Koje su idealne komponente solarnog sustava od 5 kW?

Razmišljate li o prijelazu na solarnu energiju i trebate li 5kW izlazne električne energije izmjenične struje (u kućanstvu) za istovremeno pokretanje vaših uređaja i HVAC sustava? 

Jedna od vaših prvih velikih odluka je hoće li solarni sustav na mreži ili izvan mreže bolje odgovarati vašim potrebama.

Oba obično koriste fotonaponske solarne panele za hvatanje sunčeve energije i dodatne komponente za pretvaranje iste u upotrebljivu električnu energiju.  

Izvan mreže nudi energetsku neovisnost, dok solarni sustavi povezani s mrežom smanjuju vaše oslanjanje na lokalnu komunalnu službu, ali i dalje zahtijevaju vezu s mrežom.

Obje mogućnosti imaju svoje prednosti — izbor koji je pravi za vas ovisi o brojnim čimbenicima koje ćemo pokriti u nastavku. 

Također ćemo istražiti razlike i sličnosti između idealnih komponenti solarnog sustava od 5kW — na mreži ili izvan nje. 

Što je potrebno za solarni sustav od 5kW na mreži?

On-grid — ili grid-vezani — solarni energetski sustavi zahtijevaju mnoge iste komponente kao i rješenja za električnu energiju izvan mreže. 

Međutim, postoje neke ključne razlike.

Bitna razlika između mrežnih i izvanmrežnih sustava je u tome što su mrežni sustavi povezani s električnom mrežom vašeg lokalnog komunalnog poduzeća.

Solarna energija je, kao i vjetar, čist, obnovljiv izvor energije. Oba imaju ogroman potencijal za proizvodnju električne energije…

Ali oboje su također povremeni izvori energije :

• Solarni paneli ne proizvode električnu energiju noću, a snaga koju generiraju u oblačnim danima niža je nego u danima s nekoliko sati vršne sunčeve svjetlosti
• Vjetroturbine proizvode malo ili nimalo energije u mirnom vremenu

Kod sustava povezanih s mrežom, isprekidanost solarne energije obično nije važna. Kada vaš solarni niz ne uspije generirati dovoljno energije da zadovolji potrošnju električne energije u vašem kućanstvu, električna energija iz mreže neprimjetno preuzima kako bi nadoknadila manjak.

Na nekim lokacijama možete čak moći prodati višak električne energije koju proizvedete natrag komunalnom poduzeću putem programa neto mjerenja.

Budući da se mrežni sustavi ne oslanjaju samo na sunce za proizvodnju električne energije, solarne baterije nisu obavezne. Možda ćete ostati bez struje tijekom nestanka struje…

Ali kod sustava izvan mreže, solarna baterija bitna je komponenta.

Pogledajmo ostale bitne komponente solarnog sustava na mreži.

Fotonaponski (PV) moduli

To obično znači solarne (PV) ploče. Postoje i druge opcije, poput solarne šindre , ali velika većina stambenih solarnih sustava koristi neke varijacije solarnih ploča.

Neovisno o proizvođaču, solarni paneli dolaze u tri osnovne konstrukcije.

• Čvrsti solarni paneli : Dizajnirani za trajnu ili fiksnu ugradnju
• Fleksibilni solarni paneli : Obično se montiraju i koriste za povećanje krutog solarnog niza maksimiziranjem raspoložive površine
• Prijenosni solarni paneli : Postavite/skinite u nekoliko minuta kako biste solarne panele nosili bilo gdje

Fotonaponska površina panela — koja hvata sunčeve zrake — sastoji se od solarnih ćelija , često stotina njih. Smješteni su u metalni ili plastični okvir ispod zaštitnog materijala — obično kaljenog stakla. 

Za proizvodnju fotonaponskih ćelija u stambenim solarnim panelima koriste se tri vrste materijala.

• Monokristalni silicij : Najučinkovitiji (i obično najskuplji) izbor. Mono solarne ćelije izrezbarene su od jednog kristala silicija. Proizvodni proces stvara značajan otpad, što pridonosi višoj cijeni. Međutim, veća učinkovitost znači da se dodatno ulaganje obično dugoročno isplati.
• Polikristalni silicij : Polikristalne PV ćelije izrađene su od više fragmenata silicija, a ne od jedne ćelije. Malo je otpada u proizvodnji, a proces je jeftiniji. To pomaže da poli solarni paneli budu jeftiniji od mono panela. Ali oni su također i do 10% manje učinkoviti — što znači da trebaju zauzeti više prostora (i potencijalno više ploča) kako bi proizveli istu količinu električne energije kao monokristalni.
• Tanki film : Paneli s tankim filmom su jeftini, ali daleko najmanje učinkoviti. S ocjenama učinkovitosti od samo 5%, obično se koriste samo u specijaliziranim aplikacijama. Za razliku od mono i polisilikonskih PV panela, tankoslojni paneli mogu biti izrađeni od jednog ili više slojeva tankog fotonaponskog filma amorfnog silicija, kadmij telurida, galij arsenida ili bakar indija galij selenida.  

