Dimenzionisanje solarnog sistema


Solarni fotonaponski sistemi - ocekivanja i realnost

 

Ugao postavljanja solarnih fotonaponskih panela:

Solarni paneli

Pre svake kupovine i investiranja u fotonaponske solarne panele i sisteme, jako je vazno da znate sta vas solarni sistem moze da pruzi i sta od njega mozete da ocekujete. Mnogi trgovci su spremni da precute jako bitne elemente u projektovanju jednog funkcionalnog sistema radi zarade. Obecavaju da njihov sistem za mnogo manje novca moze da ispostuje sve vase zahteve a u stvarnosti je slika potpuno drugacija.

U ovom delu pokusacemo da objasnimo kako stvari zaista stoje i kakav sistem zaista treba da bude, kao i sta od sistema mozete ocekivati. Jako je bitno shvatiti da je je efikasnost i upotreba fotonaponskih solarnih panela leti i zimi potpuno drugacija i neuporediva.Kako se 90% stanovnistva ( medju njima je i Srbija ) nalazi na severnoj hemisferi u daljem tekstu govoricemo iskljucivo o severnom delu zemljine polulopte.

Polozaj Sunca u odnosu na Zemlju u toku godine
Slika 1 - Polozaj Sunca u toku godine za Severnu hemisferu

 

Ugao pod kojim je postavljen solarni fotonaponski panel je veoma bitan parametar za ispravno funkcionisanje i maksimalno iskoricsenje sitema. Od ugla pod kojim je postavljen fotonaponski panel zavisi procenat efikasnosti samog sistema odnosno panela. Ako se pozabavite ovom problematikom dublje, na internetu mozete pronaci razne preporuke i savete o pravilnom pozicioniranju panela. Kako bi ste iz Vaseg solarnog sistema odnosno panela izvukli maksimum potrebno je da se Vas sitem konstantno pomera u zavisnosti od pozicije sunca koja tokom dana, meseca i godine nije ista.Buduci da je automatika koja bi pomerala ceo sitem jako velika stavka pored vec skupog sistema samih panela malo je onih koji investiraju novac u istu.


Tracking solarni sistem
Slika 2 i 3 - Takozvani tracking sistemi koji prate polozaj sunca u svim pravcima

 

Veliki broj strucnjaka savetuje da se sitem tj ugao panela menja barem cetiri puta godisnje. Nesto manja efikasnost sistema dobija se i sa dve promene ugla godisnje, tj stelovanje sistema u letnjem i zimskom periodu kako bi ugao panela u odnosu na sunce bio idealniji.


Delimicno pokretni solarni sistem
Slika 4 i 5 - Paneli sa delimicnom mogucnoscu pomeranja u zavisnosti od godisnjeg doba

 

Iz dosadasnjeg iskustva i mnogobrojnih vidjenih sistema instaliranih od strane "strucnih" i manje strucnih instalatera zelimo jos jednom da napomenemo da je ugao pod kojim su paneli postavljeni najbitnija stavka kako bi ste izvukli maksimum iz sistema, pogotovo u zimskom periodu. Najcesci pogresan primer postavljanja panela je na jednu od strana krova koja je najvise izlozena suncu, a jos pogresniji nacin je stavljanje panela na krov sa dve vode gde je jedan panel sa jedne a drugi sa druge strane gde imamo situaciju da je jedna strana uvek u senci.

 

Fiksirani solarni sistem
Slika 6 i 7 - Vizuelno najlepse poredjani paneli sa smanjenom efikasnoscu

Efikasnost ovakvog sistema sa dvostrano orjentisanim panelima ( u zavisnosti od ugla i pozicije krova ) moze biti jednaka istom sistemu sa dvostruko manjim brojem panela ali pravilno orijentisanom ka suncu.
Postavljane panela po stranama krova je najcesci primer postavljanja. Iako svesno smanjujuci efikasnost sitema mnogo vlasnika i instalatera se opredeljuju da panele postavljaju upravo ovako iz sledecih razloga:

- Smanjenje troskova konstrukcije koja bi panele nosila,
- Smanjenje ukupne tezine sistema izbegavanjem silnih dodatnih profila koji su pruzili dovoljnu cvrstocu usled vremenskih nepogoda
- Estetski momenat koji je ipak najlepsi kada paenli prate linije krova

