Fotowolaika off-grid

Fotowoltaika off-grid ? Dla kogo, jakie ma zalety i wady?

Off-grid to tak naprawdę własna niezależna elektrownia (nie podłączona do sieci energetycznej). 

Instalacja off-grid mimo iż droższa w budowie to decyduje się na nią coraz więcej osób. Za wyborem takiej instalacji przemawia najbardziej możliwość bezprzerwowego zasilania całego domu nawet w przypadku braku prądu w sieci energetycznej co w przypadku instalacji on-grid (podłączonej do sieci) już nie będzie możliwe ponieważ falownik wyłącza się ze względów bezpieczeństwa, najzywaczajniej falownik nie może wtedy oddawać prądu do sieci jeżeli ta jest wyłączona bo np. trwają prace remontowe. Drugim coraz częściej występującym problemem jest napięcie w sieci energetycznej, które podczas słonecznego dnia osiąga nawet 253V co powoduje problemy z oddawaneim prądu do sieci, a ponadto urządzenia zasilanie wyższym napięciem szybciej się zużywają

W instalacji off-grid nie oddajemy nadwyżki prądu do sieci, a magazynujemy go w akumulatorach. Falownik off-grid możemy podłączyć również do sieci energetycznej jednak nie będzie on oddawał nadmiaru do sieci, a jedynie w przypadku braku słońca i rozładowanego magazynu pobierze różnicę z sieci. Napięcie wyjściowe falownika off-grid przy pracy z paneli lub baterii utrzymuje się na stałym poziomie w okolicach 230V (wykres napięcia sieciowego i wyjściowego z falownika poniżej):

Instalacja off-grid to również świetne rozwiązanie tam gdzie nie mamy dostępu do sieci energetycznej. Idealnie sprawdza się na działkach, przyczepach kempingowych czy łodziach.

Magazyn energii. Jaki typ akumulatorów wybrać? Jaka pojemność magazynu?

Magazyn energii to nic innego jak bateria akumulatorów, za pomocą których magazynujemy prąd wyprodukowany z paneli podczas słonecznego dnia. Energia zmagazynowana w akumulatorach użyta zostaje później do zasilania budynku gdy panele przestają produkować prąd. Odpowiednio dobrana pojemność magazynu powinna wystarczyć na bezprzerwowe zasilanie domu przez minimum 1 dzień.

Rodzaj użytych akumulatorów do budowy magazynu jest ściśle związany z charakterystyką pracy magazynu i tak dla przykładu:

- akumulatory kwasowe, mimo iż najtańsze nie polecamy stosowania ich w magazynach energii ze względu na obsługę (sprawdzanie poziomu elektrolitu) oraz wymagane okresowe odsiarczanie, są też najmniej trwałe

- akumulatory AGM, żelowe, te odpowiednio wykorzystywane - czyli ładowane i rozładowywane w niepełnym zakresie będą trwałe i zużycie roczne takich akumulatorów nie powinno przekroczyć 5%, ograniczeniem będzie użycie tylko części ich nominalnej pojemności i możliwości prądowe (zarówno w zakresie ładowania jak i rozładowywania)

- akumulatory Li-ion, najczęściej kupowane jako pakiety z samochodów elektrycznych są dobrym materiałem na magazyn energii jednak musi być on zbudowany przez fachowca, dodatkowo zabezpieczony BMS-em, który odpowiednio skonifugorowany będzie czuwał nad ogniwami nie dopuszczając do ich przeładowania lub nadmiernego rozładowania, akumulatory te naszym zdaniem jednak nie należą do bezpiecznych, a kupione z nieznanego źródła mogą przysporzyć więcej szkód niż pożytku

- akumulatory LiFePO4, te szczególnie polecamy do budowy magazynów energii ze względu na bezpieczeństwo użytkowania, wysoką wydajność prądową, możliwość ładowania wysokimi prądami, a co więcej akumulatory te mają bardzo wysoką sprawność (prawie 100%) co oznacza, że możemy pobrać z akumulatora taką samą ilość energii jaka została do niego "wtłoczona"

LiFePO4 - samodzielna budowa magazynu energii

Patrząc na powyższe zalety i wady najczęściej wybieranym przez Klientów typem magazynu jest LiFePO4, który zapewnia odpowienią wydajność, liczbę cykli pracy sięgającą 6000, a co najważniejsze bezpieczeństwo pożarowe (nawet uszkodzone mechanicznie ogniwo nie zapala się gwałtownym ogniem jak Li-ion).