Sve tri vrste solarnih panela tvrtke EcoFlow izrađene su od solarnih ćelija od monokristalnog silicija i mogu se pohvaliti vodećom ocjenom učinkovitosti u industriji od +/- 23%. Univerzalno su kompatibilni sa sustavima solarne energije na mreži i izvan mreže gotovo svih renomiranih proizvođača. 

Kabliranje i ožičenje

Uključen ili izvan mreže, solarni sustav koji može proizvesti i proizvesti 5kW izmjenične električne energije zahtijevat će značajan broj solarnih panela visoke snage .

Provjerite jesu li kablovi, fotonaponski paneli i ravnoteža sustava koji odaberete kompatibilni. Odabir ploča s gotovo univerzalnim konektorima poput MC-4 utikača pomaže u osiguravanju interoperabilnosti cijelog sustava, posebno ako kupujete pojedinačne komponente od različitih proizvođača.

Bilo da spajate svoje solarne panele u seriju ili paralelno , ne štedite na kabelima… 

Jedna loša žica može utjecati na cijeli niz. 

Sustav za montažu solarnih panela

Instalacije fiksnih solarnih panela — poput onih koje koriste krute solarne panele od 400 W — zahtijevaju hardver za montažu, posebno za krovne instalacije. Paneli moraju biti sigurno pričvršćeni za krov kako bi izdržali jake vjetrove, mećave i druge ekstremne vremenske prilike.

Mnogi proizvođači solarnih panela isporučit će vam opremu za montažu ili vam ponuditi različite opcije kao dodatnu opremu po nominalnoj cijeni. Ako odlučite raditi s profesionalnim instalaterom za solarne nizove na mreži ili izvan mreže, nećete morati brinuti o odabiru hardvera za montažu.

Ako radije montirate vlastiti niz solarnih panela , pobrinite se da odaberete visokokvalitetni hardver za ugradnju koji može izdržati vremenske nepogode. 

I oprez na krovu!

Mrežni inverter (GTI)

I on-grid i off-grid solarni sustavi koriste inverter za pretvaranje istosmjerne energije koju solarni paneli uhvate u izmjeničnu struju (kućanstvo).

Ali solarna rješenja na mreži moraju koristiti pretvarač koji pretvara istosmjernu struju u izmjeničnu struju koja je gotovo identična snazi ​​iz električne mreže. U Ujedinjenom Kraljevstvu, AC napajanje mora biti 230 V RMS na 50 Hz. 

GTI se također mora automatski isključiti iz mreže u slučaju nestanka struje. Izolacija vašeg fotonaponskog sustava (i električne energije koju on proizvodi) od mreže dok se popravlja ključno je za osiguranje sigurnosti električarskih radnika i sprječavanje daljnje štete.

Pretpostavimo da iskorištavate neto mjerenje ( Smart Export Guarantee u UK). U tom slučaju, električna energija koju proizvedete zahtijeva dodatno kondicioniranje, kao što je usklađivanje sinusnog vala AC valnog oblika mreže , kako bi se sigurno vratila u infrastrukturu komunalnog poduzeća.

Sva ova složenost znači da solarni energetski sustavi na mreži NE DAJU dobre DIY projekte. Kako biste bili sigurni da je vaš sustav u skladu s kodom i da radi sigurno i učinkovito s mrežom, morate surađivati ​​s renomiranim instalaterom i ovlaštenim električarom.

PV-Ready razdjelna ploča

Kao što sigurno već znate, svaki dom ima električnu ploču s prekidačima, itd., koja distribuira električnu energiju iz mreže u različite dijelove vašeg doma i uređaje visoke snage. 

Ovisno o starosti vaše postojeće ploče i ožičenja, možda ćete morati kupiti pametnu električnu ploču koja može obraditi i distribuirati električnu energiju iz vašeg PV sustava i iz mreže. 

Pametni mjerač snage

Ovisno o tome kako vaš program neto mjerenja radi, vaš mjerač može doslovno raditi unatrag kada isporučujete električnu energiju iz svog mrežnog solarnog sustava natrag u mrežu. 

Ako imate tradicionalni mehanički mjerač snage, možda ga je potrebno zamijeniti. Mnoga će komunalna poduzeća besplatno (ili uz nominalnu naknadu) instalirati pametni mjerač električne energije kompatibilan s neto mjerenjem. 

Što je potrebno za solarni sustav izvan mreže od 5 kW?

Izvanmrežni i mrežni solarni sustavi od 5kW slični su, ali postoje ključne razlike. 

Neke komponente (kao što su solarni paneli) rade na isti način u oba sustava. Druge (poput pretvarača ) su slične, a neke komponente (solarna baterija ili prijenosna elektrana ) potrebne su za sustave izvan mreže i izborne za sustave povezane s mrežom.  

Ovdje su komponente koje smo opisali iznad i koje rade identično u oba tipa sustava od 5 KW.

• Fotonaponski (PV) moduli (solarni paneli)
• Kabliranje i ožičenje
• Sustav za montažu solarnih panela

Ispod su jedinstvene komponente solarnog sustava izvan mreže od 5 kW i kratak opis kako se zajedničke komponente razlikuju od rješenja vezanog na mrežu.

Inverter

U svakom fotonaponskom (solarnom) sustavu, PV moduli (obično solarni paneli) hvataju sunčevu energiju i pretvaraju je u istosmjernu električnu energiju. Inverter je potreban za pretvaranje istosmjerne struje u korisnu izmjeničnu struju (u kućanstvu).

Iako obavljaju sličnu funkciju, izmjenjivači izvan mreže imaju mnogo manje ograničenja i zahtjeva nego izmjenjivači povezani s mrežom (GTI). Budući da su izvanmrežni sustavi, po definiciji, neovisni o postojećoj električnoj infrastrukturi, ne postoji rizik da električna energija koju obradi pretvarač ošteti mrežu.

Rekavši to, ne želite štedjeti na pretvaraču. Sastavni je dio bilo kojeg solarnog sustava izvan mreže, a iz razloga sigurnosti i učinkovitosti, želite da izmjenična struja koju obrađuje i dovodi u vaš dom bude “čista”.

Inverteri se mogu kupiti kao zasebne komponente ili kao dio sveobuhvatnih rješenja kao što je EcoFlow’s Smart Home Ecosystem .

Važna napomena: Jedna od najvažnijih razlika između solarnih sustava povezanih s mrežom i solarnih sustava izvan mreže je ta da se u potpunosti oslanjate na AC izlaz (kW), kapacitet pohrane (kWh) i izlaz solarnih panela vašeg izvanmrežnog sustava . 

Pet kilovata (5kW) je značajna razina istodobne AC izlazne snage. 

Čak i robusna rješenja solarne energije izvan mreže, kao što su EcoFlow Power Kits, mogu isporučiti samo 3,6 kW radne snage istovremeno, a DELTA 2 Max nudi 2400 W (Surge 4800 W) ukupne AC izlazne snage.

Samo 2 x DELTA Pro ulančana zajedno s čvorištem dvostrukog napona mogu dati više od 5 kW radne električne energije (7,2 kW/14,4 kW udarne snage s X-Boostom).

Ako želite postići energetsku neovisnost, razmislite treba li vam doista 5kW AC izlaza. Zbrojite ukupnu početnu i radnu snagu svih uređaja i HVAC sustava koje želite pokrenuti istovremeno. Ako je ukupna snaga jednaka ili veća od 5 kW radne snage, ekosustav pametne kuće mogao bi biti pravo rješenje za vas.

Također imate opciju da napajate samo dio svojeg doma izvan mreže — kao što su bitni uređaji tijekom nestanka struje ili tijekom vršnih sati kako biste uštedjeli na računu za struju.

U svakom slučaju, sljedeća komponenta bitna je za solarne sustave izvan mreže. 

Solarna baterija

Solarne baterije su izborne u sustavima povezanim s mrežom radi dodatne energetske sigurnosti. Ali u fotonaponskom sustavu izvan mreže solarna baterija je neophodna. Solarna energija je isprekidana. Ako ne skladištite dovoljno električne energije da preživite noć — kada solarni paneli ne proizvode energiju — svjetla će vam se ugasiti.