 

Povezivanje solarnih fotonaponskih panela na red ili paralelu:

U zavisnosti od snage projektovanog sistema kao i od opreme koju planirate ugraditi u sistem ( kontrolera i invertera ) fotonaponske solarne panele mozemo povezati redno ili paralelno ili u kombinaciji redno paralelene veze. U nastavku cemo objsniti sva tri nacina povezivanja fotonaponskih solarnih panela. Fotonaponski paneli u zavisnosti od snage mogu biti nazivnog napona od 12V ili 24V. Ovi naponi u tehnickoj dokumentaciji variraju od 17V pa sve do 36V ali se dele na samo dva nazivna napona. Zbog nesto vece efikasnosti u konverziji DC na AC napon, preporucuje se da sistemi vece snage budu na sto vecem naponu koji je u offgrid sistemima do 48V.

Redno povezivanje fotonaponskih solarnih panela:

Kod rednog povezivanja solarnih panela sabira se napon panela u voltima V. Kod rednog povezivanja panela vezuju se + od jednog i - od drugog panela i tako redom. Tako dva redno povezana panela od 12V daju 24V. Tri redno vezana panela od 12V daju 36V i tako dalje.Primer na slici ispod:

Redno povezivanje solarnih panela
Slika 8 - Redno povezivanje solarnih panela



Takodje kod rednog povezivanja fotonaponskih solarnih panela snaga ukupnog sistema u A ostaje ista.Tako na primeru nize mozemo videti da rednim povezivanjem dva solarna panela od 12V snage 10A, dobijamo sitem od 24V ali snage i dalje 10A.

Redno povezivanje solarnih panela 2
Slika 9 - Redno povezivanje solarnih panela
 


Paralelno povezivanje fotonaponskih solarnih panela:

Kod paralelnog povezivanja solarnih panela bez obzira na kolicinu povezanih panela napon u voltima V ostaje isti. Kod paralelnog povezivanja vezuju se svi + konektori u jedan i svi - konektori u jedan.Tako dva redno povezana panela od 12V daju 12V. Tri redno vezana panela od 12V daju 12V i tako dalje.Primer na slici ispod:

Paralelno povezivanje solarnih panela
Slika 10 - Paralelno povezivanje solarnih panela

 

Takodje kod paralelnog povezivanja fotonaponskih solarnih panela snaga ukupnog sistema u A se sabira.Tako na primeru nize mozemo videti da paralelnim povezivanjem dva solarna panela od 12V snage 10A, dobijamo sitem od 12V ali snage 20A.

Paralelno povezivanje solarnih panela 2
Slika 11 - Paralelno povezivanje solarnih panela

 

Kombinacijom paralelnog i rednog vezivanja lako se dobija zeljeni napon i snaga panela kooja je potrebna. Bilo da su paneli vezani redno ili paralelno ukupna snaga solarnog sistema u W je ista. Jedino je kod paralalnog vezivanja panela ( u zavisnosti od broja panela ) potrebno koristiti deblji poprecni presek zice kojom se paneli vezuju
 

 

Povezivanje baterija u solarnom sistemu redno ili paralelno:

U zavisnosti od zeljene snage i izabranih komponenti, nazivni napon sistema varira od 12V pa sve do 96V pa i vise za velike on grid sisteme. Shodno tome i u zavisnosti od baterija koje mozete naci na trzistu kao i budzeta, potrebno je baterije pravilno dimenzionisati i povezati kako bi dobili zeljeni nazivni napon Vaseg sistema.

Paralelno povezivanje baterija kod fotonaponskih solarnih sistema:

Kod paralelnog vezivanja baterija u solarnom sistemu kao sto je prikazano na slici 12, svi plus kontakti se vezuju u jednu granu i svi minus kontakti se vezuju u drugu granu. Pravilo je da su pozitivni kontakti uvek obelezeni crvenom a negativni crnom bojom. Kod paralelnog povezivanja baterija, napon jedne baterije je napon celog sistema baterija i sve baterije u paralelnom sitemu moraju biti istog nazivnog napona. Dakle nije moguce povezivati baterije od 12V i od 6V. Takodje kod paralelnog vezivanja baterija nije bitno da one imaju isti broj Ah, te je kod paralelnog vezivanja moguce povezati baterije razlicitih proizvodjaca i razlicitih Ah, kao i nove i stare baterije, i svaka baterija ce uvek davati svoj maksimum kod praznjenja i "uzimati" onoliko struje koliko joj treba bez ikakve bojazni od prepunjavanja.