Na rynku występują gotowe magazyny energii zbudowane z ogniw LiFePO4 posiadające już wbudowany BMS jednak nadal są to drogie rozwiązania gdzie za 1kW mocy trzeba często zapłacić nawet 3000zł. Alternatywą jest budowa magazynu energii na ogniwach LiFePO4 gdzie mamy możliwość budowy magazynu o dowolnym napięciu, jedno ogniwo ma 3,2V i tak potrzebujemy 4szt aby zbudować magazyn o napięciu 12V, 8szt dla magazynu 24V itd.

Aby magazyn był bezpieczny w użytkowaniu musi być odpowiednio zbudowany, a parametry pracy powinny być odpowiednio dobrane do ich pojemności i napięcia magazynu i tak:

- przed budową magazynu warto sprawdzić każde ogniwo z osobna względem pojemności, upływności

- do budowy magazynu należy użyć BMS (battery managment system), jest to specjalnie zaprojektowany układ elektroniczny, który ma za zadanie czuwać nad parametrami pracy magazynu, odpowiednio skonfigurowany nie dopuści do przeładowania, nadmiernego rozładowania, przegrzania lub ładowania w ujemnych temperaturach itp. Dobry BMS powinien posiadać wbudowany balanser, bluetooth umożliwiający kontrolę pracy magazynu, możliwość podłączenia mat grzewczych, możliwość kontroli temperatury z zabezpieczeniami przed przegrzaniem i ładowaniem w ujemnej temperaturze, a także insterfejs komunikacyjny

Jakie ustawienia ładowania BMS i falownika dla LiFePO4?

Nominalne napęcie ogniwa LiFePO4 to 3,2V, zalecany przez producentów zakres pracy to 2,5V do 3,65V jednak my zalecamy pracę ogniw w zakresie 3V do 3,45V co zdecydowanie wydłuży żywotność, a rozładowanie poniżej i ładowanie powyżej podanych przez nas napięć może pozwolić na dodatkowe co najwyżej kilka procent energii kosztem żywotności magazynu, a przecież chcemy żeby służył nam jak najdlużej

Napięcia jakie stosujemy w wykonanych przez nas instalacjach na przykładzie magazynu o nominalnym napięciu 51,2V i pojemności 280Ah (16szt ogniw LFK280K marki EVE) i BMS firmy JK (uważamy te BMS za najepsze jakie mieliśmy w ręku):

BMS: 

-napięcie OVP: 3,65V

-napięcie UVP: 2,5V

-maksymalny prąd ładowania 280A (1C)

-maksymalny prąd rozładowaia 280A (1C)

-start balance VOLTAGE: 3,45V

Inverter:

-napięcie ładowania BULK: 55,2V (3,45V na ogniwo)

-napięcie ładowania FLOAT: 54,4V (3,4V na ogniwo)

-napięcie przełączenia na tryb GRID: 48V (3,0V na ogniwo)

-napięcie przełączenia na tryb BATERI: 54V (3,375V na ogniwo)

Podane przez nas napięcia pracy wynikają z doświadczenia, obserwacji i pomiarów pracy zbudowanych magazynów energii jednak nie są to bezwzględne wytyczne.

Bardzo istotne jest aby parametry pracy invertera były w granicach pracy BMS ponieważ w przypadku odcięcia ładowania przez BMS może dojść do uszkodzenia ładowarki MPPT w inverterze.

Żeby jednak nie było zbyt kolorowo to akumulatory LiFePO4 też mają swoje ograniczenia i do największych wad tych akumulatorów należy:

- maksymalny prąd rozładowania co jest bardzo istotne przy doborze mocy invertera i pojemności akumulatora (nie zaleca się również stosowania tego typu akumulatorów jako rozruchowe ze względu właśnie na te ograniczenie)

- brak możliwości ładowania w temperaturze poniżej 0 stopni Celsjusza (w tym przypadku z pomocą może przyjść BMS z matami grzewczymi)

Nasza firma specjalizuje się w instalacjach typu off-grid.

Masz pytania, uwagi odnośnie akrtykułu? Chcesz uzyskać wycenę instalacji? Napisz lub zadzwoń, a nasi fachowcy pomogą, doradza i chętnie udzielą odpowiedzi nawet na najtrudniejsze pytania związane z magazynami energii oraz instalacjami off-grid.