% περισσότερη ενέργεια προς την μπαταρία, από τα ίδια Φ/Β!

Κάποια μοντέλα, όπως αυτό που θεωρώ κορυφαίο, έχουν μεγάλες δυνατότητες παραμετροποίησης έτσι ώστε να επιτυγχάνεται η καλύτερη δυνατή φόρτιση / διαχείριση των μπαταριών. Πολύ σημαντικό για την μακροζωία τους.

[AlexisPap]

deathlok (αλλά και genesis),

το ρεύμα φόρτισης / εκφόρτισης κατανέμεται μεταξύ των συσσωρευτών βάσει εσωτερικής αντίστασης και -φυσικά- ΗΕΔ.

Όπερ σημαίνει ότι όταν είναι πλήρως φορτισμένοι θα ξεκινήσουν να εκφορτίζονται βάσει εσωτερικής αντίστασης και -εφόσον είναι διαφορετικού τύπου και επομένως η αναλογία Ah δεν αντιστοιχεί στην αναλογία των εσωτερικών αντιστάσεων- η πτώση τάσης στον ταχύτερα εκφορτιζόμενο θα ισοσκελίσει την διαφορά...

 

Έστω πχ ότι η μικρής χωρητικότητας συστοιχία παρουσιάζει και μικρότερη εσωτερική αντίσταση. Θα αρχίσει να παρέχει μεγαλύτερο ρεύμα επί μικρό διάστημα, καθώς η πτώση της ΗΕΔ θα είναι ταχύτερη...

Επειδή οι τάσεις πλήρους φόρτισης και βαθιάς εκφόρτισης είναι ίδιες για όλους τους συσσωρευτές μολύβδου, οι δύο συσσωρευτές θα συνεργαστούν μια χαρά.

 

Επομένως αρκεί να υπολογιστούν σωστά τα μέγιστα ρεύματα φόρτισης και εκφόρτισης και να διαπιστωθεί ότι είναι μέσα στα όρια εκάστου συσσωρευτή.

 

Υ.Γ: πρόβλημα στον παραλληλισμό (μόνο για την φόρτιση) έχουν οι συσσωρευτές NiMH και NiCa

[deathlok]

δεν θα πω ότι κατάλαβα τι γράφεις γιατί θα είναι ψέμματα.

 

Ισχυρίζεσαι ότι αν έχω δύο μπαταρίες παράλληλα συνδεδεμένες η μία 200 ah και η άλλη 40 ah και συνδέσω ένα φορτίο θα "αδειάσουν" ταυτόχρονα;

 

Επίσης αυτό http://batteryuniversity.com/learn/article/serial_and_parallel_battery_configurations

 

ισχύει μόνο για νικελίου καδμίου και νικελίου μετάλου .....

[miltos]

Η παράλληλη σύνδεση των συσσωρευτών σημαίνει ότι έχουν ίδια πολική τάση. Αν διαφέρει η εσωτερική τους αντίσταση, θα έχουν καθε στιγμή διαφορετική ΗΕΔ.

 

Οπότε, έστω ότι οι μπαταρίες εκφορτίζονται με σταθερή ένταση και στο τέλος της διαδικασίας, έχουν πολική τάση 12.4V. Αν οι εσωτερικές αντιστάσεις επιφέρουν πτώσεις τάσεις 0.1V και 0.3V, οι ΗΕΔ των μπαταριών θα είναι 12.5 και 12.7V.

 

Δηλαδή, οι μπαταρίες θα έχουν διαφορετικό βαθμό εκφόρτισης, που σημαίνει ότι δεν τις εκμεταλλευόμαστε πλήρως. Βέβαια αυτό δεν καθιστά τη λύση μη εφαρμόσιμη.

 

Επιπλεόν, όταν σταματήσει η εκφόρτιση, εξαιτίας των διαφορετικών τους ΗΕΔ, θα δημιουργηθεί ένταση μεταξύ τους (οι φορτισμένες θα φορτίζουν τις αφόρτιστες). Δηλαδή, θα έχουμε επιπλέον το 1/2 ενός μικρού κύκλου φόρτισης - εκφόρτισης.

