Pomer solárneho panelu k akumulátoru: Správna veľkosť PV a batérií

Pre spoľahlivý systém je praktický pomer solárneho panelu k akumulátoru dimenzovať FV pole tak, aby mohlo dobiť batériu v rozumnom okne bez chronického podbitia.

Silným východiskovým bodom pre systémy denného bicyklovania je: Kyselina olova: 1,5–3,0 W solárnej energie na 1 Ah (pri 12 V) , a LiFePO4 (lítium): 2,0–5,0 W solárnej energie na 1 Ah (pri 12 V) . Ak je váš systém 24 V, zdvojnásobte PV watty pre rovnakú hodnotu Ah (pretože energia batérie sa pri vyššom napätí zdvojnásobí).

Použite dolnú hranicu rozsahu, keď sú slnečné hodiny konzistentné a vaša záťaž je nízka alebo sezónna.
High-end použite, keď potrebujete rýchlejšie zotavenie po zamračených dňoch, prevádzkujete väčšiu dennú záťaž alebo sa chcete vyhnúť prevádzke pri čiastočnom nabití.
Overte pomer s vašimi skutočnými obmedzeniami: môže pole nahradiť vašu každodennú spotrebu energie a stále pravidelne napájať akumulátor?

Čo vlastne znamená pomer solárneho panelu k akumulátoru

Vo väčšine malých off-grid a záložných systémov sa „pomer solárneho panelu k akumulátoru“ vzťahuje na vzťah medzi: (1) Výkon fotovoltického poľa (watty) a (2) kapacita batérie , typicky v Ah pri systémovom napätí (12V/24V/48V). Na pomere záleží, pretože nastavuje vašu realistickú rýchlosť nabíjania a ako často sa akumulátor úplne nabije.

Dva spôsoby vyjadrenia pomeru (použite ten, ktorý je jasnejší)

W na Ah pri danom napätí systému (bežné pre 12V/24V RV a malé kabíny).
Sadzba poplatkov (sadzba C) : nabíjací prúd vydelený batériou Ah (viac „elektrotechnicky správne“).

Rýchly mostík medzi nimi (približne): FV nabíjací prúd do 12V banky je zhruba FV watt ÷ 14V (nabíjacie napätie). Príklad: 280 W FV do 12V banky je o 20A (280 ÷ 14 ≈ 20). Na a 200 Ah akumulátor, teda a 0,10 °C rýchlosť nabíjania (20 ÷ 200 = 0,10).

Odporúčané pomery podľa chémie batérie a prípadu použitia

„Správny“ pomer solárneho panelu k akumulátoru je väčšinou o predchádzaní dvom režimom zlyhania: príliš málo PV (chronické podbíjanie) a príliš veľa PV (zbytočné náklady alebo limity regulátora). Chémia mení vašu citlivosť na podbitie a rýchlosť, akou dokáže akumulátor prijímať energiu.

Praktický rozsah pomeru solárneho panelu k akumulátoru pre bežné scenáre (PV watty na batériu Ah).
Scenár	Olovo (12V): W/Ah	LiFePO4 (12V): W/Ah	Typický cieľ
Ľahké/sezónne zaťaženie, stále slnko	0,8–1,5	1,2 – 2,0	Pomalé zotavenie je prijateľné
Denná jazda na bicykli (RV, chatka, kôlňa)	1,5 – 3,0	2,0 – 5,0	Pravidelne nabíjajte do plna
Rýchla obnova (zamračené oblasti, vyššie zaťaženie)	3,0 – 4,5	5,0 – 8,0	Rýchlo obnovte nabitie

Poznámky, ktoré zabraňujú zlým rozhodnutiam o veľkosti: Olovené akumulátory výrazne preferujú dosiahnutie úplného nabitia (vrátane času absorpcie). Ak sú FV poddimenzované, často žijú v čiastočnom stave nabitia, čo urýchľuje sulfatáciu a stratu kapacity. LiFePO4 je vo všeobecnosti tolerantnejší voči čiastočnému nabíjaniu, ale stále možno budete chcieť vyšší pomer na rýchle obnovenie po intenzívnom používaní.

Metóda krok za krokom, vďaka ktorej pomer správne „vypadne“.

Samotný pomer môže byť zavádzajúci, ak ho neviažete na dennú spotrebu energie a slnečné žiarenie. Použite tento pracovný postup na logické dimenzovanie FV a kapacity akumulátora a potom potvrďte, že pomer je v zdravom rozsahu.

