Instalacja fotowoltaiczna niebędąca częścią sieci energetycznej (samodzielny system PV) jest autonomicznym źródłem energii i stanowi odpowiednie rozwiązanie w przypadku, gdy nie mamy lub nie chcemy podłączać określonych urządzeń do sieci energetycznej (on-grid). Jednak aby system ten sprostał dziennemu zapotrzebowaniu na energię i był w stanie zapewnić ją na poziomie, jaki wygenerowałby akumulator, instalacja musi być odpowiednio zwymiarowana.

František Ďuríšek, kierownik produktu z firmy SOS electronic, przedstawi kompleksowe rozwiązanie typu off-grid do zasilania urządzeń elektrycznych o małej mocy, które można zastosować w przemyśle, w przestrzeni publicznej, w gospodarstwach domowych i w celach rekreacyjnych. 

Najczęściej stosowane instalacje autonomiczne, w których wykorzystuje się panele słoneczne o małej mocy, to: 

• lampy autonomiczne – w parkach, na parkingach, przystankach autobusowych
• zasilanie systemu kamer
• urządzenia zabezpieczające budynki lub ogrody
• źródła zasilania do systemów nawadniania
• instalacje do napowietrzania wody w stawach
• urządzenia do pomiaru poziomu wody w strumieniach i rzekach
• urządzenia do zdalnego wykrywania i pomiaru różnych parametrów – telemetria

Jakich komponentów potrzebujemy, aby zbudować instalację typu off-grid?

– Do asortymentu produktów SOS electronic dodałem panele fotowoltaiczne (PV) firmy Solarfam. A żeby budowa własnego systemu autonomicznego była naprawdę prosta i szybka, do oferty dołączyłem również wszystkie inne niezbędne elementy, takie jak złącza zasilania, odpowiedni kabel, ale też regulator i akumulator – mówi František Ďurišek. 

Listę wszystkich dostępnych komponentów potrzebnych do skonstruowania małego solarnego systemu autonomicznego PV można znaleźć w naszej ofercie magazynowej, a także bezpośrednio pod artykułem. 

Panel słoneczny Solarfam o mocy 20 W i 30 W

– Z mojego doświadczenia wynika, że do zasilania urządzeń o mniejszej mocy wystarczy zastosować panel słoneczny o mocy 20 W-30 W. Zbyt duży panel słoneczny zajmuje wiele miejsca, a słup na którym miałby być umieszczony, musi mieć już bardziej solidną konstrukcję. I tak rozwiązanie w postaci panelu fotowoltaicznego staje się od samego początku niepotrzebnie drogie – kontynuuje František Ďurišek, specjalista ds. produktu w SOS electronic.

Dlatego w naszej ofercie alternatywnych źródeł energii uwzględniliśmy 2 rodzaje paneli słonecznych: 

• panel słoneczny monokrystaliczny Solarfam o mocy 20 W oznaczony symbolem SZ-20-32M, z czarną ramą z anodyzowanego aluminium i dowolnie prowadzonymi zaciskami. W tym przypadku mamy 2 możliwości podłączenia. Pierwszy z nich to dodanie złączek i podłączenie dłuższego kabla. W drugim przypadku, gdy chcemy mieć regulator i akumulator w skrzynce jak najbliżej panelu słonecznego, wyprowadzenia przepuszczamy przez przepust np. M 12 x 1,5 ECO, bezpośrednio do skrzynki.
• Panel słoneczny 30 W firmy Solarfam (SZ-30-36M) ma już zainstalowane złącza, więc pozostaje nam jedynie zakupić odpowiednie komponenty, o których powiemy w kolejnym akapicie. 

Złącza zasilające z żyłami miedzianymi o przekroju 2,5 mm²

Wybraliśmy dwa złącza zasilające DC firmy STÄUBLI do paneli słonecznych małej mocy, a mianowicie PV-KST4/2,5 PV oraz PV-KBT4/2,5 PV.  

Postawiliśmy na złącza zasilające o małym przekroju, ponieważ na rynku zazwyczaj oferowane są rozwiązania o większych przekrojach, czyli 4 mm² lub 6 mm². Oczywiście możemy też zastosować większe przekroje, ale biorąc pod uwagę potrzeby naszej instalacji nie jest to konieczne. Większe przekroje nie mają w tym przypadku żadnych istotnych zalet i są zazwyczaj droższe.

Przewód do instalacji fotowoltaicznej

Ważną częścią każdego projektu układu solarnego jest przewód – kabel specjalnie dostosowany do instalacji fotowoltaicznej do użytku wewnętrznego i zewnętrznego.  

Do wybranych złącz dla kabli miedzianych o przekroju miedzianym 2,5 mm² zalecamy stosowanie kabla 1-żyłowego FLEX-SOL-EVO-TX 2,5 1 m (62.7430-91021) firmy Stäubli, który jest elastyczny i lżejszy od kabli z żyłami miedzianymi o większym przekroju. Izolacja jest odporna na promieniowanie UV i niekorzystny wpływ zjawisk atmosferycznych. 