[AlexisPap]

...στο τέλος της διαδικασίας, έχουν πολική τάση 12.4V. Αν οι εσωτερικές αντιστάσεις επιφέρουν πτώσεις τάσεις 0.1V και 0.3V, οι ΗΕΔ των μπαταριών θα είναι 12.5 και 12.7V...

 

Προφανώς είναι έτσι. Άρα, αν παραλληλίσουμε συσσωρευτές με διαφορετική εσωτερική αντίσταση θα χάσουμε μερικές δεκάδες mV από τον κύκλο εκφόρτισης...

 

Το πόσα θα είναι αυτά τα mV θα εξαρτηθεί προφανώς από το πόσο ρεύμα ζητάται την στιγμή που οι συσσωρευτές αγγίζουν το κατώτατο όριο τάσης...

 

Όταν θα σταματήσει η κατανάλωση ισχύος, το φορτίο που θα κινηθεί για την εξίσωση των τάσεων θα είναι πολύ μικρό, αφού η τάση ανεβαίνει απότομα όταν αντιστραφεί η ροή του ρεύματος...

 

Υ.Γ: Καθαρά από σύμπτωση, έχω στο σπίτι εδώ και δύο χρόνια παραλληλισμένους δύο συσσωρευτές ξηρού τύπου 7Ah, έναν ξηρού τύπου 18Αh και έναν αυτοκινήτου 60Ah...

[genesis]

Τα πράγματα είναι έτσι περίπου αλλά όχι ακριβώς….

 

Οι μπαταρίες μολύβδου - θειικού οξέως έχουν εσωτερική αντίσταση αντιστρόφως ανάλογη της χωρητικότητάς τους.

Πράγματι, τα κατώφλια τάσης που πρέπει να φτάσει η μπαταρία είναι τα ίδια αν μιλάμε για τον ίδιο τύπου μπαταρίας αλλά σε διαφορετική χωρητικότητα.

Το πρόβλημα όμως είναι ότι το επίπεδο φόρτισης της μπαταρίας μόνο έμμεσα το αντιλαμβανόμαστε από την πολική τάσης της. Το σημαντικό είναι η σχετική πυκνότητα του ηλεκτρολύτη (διάλυμα νερού – θειικού οξέως).

 

Έτσι λοιπόν, ανάλογα με τον τύπο τη μπαταρίας μολύβδου – θειικού οξέως ο οποίος εξαρτάται σε πολύ μεγάλο βαθμό από το κράμα και το σχήμα των πλακών μολύβδου (π.χ. εκκίνησης με πολύ λεπτές πλάκες, βαθιάς εκφόρτισης με σωληνωτές πλάκες, βαθιάς εκφόρτισης με επίπεδες πλάκες, χαμηλού αντιμονίου, κλπ), διαφέρει σημαντικά ο χρόνος που πρέπει να διαρκέσει η φόρτιση στο στάδιο «σταθερής τάσης» ή «απορρόφησης» (absorption), ή «εξισορρόπησης» (equalize), ο οποίος πρέπει να είναι τόσος όσος απαιτούν τα ιδιαίτερα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά της μπαταρίας για να φτάσουμε το επιθυμητό «specific gravity» στο διάλυμα νερού – θειικού οξέως.

 

Αν λοιπόν ο χρόνος είναι ελεγχόμενος, τότε πράγματι οι διαφορές που θα αναπτύσσονται κατά τα στάδια φόρτισης και εκφόρτισης (και προκαλούνται κυρίως από την διαφορετική εσωτερική αντίσταση που θα έχει κάθε στοιχείο), θα έχουν το χρόνο τους για να εξισωθούν κατά την διαδικασία του absorption.

