Fotonaponski paneli-kako odabrati i spojiti komponente

[jazavac]

Za pretvaranje Sun?eve energije u elektri?nu, osim fotonaponskih panela (FNP) trebamo i regulator punjenja, akumulator, te ponešto kablova i aluminijskih ili inox profila za nosa?.
Akumulator obi?no ve? imamo, iako je poželjno da bude neki od tzv. akumulatora sa dubokim ciklusom pražnjenja, neki ih nazivaju i solarni akumulatori, a ?esto su konstruirani kao gel akumulatori. O njima nebih duljio, dovoljno je re? da su klasi?ni starter akumulatori puno jeftiniji, kra?eg vijeka trajanja i podložni drasti?nom smanjenju trajanja ako se ?esto prazne preko 50% nazivnog kapaciteta. Duboko pražnjenje ih može nepovratno uništiti. Što se kapaciteta ti?e, sa energetskog stajališa - što više, to bolje, ve?a je autonomija trošenja odn. može pohraniti više el. energije. Kapacitet se ozna?ava sa Ah - ampersati. Npr, 100Ah zna?i da teoretski može davati 100A u trajanju 1 sata, ili 10A deset sati, ili 2A 50sati. U praksi, to ovisi o tipu akumulatora, temperaturi, starosti.
Najvažniji element je FNP. Ima ih raznih, primjerice monokristalinskih, polikristalinskih itd., uglavnom se razlikuju po vrsti poluvodi?a koji ?ine njihov glavni dio, te to utje?e i na njihov postotak iskoristivost po jedinici površine ali i na cijenu. Najvažnije karakteristike FNPa su njegova nazivna snaga u W (wat), izlazni napon u V (volt) (za 12 voltne sisteme obi?no daju oko 16-22V bez optere?enja) te struja kratkog spoja u A (Amper) - tj. najja?a struja punjenja koju taj panel može dati u idealnim uvijetima. Idealni uvijeti su da je nebo potpuno ?isto, Sunce okomito na površinu Zemlje, te FNP okomit na Sun?eve zrake. Jasno je da je to izuzetno teško posti?i i na krovu ku?e, a  kamoli na brodu koji je stalno u pokretu. FNP daje i puno manju stuju ako je na njega pala sjena ili dio sjene, kao i za obla?nog dana. U?inkovitost FNP tako?er pada i sa porastom temperature poluvodi?a, koji je tamne boje, ispod stakla te se  ljeti poprili?no zagrije. U praksi, na brodu je dobivena struja u odnosu na deklariranu manja za oko 50-70%, što treba uzeti u obzir prilikom dimenzioniranja sustava. Ako panele montiramo na mjesto gdje cijeli dan nema sjene, u?inkovitost im raste, pa možemo uzeti i nešto slabiji FNP, ali teško da možemo ra?unati sa smanjenjem u?inkvitosti manjom od 40%.
FNP obi?no ve? imaju svoj okvir od aluminija, koji se može iskoristiti za pri?vrš?enje na neku nosivu konstrukciju. Cijeli je panel debljine oko 3cm, i relativno su lagani, a staklo je antirefleksno i kaljeno, zna?i donekle mehani?ki otporno. Ve?ina proizvo?a?a tvrdi da traju oko 25 godina uz minimalno smanjenje snage tijekom godina. Osim opisanih, 'klasi?nih', imamo i saviltljive (objesimo ih preko buma, ograde i sl). polufleksibilne (prate donekle zakrivljenost palube, kabine i sl), ali su uglavnom manje u?inkoviti, skluplji i manje traju.
Regulator punjenja je tako?er važan. Bez njega bi akumulatori 'zakuhali' , ili se no?u ispraznili. Kod nabave je bitna ja?ina struje za koju je dimenzioniran, npr. 3A, 6A, 15A itd. Odabrat ?emo onaj ?ija je nazivna struja ja?a od struje kratkog spoja FNP sa kojima raspolažemo, ili namjeravamo raspolagati ako proširimo sistem. Regulatori se tako?er razlikuju po kvaliteti i cijeni. Jeftiniji samo prekidaju punjenje kad je baterija puna, oni bolji imaju signalizaciju stanja baterije, zaštite i sl, elektroniku koja prilago?ava struju i karakteristike punjenja tipu akumulatora koji je spojen, napunjenosti, temperaturi i td, više mogu?nosti i kombinacija spajanja razli?itih FNP i akumulatora isl. Regulatori su relativno malih dimenzija i lako ih je montirati.