Krok 1: Odhadnite dennú energiu (Wh/deň)

Sčítajte záťaže: watty × hodiny za deň. Príklad: priemerná 60W chladnička za 10 hodín ekvivalentnej doby chodu je 600 Wh/deň. Ak máte invertor, zahrňte neskôr realistický faktor účinnosti systému (typický celkový môže byť 0,70 – 0,85 v závislosti od zapojenia, ovládača, meniča a teploty).

Krok 2: Dimenzujte akumulátor na autonómiu (kWh)

Vyberte si autonómiu (dni) a povolenú hĺbku vybitia (DoD). Využiteľná energia batérie (Wh) ≈ denne Wh × dni autonómie. Celková nominálna energia batérie (Wh) ≈ využiteľná Wh ÷ DoD. Typické plánovanie DoD: Kyselina olova 0,50 , LiFePO4 0,80 (konzervatívne, zlepšuje dlhovekosť).

Krok 3: Veľkosť PV zo slnečných hodín (a strát)

FV watty ≈ denne Wh ÷ (špičkové slnečné hodiny × účinnosť systému). Príklad: ak je denná spotreba 1 000 Wh, špičkové slnečné hodiny sú 4 a účinnosť je 0,75, PV ≈ 1 000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333 W . Zaokrúhlite nahor na ďalšiu praktickú veľkosť poľa (napr. 400 W).

Krok 4: Preveďte pomer solárneho panelu k akumulátoru a skontrolujte ho

Batéria Ah ≈ menovitá batéria Wh ÷ napätie systému. Potom pomer = PV watty ÷ batéria Ah. Ak je pomer pod odporúčaným rozsahom pre vašu chémiu, zvýšte PV (alebo znížte veľkosť akumulátora), kým systém spoľahlivo nedosiahne plné nabitie.

Praktická tabuľka veľkostí: bežné veľkosti akumulátorov na FV watty

Nasledujúca tabuľka mení pomerové pokyny na čísla pripravené na použitie. Vyberte riadok, ktorý zodpovedá vašej banke a chémii. Pre 24V banky predstavuje rovnaké hodnotenie Ah dvojnásobok energie oproti 12V, takže potreby FV sú zvyčajne vyššie na dosiahnutie podobného času nabíjania.

Príklad rozsahov FV výkonu vo wattoch odvodených od odporúčaného pomeru solárneho panelu k akumulátoru.
Akumulátor (banka batérií)	Olovo PV (W)	LiFePO4 PV (W)	Čo to znamená
12V 100Ah	150 – 300	200 – 500	Malé zaťaženie; 1–2 zariadenia
12V 200Ah	300 – 600	400 – 1 000	Typické každodenné jazdenie na karavane/kabíne
12V 400Ah	600 – 1 200	800 – 2 000	Vyššia záťaž, lepšia regenerácia
24V 200Ah	600 – 1 200	800 – 2 000	Rovnaké Ah, viac energie ako 12V

Ak je vaše slnečné svetlo nekonzistentné (zima, tienenie, pobrežná hmla), vychýľte v rámci rozsahu smerom nahor. Ak je váš akumulátor olovený a pravidelne prestanete nabíjať predčasne, znova nastavte smer nahor; extra PV vám pomôže skutočne dokončiť absorpciu, keď to podmienky dovolia.

Spracované príklady s reálnymi číslami

Nižšie uvedené príklady ukazujú, ako sa pomer solárneho panelu k akumulátoru mení s cieľmi (autonómia vs. rýchlosť nabíjania) a chémiou.

Príklad A: 1 000 Wh/deň kabína, 2 dni autonómie, olovená kyselina

Denná energia: 1 000 Wh/deň .
Využiteľná energia za 2 dni: 1 000 × 2 = 2 000 Wh .
Nominálna energia akumulátora (50 % DoD): 2 000 ÷ 0,50 = 4 000 Wh .
Pri 12V, batéria Ah ≈ 4 000 ÷ 12 ≈ 333 Ah (zaokrúhlite na 300 – 400 Ah).
PV pre 4 špičkové slnečné hodiny, účinnosť 0,75: 1 000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333 W (zaokrúhlite na 400–600 W pre zdravie s obsahom olova).