 

Σε ένα σύστημα όμως που λειτουργεί με τέτοιες μπαταρίες και πρακτικά στην καθημερινή του λειτουργία ΔΕΝ μπορούμε να ορίσουμε τι θα γίνει, πότε και για πόσο χρόνο,…όπου η φόρτιση εξαρτάται από τους εξαιρετικά αστάθμητους παράγοντες της παραγωγής ενέργειας από Α.Π.Ε. και της κατανάλωσης από τους χρήστες (για να μην βάλουμε μέσα θερμοκρασίες, βάθη εκφόρτισης και ταχύτητα εκφόρτισης / φόρτισης), οι μπαταρίες είναι προφανές ότι ΔΕΝ θα έχουν τον χρόνο να εξισωθούν και το αποτέλεσμα σε βάθος χρόνου θα είναι η διαφορετική γήρανση μεταξύ τους (με τα μεγαλύτερης χωρητικότητας στοιχεία να επιβαρύνονται περισσότερο), και τελικά, μειωμένη απόδοση και πρόωρη καταστροφή της συστοιχίας.

 

Είναι λοιπόν πολύ σημαντικό για την απόδοση και τη μακροζωία των μπαταριών σε σύστημα αυτόνομης ηλεκτροδότησης από ΑΠΕ, τα επιμέρους στοιχεία που αποτελούν μια μεγάλη συστοιχία να είναι απολύτως όμοια (ή όσο γίνεται πιο "κοντινά") μεταξύ τους.

 

Εκτός βέβαια αν λειτουργούμε κάθε λίγο και λιγάκι ένα Η/Ζ με σκοπό την πλήρη φόρτιση ή αν έχουμε υπερδιαστασιολογήσει τις ΑΠΕ του συστήματος για αυτόν το λόγο…..Δεν είναι ορθό τεχνικοοικονομικά αλλά θα μπορούσε να γίνει…..Όπως όμως θα μπορούσαμε απλά να έχουμε όμοιες μπαταρίες στη συστοιχία μας και να έχουμε το καλύτερο δυνατό αποτέλεσμα.

 

Στο σπίτι μου έχω και εγώ 2 μπαταρίες διαφορετικής χωρητικότητας, συνδεδεμένες παράλληλα και μόνιμα φορτιζόμενες και συντηρούμενες από ένα τροφοδοτικό, για τις διακοπές ρεύματος …όμως έχουν «άπειρο» χρόνο να φορτιστούν μέχρι την επόμενη διακοπή….και δεν απαιτώ από αυτές να διαρκέσουν 10 ή 15 χρόνια....

[faral]

Ευχαριστώ όλους για τις απαντήσεις σας. genesis με μπέρεδεψες λίγο εδώ :

Γενικά είναι σωστή αυτή η διαβάθμιση και έχει να κάνει με την ισχύ του inverter κυρίως και όχι με την ισχύ των πηγών. Στη δική σου περίπτωση όπου ο inverter που χρειάζεσαι δεν πρόκειται να είναι πάνω από 3kW, 12V μπαταρία (ή συστοιχία μπαταριών) είναι μια χαρά.

Αν είναι σωστή αυτή η διαβάθμιση, χρειάζομαι 24V μπαταρία..Η επιλογή αυτή μου μοιάζει αρκετά κρίσιμη για την αυτάρκεια του συστήματος, για να μην αναφέρω και το ότι διπλασιάζει το κόστος των μπαταριών (επιλογή 24V θα σήμαινε παράλληλη σύνδεση άλλων τόσων μπαταριών).

Και κάτι ακόμα : Σκέφτομαι να χρησιμοποιήσω μονοκρυσταλλικά πάνελς, όχι μόνο για την καλύτερη απόδοσή τους, αλλά και επειδή έχω ακούσει από συνάδελφο ότι εκμεταλλεύονται περισσότερο την διάχυτη ακτινοβολία. Κάτι τέτοιο θα μπορούσε να σώσει μία δυσχερή συννεφιασμένη περίπτωση. Η αύξηση του κόστους φυσικά δεν είναι ευκαταφρόνητη αλλά ούτε και μεγάλη (λόγω μικρού αριθμού πάνελ). Κάποιος εμπειρότερος θα μπορούσε να με συμβουλέψει αν κάτι τέτοιο αξίζει και επιλέγεται στην πράξη ;

 

Υ.Γ.: Χαίρομαι που παρατηρώ τόση συναδελφικότητα στον κλάδο μας. Ρωτάω 5 πράγματα και μαθαίνω για 10

[genesis]

Έχεις δίκιο να μπερδευτείς....το διάβασα λίγο βιαστικά.

 

Θα έλεγα ότι για ισχύ inverter μέχρι 3kW, 12V μπαταρία είναι ΟΚ.

Για ισχύ inverter μέχρι 10kW, 24V είναι ΟΚ, και

Για ισχύ inverter πάνω από 10kW, 48V μπαταρία.

 

Τα παραπάνω όρια ΔΕΝ είναι κρίσιμα υπό την έννοια ότι αν ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα (μεγάλης διατομής καλώδια, προσοχή στα υλικά των συνδέσεων και στους πόλους των μπαταριών), θα μπορούσε ένα 12βολτο σύστημα να φτάσει και τα 15kW!

Απλώς, αν αυτό το γνωρίζουμε από την αρχή, προτιμούμε να πάμε στα 24 ή στα 48V ώστε να ελαχιστοποιήσουμε τα προβλήματα απωλειών στους αγωγούς και στις συνδέσεις λόγω των χαμηλότερων εντάσεων για την ίδια ισχύ.

 

Το μειονέκτημα που έχουμε όταν επιλέγουμε υψηλή τάση μπαταρίας είναι ότι "αναγκαζόμαστε" να συνδέσουμε σε σειρά αρκετές μπαταρίες και με δεδομένο ότι κάθε φορά που θέλουμε να επεκτείνουμε, το ελάχιστο που μπορούμε να προσθέσουμε είναι μία ακόμη "στοιχειοσειρά", στην περίπτωση των υψηλών τάσεων μπαταρίας τα "βήματα" είναι μεγαλύτερα.

Αν το σύστημά μας ΔΕΝ έχει προοπτικές να επεκταθεί σε ισχύ inverter πάνω από τα 3 - 4kW, θα έλεγα ότι είναι υπερβολή να πάμε σε 24βολτη μπαταρία, δεν είναι όμως λάθος σε καμία περίπτωση.

 

Για τα μονοκρυσταλλικά Φ/Β που αναφέρεις, νομίζω ότι είναι τα χειρότερα σε ότι αφορά στην απόδοση σε διάχυτη ακτινοβολία....εχώ πολύ καιρό να το κοιτάξω αλλά νομίζω ότι τα πολυκρυσταλλικά είναι καλύτερα στην διάχυτη...

[Αλεξάνδρα88]

Καλησπέρα!Μελετώ ένα μικρό αυτόνομο σύστημα 1,2kWh/d και βάσει τους υπολογισμούς από το βιβλίο του καγκαράκη, ανάλογα με την ηλιακή ακτινοβολία και τους συντελεστές απωλειών βγάζω γύρω στα 900W.Οπότε λέω 4 πανέλα των 225W μας κάνουν. Αλλά όταν το τρέχω με ειδικό λογισμικό μου βγάζει ότι είναι πολλά τα φ/β αυτά.Τα λογισμικά αυτά δεν λαμβάνουν υπόψη τους συντελεστές απωλειών κ θερμοκρασιακής διόρθωσης?λογικά θα πρέπει....μήπως οι υπολογισμοί των βιβλίων είναι υπερβολικοί?

Εκτός αυτού, έτρεξα στο pvsol για 3 πανέλα και έβγαλε αυτα:

 

Energy Produced by PV Array: 580 kWh

Consumption Requirement: 438 kWh

Direct Use of PV Energy: 214 kWh

Consumption Not Covered by System: 72 kWh

PV Array Surplus: 74 kWh

Consumption Covered by Solar Energy: 366 kWh

Battery Discharge: 243 kWh

Battery Charge: 292 kWh

 

Ξέρει κανείς γιατί ενώ έχει pv array surplus, εν τούτοις μου έχει τιμή κ στο consumption NOT covered by system?

[aiche]

Σε εξοχική κατοικία για ισχύ αιχμής 2 kW και συνολική κατανάλωση 12 kWh/d (οι 9kWh κατά την διάρκεια της ημέρας) ο Μπιτζιώνης στο βιβλίο του χρησιμοποιεί 2x20 Φ/Β των 55W/12V (SM55)

Δηλαδή: 40x55 = 2200 W = 2.2 kW

Η ισχύς του Φ/Β συστήματος είναι λίγο μεγαλύτερη από την ισχύ αιχμής.