W celu pewnego zaciśnięcia styków złącza na przewodzie zalecamy użycie szczypiec zaciskowych PV-CZM-BS (32.6025), również firmy Stäubli.

Regulator MPPT do paneli słonecznych. Z wyświetlaczem czy bez?

Kolejnym ważnym elementem autonomicznego solarnego systemu zasilania jest regulator. Istnieją 2 rodzaje regulatorów, które są bardzo dobrze znane na rynku. Są to regulatory PWM i MPPT. W przypadku podłączenia panelu słonecznego z regulatorem typu MPPT uzyskujemy około 20% więcej energii w porównaniu do regulatora PWM.

Wybraliśmy 2 typy regulatorów MPPT do urządzeń solarnych firmy Solarfam: 

• MPL15 (12/24 V, 15 A), do którego możemy podłączyć jedynie akumulator ołowiowy, oraz
• SX1045 (12 V, 10 A), w przypadku którego możemy wybrać rodzaj akumulatora – ołowiowy lub LiFePO₄. Ponadto regulator ten wyposażony jest w wyświetlacz LCD, na którym możemy ustawić wspomniany wcześniej typ akumulatora, a także punkty odłączenia urządzeń od akumulatora. Może on wówczas wyświetlać również napięcie w układzie, stan akumulatora oraz monitorować poziom ładowania w ciągu dnia. Regulator ten jest wyposażony w przyłącze czujnika temperatury i ma stopień ochrony IP32. 

Obydwa regulatory mają również wyjście 5 V do podłączenia dowolnego urządzenia. Co prawda rozwiązania tego typu są dość mocno przewymiarowane, ale ich parametry w pełni odpowiadają również naszym małym, autonomicznym systemom solarnym.

Akumulatory 

Ostatnim i najważniejszym elementem naszego autonomicznego systemu solarnego jest akumulator. Wybieramy go w zależności od rodzaju zastosowania i sposobu, w jaki wykorzystujemy instalację.  

– Jeśli chodzi o akumulatory, musimy jednak pamiętać, że nawet w przypadku paneli fotowoltaicznych o niewielkiej mocy, akumulator nie może być zbyt mały. Zbyt niskie parametry mogłyby spowodować, że akumulator nie zapewni nam odpowiedniej mocy np. w długie, deszczowe dni – kontynuuje František Ďurišek.  

Polecamy przede wszystkim dwa akumulatory ołowiowe: 

• NP12-12 – akumulator kwasowo-ołowiowy 12V, 12 Ah firmy Yuasa;  rozwiązanie o minimalnej pojemności dla małego urządzenia solarnego.
• Jeśli jednak podczas testów urządzenia stwierdzimy, że moc nie jest wystarczająca, nie bójmy się użyć akumulatora o większej pojemności. Na przykład akumulator SWL780V o pojemności do 28 Ah w zestawie z 2 panelami, które można obracać pod różnymi kątami, aby dłużej korzystać z energii słonecznej. 

Do regulatora SX1045 możemy jednak podłączyć również akumulatory LiFePO₄, na przykład XCell 12,8-6 (LFP126) lub CE-12/20, co w dłuższej perspektywie może być bardziej opłacalne. 

Wskazówki dotyczące rozbudowy autonomicznego systemu solarnego 

Jeśli podczas użytkowania naszego systemu fotowoltaicznego stwierdzimy, że generowana energia nie jest wystarczająca do potrzeb, możemy bez problemu dodać kolejny panel słoneczny podłączając go szeregowo lub równolegle. Ponadto, jeśli podłączymy go pod innym kątem, możemy efektywniej wykorzystać światło słoneczne w ciągu dnia.

Regulatory do paneli fotowoltaicznych, które wybraliśmy do omawianego systemu autonomicznego, umożliwiają taką konfigurację. Bez problemu możemy podłączyć regulator MPL15 do 2 paneli słonecznych połączonych szeregowo, ponieważ maksymalne napięcie wejściowe z paneli do regulatora wynosi 75 V.

Jeśli zastosujemy regulator SX1045 i panele słoneczne połączymy szeregowo, to maksymalne napięcie wejściowe regulatora wynosi 45 V, co już stawia instalację na granicy dopuszczalnego napięcia. Można zabezpieczyć wejścia warystorem lub po prostu połączyć panele słoneczne równolegle. 

Mamy nadzieję, że powyższy artykuł zainspirował i zachęcił Was do zbudowania własnej autonomicznej instalacji fotowoltaicznej, którą można wykorzystać do dowolnych zastosowań.  

Chcesz dowiedzieć się więcej o produktach firmy Solarfam lub skorzystać z doradztwa technicznego w zakresie doboru modelu odpowiadającego Twoim potrzebom? Masz pytania lub potrzebujesz wsparcia? Wypełnij poniższy formularz – z przyjemnością Ci pomożemy.