Kontrola pomeru (pomocou banky 400 Ah a 600 W PV): 600 ÷ 400 = 1,5 W/Ah . Toto je spodná časť denného poradenstva pre olovenú kyselinu; najlepšie bude fungovať pri dobrom slnku a starostlivom riadení záťaže. Ak sú zamračené dni bežné, šliapnite do 800 – 1 000 W materiálne zlepšuje regeneráciu.

Príklad B: RV s 12V 200Ah LiFePO4, ktorý chce rýchle zotavenie

Batéria: 12V 200Ah (nominálna energia ≈ 2 400 Wh).
Použiteľné pri 80 % DoD ≈ 1 920 Wh .
Zvoľte PV pri 3,5 W/Ah pre rýchlu obnovu: 200 × 3,5 = 700 W .

S ~700 W a 4 špičkovými slnečnými hodinami pri účinnosti 0,75 môže byť denný zber energie približne 700 × 4 × 0,75 ≈ 2 100 Wh/deň . To stačí na nahradenie náročného dňa používania a ešte doplnenie, čo je presne to, čo v praxi znamená „rýchle zotavenie“.

Bežné obmedzenia, ktoré môžu prepísať pomer

Aj keď je pomer solárneho panelu k akumulátoru „dokonalý“, hardvérové limity vás môžu prinútiť upraviť veľkosť FV, napätie systému alebo výber regulátora nabíjania.

Prúdový limit regulátora nabíjania (najčastejšia prekážka)

Výstupný prúd regulátora musí zvládnuť špičkový nabíjací prúd. Zhruba: maximálny nabíjací prúd ≈ PV watty ÷ nabíjacie napätie batérie. Príklad: 1 000 W do 12V banky môže znamenať ~1 000 ÷ 14 ≈ 71A . Ak máte 60A ovládač, potrebujete buď väčší ovládač, viacero ovládačov alebo vyššie systémové napätie.

Veľkosť invertora neurčuje veľkosť FV, ale určuje napätie akumulátora

Veľký menič môže odoberať vysoké prúdy z malého akumulátora, čo spôsobuje pokles napätia a znižuje využiteľnú kapacitu. Ak je vaše špičkové zaťaženie vysoké (mikrovlnka, rýchlovarná kanvica, náradie), možno budete potrebovať buď väčšiu kapacitu batérie, vyššie napätie systému (24V/48V) alebo oboje. Potom by sa malo fotovoltické pole prehodnotiť, aby pomer zostal zdravý na dobitie.

Počasie a sezónne slnečné hodiny (váš pomer musí prežiť najhorší mesiac)

Pomer, ktorý funguje v lete, môže v zime zlyhať, ak sa výrazne zníži počet hodín slnečného svitu. Ak potrebujete celoročnú spoľahlivosť, veľkosť FV z obdobia s najnižším slnečným žiarením a rozsahy pomerov pokladajte za minimá, nie za priemery.

Signalizuje, že váš pomer je nesprávny a ako to napraviť

Najlepším overením sú prevádzkové údaje: stav trendov nabitia, čas do nabitia a ako často akumulátor dosiahne absorpciu/float (alebo lítiové ekvivalentné správanie pri plnom nabití).

Príliš málo PV pre akumulátor

Kyselina olova zriedka dosiahne úplné nabitie; napätie sa pohybuje pod absorpčnými cieľmi.
Vidíte niekoľkodňový posun nadol v stave nabitia aj pri „normálnom“ slnku.
Častou barličkou sa stáva generátor (alebo pobrežná elektrina).

Oprava: zvýšte PV watty, znížte denné zaťaženie alebo zmenšite veľkosť akumulátora, aby sa pomer vrátil do rozsahu. Pre olovené uprednostňujte pravidelné dosahovanie plného nabitia; to často znamená presunúť sa z ~1,0 W/Ah smerom k 2,0 – 3,0 W/Ah (základ 12V).

Príliš veľa PV pre ovládač alebo kabeláž (alebo rozpočet)

Regulátor nabíjania znižuje výstup pri menovitom prúde na dlhú dobu.
S existujúcimi rozmermi káblov a poistkami nemôžete bezpečne zvládnuť prúd.

Oprava: prejdite na vyššie systémové napätie (24V/48V), použite väčší ovládač alebo rozdeľte pole medzi viacero ovládačov. „Príliš veľa PV“ je zvyčajne problémom s veľkosťou hardvéru, a nie elektrickým problémom samotného akumulátora.

Zdieľam: