Nola kalkulatu zure saretik kanpoko sistema txikiarentzako konfigurazio egokia?

Inoiz pentsatu al duzu mendiko etxola, arrantza-ontzi edo autokarabana batean zure eguzki-energia sistema erabiltzea sare publikoarekiko menpekotasunetik askatzeko?

Izan ere, hau ez da ingeniariek bakarrik egin dezaketen zerbait. Urrats eta formula gako batzuk menperatzen badituzu, zure saretik kanpoko sistema fotovoltaiko txikiarentzako konfigurazio egokia kalkula dezakezu.

Sare elektrikotik kanpoko eguzki-sistemak sare publikoaren menpe ez dagoen sistema independente bat adierazten du, baizik eta energia fotovoltaikoaren sorkuntzan eta bateriaren biltegiratzean oinarritzen dena elektrizitate-beharrak asetzeko. Aproposa da mendigune urrunetan, uharteetan, artzain-eskualdeetan, autokarabanetan, arrantza-ontzietan eta sare elektriko ezegonkorra duten beste leku batzuetan erabiltzeko.

Jarraian, beharrezko konfigurazioa kalkulatzeko lau urratsetan gidatuko zaitugu.

1. urratsa: Zehaztu modulu fotovoltaikoaren potentzia

Panel fotovoltaikoen (eguzki-panelen) potentziak zehazten du zenbat elektrizitate sor dezakeen zure sistemak.

Kalkuluaren oinarrizko ikuspegia hau da: lehenik eta behin, eguneroko elektrizitate-eskaria zehaztu, eta gero tokiko klima-baldintzekin konbinatu (batez ere eguzki-argiaren iraupena) panel fotovoltaikoen potentzia osoa zehazteko.

Formula:

Moduluaren potentzia = (Eguneko elektrizitate-eskaria × Egun lainotsu jarraituaren soberakin-faktorea) ÷ (Tokiko batez besteko eguzki-ordu kopurua × Sistemaren eraginkortasuna)

* Eguneko elektrizitate-kontsumoa: Hau kalkulatzeko, gailu guztien potentzia nominala biderkatu daiteke haien erabilera-denborarekin.

Adibidez, LED argiak 10W × 5 ordu = 50Wh, hozkailua 60W × 24 ordu = 1440Wh.

* Egun lainotsu jarraituen soberakin faktorea: Egun lainotsu jarraietan energia-sorkuntza nahikorik ez izatea kontuan hartzeko, faktore hau normalean 1.1 eta 1.3 artean ezartzen da.

* Tokiko batez besteko eguzki-orduak eguneko: Hau tokiko datu meteorologikoetatik lor daiteke. Adibidez, Pekinek batez beste 4 orduko eguzki-argia du egunean, eta Hainanek, berriz, 5 ordu baino gehiago izan ditzake.

* Sistemaren eraginkortasuna: Kableen galerak, kontrolatzailearen eraginkortasuna, inbertsorearen galerak eta abar hartzen ditu kontuan, eta normalean 0.75 eta 0.8 artean ezartzen da.

Adibidez:

Demagun zure eguneroko elektrizitate-kontsumoa 3,000 Wh dela, tokiko batez besteko eguzki-orduak 4.5 ordu dira, sistemaren eraginkortasuna 0.78 da eta etengabeko euri-egunetako koefizientea 1.2 da:

Moduluaren potentzia = (3,000 × 1.2) ÷ (4.5 × 0.78) ≈ 1,026 W

Horrek esan nahi du gutxi gorabehera 1 kW-ko potentzia osoa duten panel fotovoltaikoak instalatu behar dituzula, adibidez, 250 W-ko lau modulu.

2. urratsa: Zehaztu saretik kanpoko inbertsorearen potentzia

Inbertsoreak panel fotovoltaikoetatik edo baterietatik datorren korronte zuzena (DC) korronte alterno (AC) bihurtzen du etxetresna elektriko arruntek erabiltzeko.

Bere potentzia nahikoa izan behar da zure berehalako potentzia-eskari maximoa asetzeko, batez ere karga induktiboen (motorrez bultzatutako ekipoen) irteerako korrontea kontuan hartuta.

Formula:

Inbertsorearen potentzia = (Karga erresistentearen potentzia osoa + Karga induktiboaren potentzia osoa × 5) × Marjina faktorea ÷ Potentzia faktorea

* Karga erresistenteak: bonbillak, teontzi elektrikoak eta labeak bezalako gailu erresistenteak.

* Karga induktiboak: Motorrak edo konpresoreak dituzten ekipoak, hala nola hozkailuak, ur-ponpak, aire girotuak, etab. Abiaraztean berehalako potentzia potentzia nominalaren 5-7 aldiz handiagoa izan daiteke.

* Segurtasun faktorea: Normalean 1.2–1.5ean ezartzen da marjina bat bermatzeko.

* Potentzia faktorea: Normalean 0.8–0.9 artean ezartzen da.