Kapacitet pohrane

Kapacitet pohrane je barem jednako ključan kao AC izlaz u sustavima izvan mreže. Izračunajte snagu svoje solarne ploče kako biste bili sigurni da imate dovoljan kapacitet za proizvodnju električne energije. Zapamtite da solarni panel rijetko generira svoju ukupnu nazivnu izlaznu snagu u stvarnim uvjetima.

Nakon što to učinite, izračunajte koliki vam je kapacitet pohrane potreban. Kapacitet skladištenja obično se mjeri u amper-satima (Ah), vat-satima (Wh) ili kilovat-satima (kWh).

Na primjer, EcoFlow solarni generatori i druga rješenja za napajanje izvan mreže mjere kapacitet u vat-satima (Wh) ili kilovat-satima (kWh). DELTA serija prijenosnih elektrana nudi proširivi kapacitet pohrane dodavanjem dodatnih baterija. 

Smart Control Kit s 2 x DELTA Pros i Smart Extra baterijama može se proširiti na 25kWh kapaciteta pohrane električne energije. 

Kemija baterija

Razumijevanje osnova kemije solarnih baterija ključno je za određivanje koji je izvanmrežni solarni sustav od 5 kW pravi za vas. Pet kemijskih sastava baterija koji se najčešće nalaze u stambenim solarnim sustavima su:

• Olovna kiselina
• Nikal-kadmij (NiCd/NiCad)
• Litij-ion (Li-ion)
  • nikal mangan kobalt (NMC) 
  • Litij željezo fosfat (LFP/LiFePO4)

Kemijski sastavi olovnih baterija i nikal-kadmijevih baterija potječu iz 1800-ih i veći dio 20. stoljeća bile su jedine mogućnosti punjivih baterija koje su bile dostupne potrošačima. 

Iako se često nalaze u starijim stambenim solarnim sustavima, olovne kiseline i NiCd baterije rijetko se koriste u modernim. Litij-ionske baterije postale su izbor za većinu uređaja koji se napajaju punjivim baterijama – od pametnih telefona do električnih vozila (EV).

Olovne baterije možda su i dalje najjeftinija opcija, ali ni one ni NiCd ne mogu se natjecati s performansama i dugovječnošću litij-ionskih baterija.

Nikal mangan kobalt (NMC) i litij željezo fosfat (LFP/LiFePO4) noviji su podskup kemijskih sastava litij-ionskih baterija s brojnim prednostima u odnosu na tradicionalne litij-ionske baterije.  

Konkretno, kemijski sastav baterija LiFePO4 (LFP) doživio je brze inovacije i usvajanje posljednjih godina — čak i u zahtjevnim aplikacijama poput električnih vozila.

Gotovo sva EcoFlow izvanmrežna rješenja za napajanje sada imaju LFP/LiFePO4 baterije koje nude brojne prednosti u odnosu na starije opcije. Primarne prednosti uključuju:

• Životni ciklus od 3000 punih punjenja/pražnjenja bez osjetno smanjenih performansi. To je do 10 godina svakodnevne upotrebe prije nego što ćete vjerojatno shvatiti da se kapacitet pohrane LFP baterije smanjio (na +/-80%). Smanjeni kapacitet pohrane ne znači da prijenosna električna stanica neće raditi. Samo ćete ga morati češće puniti.
  
  Za razliku od drugih kemijskih sastava baterija (kao što je olovna kiselina), kronološko vrijeme praktički nema utjecaja na životni vijek LFP baterije. Životni vijek najbolji je način da odredite koliko će trajati LiFePO4 ili druga Li-ion baterija prije nego što je bude potrebno zamijeniti.

• Brže vrijeme punjenja: Do 6x brže punjenje pomoću solarne energije, AC, DC ili USB-C. Neke prijenosne elektrane, poput DELTA 2 Max, čak omogućuju višestruko punjenje i punjenje od 0-80% u samo 43 minute.
• Širok raspon punjenja/radnih temperatura
• Tihi rad poput šapata
• Lagan, kompaktan i izdržljiv

Solarni regulator punjenja

Solarni regulatori punjenja još su jedna bitna komponenta izvanmrežnih PV električnih rješenja i obično dolaze u jednoj od dvije vrste: MPPT i PWM .

Solarni regulator punjenja regulira istosmjernu struju koja putuje od solarnih ploča do prijenosne elektrane ili druge ravnoteže sustava. Sprječava prekomjerno punjenje solarnih baterija i strujne udare koji mogu znatno skratiti njihov vijek trajanja — a u nekim scenarijima može biti čak i opasno.