Da bi složili jedan solarni sistem, moramo prvo odlu?iti gdje montirati FNP kao najglomazniji i najzahtijevniji dio sustava. Moramo razmisliti gdje nam najmanje smeta, a da ima što manje sjene i bolji kut Sunca u plovidbi i na mrtvom vezu. Kad smo to definirali, moramo odrediti snagu. FNP nije jeftin, ako nam energetske potrebe nisu velike, šteta je stavljati na barku preveliki panel. Ako pak imamo jaka trošila, a nema mjesta za potreban broj panela, upitno je dali ?emo se upustiti u to ili ?emo biti razo?arani nakon montaže. Kako to izra?unati? Prvo moramo znati koja trošila imamo, koliko ih sati koristimo u jednom danu, koje su ja?ine, koliko 'vuku' ampera. To doznamo na više na?ina: natpisna plo?ica trošila, npr. pumpe za tuš, wc, i sl piše 12V, 3A. Ako piše samo snaga u W npr. 120w onda struju izra?unamo po formuli I(A)=P(W)/U(V). Uz pretpostavku da imamo 12V instalaciju, to je 120W/12V=10A. ako nemamo nikakvih podataka, tada u strujni krug spojimo ampermetar i uklju?imo trošilo, te na instrumentu o?itamo struju. Tako za npr. Auto radio / CD player sam izmjerio da pri nekom normalnom nivou zvuka vu?e 0,75A, kod najglasnijeg podešenja ?ak 1,8A za CD i 1,4A za radioprijemnik. Drugi korak je da sjednemo i zapišemo koliko vremena dnevno koristimo pojedino trošilo. Tre?i korak je da za svako trošilo pomnožimo njegovu nazivnu struju (A) i vrijeme korištenja u satima. Dobivene rezultate zbrojimo i dobijemo našu dnevnu potrošnju u Ah. Primjer: sidreno svjetlo 5w, radi 10 sati, = 4,2Ah; radio 0,75Ax10h=7,5Ah; rasvjeta salona 60Wx3sata=15Ah; dubinomjer, ploter, ostali instrumenti sve zajedno 1A X 12h = 12Ah. Ako je to sve, onda imamo 38,7Ah. Pretpostavimo da nam je servisna baterija dubokog ciklusa 200Ah. ako je potpuno napunjena, trajat ?e nam oko 5 dana. Ako idemo samo na dvodnevni izlet, pa barka stoji na vezu 5 dana, treba nam: Utrošak je 2 dana x 38,7Ah = 77,4Ah. To nam FNP mora dati u 5 dana, dakle 15,5 Ah dnevno. Ako nam je vez / brod na Suncu oko 10h (ljeti), to zna?i da trebamo 1,55A svakih sat vremena. U idealnim uvijetima nam treba panel od oko 20w (1,55 x 12V). Rekli smo na po?etku da je stvarna u?inkovitost manja za oko 60-70%, dio struje gubimo u kablovima, regulatoru, pretvorbi iz elektri?ne u kemijsku u akumulatoru i td. Dodajmo još pokoji obla?ni dan, pa bi u ovom slu?aju u praksi uzeli panel ili više njih od ukupno oko 50-60W. Ako idemo na višednevno krstarenje, a nemamo drugih izvora struje (agregat, alternator pogonskog stroja, vanjsko napajanje) ra?unica se drasti?no mjenja jer moramo generirati 38,7 Ah dnevno, zna?i da nam FNP mora biti od oko 90-100W, i još nam ostaje rezerva za 4 dana u bateriji ako je obla?no ili uklju?imo povremeno još koje trošilo. Ili smanjimo potrošnju
Ako imamo panele ukupne snage 100W, najja?a generirana struja je oko 8,4A, iako podatak o struji kratkog spoja mora biti naveden na natpisnoj plo?ici. U ovom slu?aju biramo regulator punjenja koji je najbliži ali ja?i od ukupne maksimalno mogu?e struje.
Kad smo sve kupili i montirali, moramo spojiti. Treba koristiti bakrene ili pokositrene kablove, dovoljne debljine da izbjegnemo pad napona na kablovima, te pokušati skratiti udaljenost me?u komponentama koliko god je to mogu?e. Za panele do 60-80W i duljinu instalacije do 6-8 m dovoljno je koristiti vodi? presjeka 2,5mm2. Za ja?e struje i ve?e duljine treba ra?unom provjeriti koliki je pad napona, te ako treba koristiti kabel debljeg presjeka. Spaja se najprije akumulator sa regulatorom, po mogu?nosti ipak staviti rastalni osigura? u strujni krug, zatim se FNP (ako su ja?i) pokrije npr. ru?nikom, te spoji na regulator i makne ru?nik, da se sprije?i iskrenje prilikom spajanja kablova. Ne treba ni spominjati da treba paziti na polaritet ili slu?ajno napraviti kratki spoj sa kablovima koji su spojeni na akumulator.
Signalne LEdiode na regulatoru ?e odmah pokazati status punjenja, ovisno o vrsti regulatora koji smo odabrali. I na kraju ne zaboravite povremeno sa panela o?istiti pokoji pti?ji suvenir i pritom budite sretni da krave ne lete