Na primeru ispod vezane su 3 baterije od 12V 100Ah a na krajnjem negativnom i krajnjem pozitivnom kraju dobijamo 12V sa 300Ah


Paralelno povezivanje baterija u solarnom sistemu
Slika 12 - Redno povezivanje baterija

 


Redno povezivanje baterija kod fotonaponskih solarnih sistema:

Kod rednog vezivanja baterija u solarnom sistemu kao sto je prikazano na slici 13, plavom zicom prikazani su tazkozvani kratkospojnici. Kratkospojnik spaja plus od jedne i minus od druge baterije. Krajnji plus i krajnji minus se spajaju sa uredjajem. Kod rednog povezivanja baterija, napon svih baterija se sabira i kod rednog vezivanja baterija mozemo vezati bateriju od 12V i 6V ali samo i isklucivo ako one imaju iti broj Ah i ako su od istog proizvodjaca mada je to redji slucaj jer se na red uglavnom povezuju baterije istog nazivnog napona i istog kapaciteta u Ah a cijim cemo se povezivanjem ovde baviti. Kod rednog povezivanja baterija, jako je bitno napomenuti da se u red moraju povezati iskljucivo baterije:

- Istog proizvodjaca, po mogucstvu istog datuma proizvodnje i istog LOT-a.
- Baterije moraju biti istog kapaciteta i istog stanja
.

Ne postovanje gore navedenih stavki dovodi do nejednakog punjenja i praznjenja baterija i u donjem primeru najslabija baterija ce prva stradati.Kako smo se ovom temom vec bavili, detalje mozete podgledati u delu Support/Nedoumice oko VRLA baterija. Na primeru ispod vezane su 3 baterije od 12V 100Ah a na krajnjem negativnom i krajnjem pozitivnom kraju dobijamo 36V sa 100Ah

Redno povezivanje baterija u solarnom sistemu
Slika 13 - Paralelno povezivanje baterija

 

Redno - paralelno povezivanje baterija kod fotonaponskih solarnih sistema:

Kod redno paralelne kombinacije povezivanja baterija zastupljeno je povezivanje pozitivnog pola jedne baterije s negativnim polom druge batrije kao i zbirno povezivanje pozitivnih i negativnih kontakata u cilju dobijanja razlicitog napona i kapaciteta. Na slici 14 prikazana su dva razlicita povezivanja sest baterija od 12V 100Ah

Redno i povezivanje baterija u solarnom sistemu
Slika 14.1 - Kombinacije rednog i paralelnog povezivanja baterija

Redno i povezivanje baterija u solarnom sistemu 2
Slika 14.2 - Kombinacije rednog i paralelnog povezivanja baterija

 


Kombinacijom paralelnog i rednog vezivanja lako se dobija zeljeni napon i kapacitet baterija koji je potreban. Kod vezivanja baterija u paralelu ili na red kao i kod kombinacija redne i paralalene veze, jako je bitno da se krajnji plus vuce sa prve i krajnji minus sa poslednje baterije kao na slici 15.

 

Povoljno povezivanje baterija u solarnom sistemu
Slika 15 -Pravilno paralelno povezivanje baterija

 

Nepovoljno povezivanje baterija u solarnom sistemu
Slika 16 - Nepovoljno paralelno povezivanje baterija

 

Razlog ovome je sto ako se kontakti uzimaju sa prve baterije, poslednja baterija zbog debljine i duzine kablova moze i imace smanjen napon i struju punjenja i nece dati svoj maksimum dok ce prva baterija sa koje je uzet plus i minus, vremenom prva stradati. Takodje kao i kod vezivanje fotonaponskih solarnih panela, sto je vise Ah ili W u sistemu potrebna je deblja zica tj instalacija.