Adibidea:

Demagun 200W-ko lanpara bat (karga erresistentea), 100W-ko hozkailu bat (karga induktiboa), 1.3ko marjina-faktorea eta 0.85eko potentzia-faktorea dituzula:

Inbertsorearen potentzia = (200 + 100 × 5) × 1.3 ÷ 0.85

≈ (200 + 500) × 1.3 ÷ 0.85

≈ 700 × 1.3 ÷ 0.85

≈ 1070 W

Gutxienez 1.1 kW-ko potentzia duen inbertsore bat beharko duzu, eta egonkortasun handiagoa lortzeko 1.5 kW-ko modelo bat aukeratzea gomendatzen da.

3. urratsa: Bateriaren edukiera zehaztu

Bateria saretik kanpoko sistemaren "energia biltegiratzea" da, eta gauez edo egun lainotsuetan erabiltzen den elektrizitatea batez ere bertatik dator. Edukiera etengabeko energia hornidura behar duzun egun kopuruaren eta eguneroko elektrizitate kontsumoaren araberakoa da.

Formula:

Bateriaren edukiera (Ah) = (Eguneko elektrizitate-kontsumoa × Egun lainotsuetan energia-hornidura egun kopurua) ÷ (Deskargatze-sakonera × Karga/deskargatze-eraginkortasuna × Bateriaren tentsioa)

* Deskargaren sakonera (DOD): Berun-azido baterien kasuan, 0.5–0.6ko DOD bat gomendatzen da; litiozko baterien kasuan, 0.8–0.9ko DOD onargarria da.

* Karga/deskarga eraginkortasuna: Normalean 0.85–0.9 artean ezarrita.

* Baterien bankuaren tentsioa: Ohiko tentsioen artean 12V, 24V eta 48V daude; potentzia-behar handiagoetarako tentsio altuagoak gomendatzen dira.

Adibidea:

Demagun egunero 3000Wh erabiltzen dituzula eta 2 egunetarako energia izan nahi duzula eguraldi lainotsuarekin, 48V-ko litiozko bateria bat erabiliz (DOD=0.9, eraginkortasuna=0.9):

Bateriaren edukiera = (3000 × 2) ÷ (0.9 × 0.9 × 48)

≈ 6000 ÷ 38.88

≈ 154 Ah

48V-ko 154Ah-ko (gutxi gorabehera 7.4 kWh) bateria pakete bat beharko zenuke.

4. urratsa: Kontrolatzailearen zehaztapenak zehaztu

Kontrolatzaile fotovoltaikoak modulu fotovoltaikoetatik bateriarainoko kargatze-prozesua erregulatzen du.

Bere zehaztapenak batez ere sarrerako korronte maximoaren araberakoak dira, formula honen bidez kalkulatua:

Formula:

Kontrolatzailearen sarrera-korrontea = Modulu fotovoltaikoen potentzia maximoa ÷ Bateriaren tentsioa

Adibidez, zure panel fotovoltaikoek 1000W-ko potentzia osoa badute eta bateriaren tentsioa 48V bada:

Kontrolatzailearen sarrerako korrontea = 1000 ÷ 48 ≈ 20.8A

Beraz, 21A baino sarrera-korronte handiagoa duen kontrolatzaile bat aukeratu behar duzu, normalean MPPT motakoa (eraginkortasun handiagoa, egun lainotsuetan abantailagarriagoa).

Aholku praktikoak

1. Utzi tarte bat: Ekipamenduaren iraupena eta funtzionamendu-egonkortasuna erredundantzia-diseinu egokiaren araberakoak dira; ez finkatu parametroak modu zurrunegian.
2. MPPT PWM baino hobea da: MPPT kontrolagailuak zertxobait garestiagoak diren arren, energia sortzeko eraginkortasun handiagoa eskaintzen dute, batez ere argiztapen-baldintza ezegonkorretan.
3. Lehentasuna eman litio-ioizko bateriei: trinkoak, arinak eta deskarga sakonak egiteko gai dira, epe luzerako kostuen aurrezpena eskainiz.
4. Etorkizuneko hedapena planifikatu: Etorkizunean etxetresna elektriko gehiago gehitzea aurreikusten baduzu, ziurtatu interfazearen gaitasun nahikoa dagoela bai sistema fotovoltaikoarentzat bai baterientzat.

Sare elektrikotik kanpoko sistema fotovoltaiko txiki bat diseinatzearen muina konfigurazioa benetako beharren arabera zehatz-mehatz kalkulatzean datza, "panel eta bateria batzuk erosi" eta amaitzea baino.

Menderatu 4 formula hauek:

1. Modulu fotovoltaikoaren potentzia-formula
2. Inbertsorearen potentzia formula
3. Bateriaren edukiera formula
4. Kontrolatzailearen sarrerako korrontearen formula

Ondoren, saretik kanpoko sistema txiki baten konfigurazioa kalkula dezakezu, nahikoa eta egonkorra dena.

Lehen aldiz diseinatzean, % 10etik % 20ra bitarteko marjina gehigarria gehi dezakezu formularen emaitzetan oinarrituta, eguraldi aldaketak eta ekipamenduen hedapena kudeatzeko malgutasun handiagoa ahalbidetuz.