[dag]

Uuu, hvala ti za ovaj iscrpni izvještaj/uputu. To ?e biti vrlo korisno.
Na jednom sam brodu vidio FNP kako visi na ogradici kada nije u funkciji, a kada jest ima jednu polugu koja ga zadrži u vodoravnom položaju tako da se podbo?i na rubnu letvu. ?inilo mi se dosta zgodnim rješenjem, ali naravno, onda stvarno radi samo tada kada je podignut.
Tvoje rješenje za smještaj panela je odli?no. Može li se stati na njega punom težinom? Ako slu?ajno staklo pukne, može li se zamijeniti?

[denister]

jako korisno i puno hvala na posve?enom vremenu za objašnjavanje, evo nek bude sticky....

[jazavac]

Uuu, hvala ti za ovaj iscrpni izvještaj/uputu. To ?e biti vrlo korisno.
Na jednom sam brodu vidio FNP kako visi na ogradici kada nije u funkciji, a kada jest ima jednu polugu koja ga zadrži u vodoravnom položaju tako da se podbo?i na rubnu letvu. ?inilo mi se dosta zgodnim rješenjem, ali naravno, onda stvarno radi samo tada kada je podignut.
Tvoje rješenje za smještaj panela je odli?no. Može li se stati na njega punom težinom? Ako slu?ajno staklo pukne, može li se zamijeniti?

Može biti u funkciji i kada visi, ako je sunce na toj strani, iako pod možda malo nepovoljnijem kutu. Ako je Sunce pod npr. 45° iznad horizonta, onda je isto kao i da je FNP horizontalan, samo je manja šansa da je sunce baš na toj srtani broda ili krme, ako je rije? o krmenoj ogradi. A kako se brod još okre?e smanjuje se ili pove?ava i horizontalni kut, ?ega nema ako je FNP horizontalan. Zapravo, FNP je u funkciji kad god je kabelima spojen na sustav i kad ima svjetla (?ak i po obla?nom danu 20w panel daje oko 0,1-0,2A. Neka je 7 dana obla?no, ipak ?e skupiti barem 5-10Ah, nije puno, ali se barem akumulator ne prazni, što je izuzetno štetno za klasi?ne startere, koliki na prolje?e do?u na brod i konstatiraju da im je bateriju 2-3 godine staru tokom zime ubilo samopražnjenje?). Po meni, idealna pozicija za montažu je kao na Bradinoj Tici, ali ako je brod manji ili lakši, ja?i vjetar može malo praviti problma prilikom pristajanja i sl. Motornjaci sa natkabinom su tu u odli?noj poziciji, imaju mjesta gore za instalaciju od 150-250w bez problema i da je cijeli dan na suncu, dok nama jarboli u nekom razdoblju rade sjenu. Zato je možda bolje imati više manjih nego jedan ve?i FNP...
Stati na staklo? mislim da bi puklo, relativno je tanko za takvu težinu. Mene je zapravo najviše strah tu?e (krupa, grad...). Posljednja mi je stukla pokaziva? smjera vjetra na jarbolu. U dokumentaciji panela negdje piše koliko optere?enje može izdržati staklo, koliko velika zrna tu?e, ja?inu vjetra ako je okomito na vjetar...ako to iskopam, šaljem...
Ako pukne, mislim da se nemože zamijeniti bez rastavljanja okvira, a mislim da bi to mogao biti problem. Ali ako pukne, vjerojatno je da ?e oštetiti poluvodi?. Ako kojim slu?ajem preživi, možda se može pokušati pažljivo odstraniti slomljene komade, te kod staklara uzeti antirefleksno stasklo dimenzija vanjskih mjera okvira i zalijepiti ga sikafleksom odozgo na okvir.