Poput pretvarača, solarni regulator punjenja može biti samostalna komponenta ili dio sveobuhvatnog rješenja za napajanje izvan mreže poput EcoFlowovih prijenosnih elektrana.

Za sustav od 5 kW, MPPT (Maximum Power Point Tracking) regulator punjenja se toplo preporučuje umjesto PWM (Pulse Width Modulation). MPPT kontroleri punjenja daleko su učinkovitiji u podršci velikim nizovima solarnih panela potrebnih za generiranje 5kW električne energije. 

Sustav upravljanja baterijom

Napredni sustav upravljanja baterijama (BMS) optimizira performanse — i produljuje životni ciklus — LifePO4 (LFP) solarnih baterija. 

Solarni energetski sustav izvan mreže od 5 kW ima značajnu cijenu. Napredni BMS poput onog u prijenosnim elektranama tvrtke EcoFlow pomaže u povećanju vašeg povrata ulaganja i postizanju povrata solarne energije ranije u životnom ciklusu vašeg sustava.

Nakon što dosegnete povrat solarne energije, sav novac koji uštedite na računima za struju ostaje u vašem džepu! 

Napredni BMS vrijedan je dodatak svakom solarnom sustavu napajanja izvan mreže.  

Često postavljana pitanja

Koliko panela je potrebno za solarni sustav od 5kW?

Izračunavanje koliko vam je solarnih panela potrebno za proizvodnju 5kW električne energije po satu nije lak podvig. Započnite traženjem prosječnih dnevnih vršnih sati sunca na vašoj lokaciji. Koristeći EcoFlow čvrsti solarni panel od 400 W kao primjer, pretpostavimo da će svaki panel proizvesti 75% svoje nazivne snage u vatima za svaki sat vršne sunčeve svjetlosti (300 W).

 Ako vaša lokacija u prosjeku prima 6 sati vršne sunčeve svjetlosti, bilo bi vam potrebno oko 17 fotonaponskih panela za generiranje 5kW kada su izloženi izravnom suncu. Zapamtite — niti jedan solarni sustav neće proizvesti 5kW 24 sata dnevno. Ako trošite 5 kWh električne energije svaki sat tijekom dana i noći, mora da živite u prilično velikoj kući. To bi bilo 120 kWh — oko 12 puta više od dnevne potrošnje električne energije prosječnog američkog kućanstva.

Koliko energije treba proizvesti solarni sustav od 5 kW?

Izraz solarni sustav od 5kW donekle dovodi u zabludu. Pokazuje da sustav može isporučiti 5kW postojanog izmjeničnog izlaza. Međutim, za sustav izvan mreže, ne pokazuje koliko dugo može osigurati tu razinu proizvodnje ili koliko energije vaši solarni paneli moraju proizvesti da bi zadovoljili potrebe potrošnje električne energije u vašem kućanstvu.

Ako vam je potreban izvanmrežni solarni energetski sustav koji može proizvesti 5kW izmjenične struje, morate odrediti sljedeće:
prijenosnu elektranu ili drugu ravnotežu maksimalnog izmjeničnog izlaza sustava.
Ukupna potrošnja električne energije (kWh) po danu
Koliko vam je solarnih panela i solarnih baterija potrebno da zadovoljite svoje ukupne potrebe za proizvodnjom i skladištenjem električne energije?

Završne misli

Pet kilovata AC izlaza je značajna količina električne energije. 

Ako živite u području gdje je električna energija iz mreže pouzdana, sustav solarne energije na mreži vjerojatno je vaš najbolji izbor. Sustav povezan s mrežom može koristiti snagu vašeg komunalnog poduzeća kada vaša PV proizvodnja električne energije opadne.

Ako živite negdje gdje su zastarjela infrastruktura, udaljena lokacija ili ekstremni vremenski uvjeti električnu mrežu učinili nepouzdanom (ili uopće ne postoji), EcoFlow’s Smart Home Ecosystem je održivo rješenje. Sposoban je za 7.200 W (naponski 14.400) AC izlaza i proširiv je na 25 kWh pohrane.

Bilo da se odlučite za mrežno ili izvanmrežno, državne porezne olakšice i poticaji mogu značajno nadoknaditi troškove prelaska na solarnu energiju.

Pažljivo odvagnite ukupnu dnevnu potrošnju električne energije u vašem domu kako biste utvrdili koja vam opcija najbolje odgovara.