Baterie słoneczne - systemy solarne

Najpowszechniejszym zastosowaniem baterii słonecznych jest zasilanie miejsc z brakiem lub z ograniczonym dostępem do energii elektrycznej. Dlatego też znalazły one swoje zastosowanie:

  • w domkach letniskowych,
  • na rybach,
  • na kempingach,
  • na biwakach,
  • na jachtach,
  • na przyczepach kempingowych,
  • na pojazdach karawaningowych,
  • przy oświetleniu reklam,
  • przy oświetleniu przejść dla pieszych,
  • do zasilania pomp w oczkach wodnych,
  • do zasilenia oświetlenia przeszkodowego,
  • do zasilania bezprzewodowych kamer przemysłowych,
  • i w wielu innych miejscach.

Baterie słoneczne na domku letniskowym w głuszyBaterie słoneczne na wyprawie - jedyna szansa na prąd na odludziuBaterie słoneczne na łodzi

Są to tzw systemy wyspowe (ang. offgrid) powszechnie stosowane w małych instalacjach fotowoltaicznych. Większe systemy wyspowe stosuje się do:

  • oświetlenia bilboardów,
  • zasilania hal magazynowych,
  • w systemach zasilania przepompowni,
  • w zasilaniu oświetleń przeszkodowych,
  • w systemach zasilania awaryjnego.

O ile systemy wyspowe są powszechne o tyle największe budowane systemy fotowoltaiczne nastawione są na produkcję i sprzedaż energii do sieci. Z racji połączenia ich z krajową siecią energetyczną tego typu instalacje nazywamy sieciowymi (ang. ongrid). Są one wykorzystywane to budowy tzw. farm słonecznych na całym świecie.

Dobór małego systemu fotowoltaicznego w telegraficznym skrócie...

Prawidłowy dobór baterii słonecznych nie może się opierać jedynie na zsumowaniu mocy odbiorników i zakupie panelu słonecznego o wyliczonej mocy.

Odpowiednie napięcie

Większość baterii słonecznych posiada napięcie znamionowe 12V. Panele o większych napięciach występują zazwyczaj w panelach o mocy powyżej 100W co wynika po prostu z ich konstrukcji - z drugiej strony, przy stałej mocy, podwyższenie napięcia pracy powoduje obniżenie natężenia prądu czyli pozwala stosować mniejsze przekroje przewodników (kabli, złącz).

Z punktu widzenia ekonomii i minimalizacji strat energii optymalne jest stosowanie odbiorników o napięciu stałym 12V (DC - prąd stały). Straty wynikają z faktu, że każda transformacja energii (np. ładowanie akumulatora, zamiana z prądu stałego na przemienny i odwrotnie, zmiana poziomu napięcia) pociąga za sobą określone straty energii na samo wykonanie tego procesu. Określając wielkość tych strat mówimy o sprawności urządzeń, która oznacza po prostu jaka część energii dostarczonej na wejście urządzenia będzie dostępna na jego wyjściu.

Osoby, które z dowolnych przyczyn potrzebują zasilania prądem przemiennym o napięciu 230V (AC) muszą dołączyć do zestawu fotowoltaicznego przetwornicę, która zamienia napięcie stałe 12V lub 24V na przemienne stosowane do zasilania odbiorników domowych.

Moc odbiorników

Najlepsze efekty przy zastosowaniu paneli fotowoltaicznych uzyskuje się stosując rozwiązania energooszczędne. Przykładowo, do oświetlenia pomieszczeń najlepiej zastosować diodowe żarówki LED. Nie osiągają one jeszcze tak dużych jasności jak standardowe żarówki żarnikowe czy halogenowe, jednak zużywają znacznie mniej energii. Dla przykładu żarówka LED o mocy elektrycznej 3W (co oznacza przy napięciu 12V prądu stałego pobór prądu 0,25A) świeci z mocą świetlną porównywalną do 30÷35W żarówki halogenowej. Łatwo więc zrozumieć, że zastosowanie LED'ów w miejsce tradycyjnych żarówek, znacząco zmniejsza pobór prądu i tym samym wydłuża możliwość korzystania z energii pobranej ze słońca i zgromadzonej w domowym zestawie akumulatorów.

Poza tym żywotność żarówki LED przy odpowiednim zasilaniu jest wielokrotnie wyższa od żywotności tradycyjnej żarówki, a w odróżnieniu od świetlówek (tych podłużnych, ale także tzw. żarówek energooszczędnych będących w rzeczywistości ich modyfikacją umożliwiającą powszechne stosowanie) nie występuje w LED'ach wysoki prąd rozruchowy, który wyklucza świetlówki ze stosowania w miejscach, gdzie następuje częste wyłączanie i włącznie oświetlenia. LEDy nadają się do stosowania w każdym miejscu - zarówno tam gdzie światło jest potrzebne w trybie ciągłym (oświetlenie przejść dla pieszych) jak i w miejscach gdzie następuje częste włączanie i wyłączanie światła (reflektory sprzężone z czujkami ruchu, klatki schodowe etc).

Niezależnie czy wybierzemy rozwiązania energooszczędne czy inne, to określenie mocy naszych odbiorników jest kolejnym krokiem, który należy wykonać aby prawidłowo dobrać panele słoneczne do naszych potrzeb.

Dobowe zapotrzebowanie

To ile czasu dziennie korzystamy z danego odbiornika znacząco wpływa na wielkość baterii słonecznej którą należy zastosować. Jeśli średnio w ciągu jednego dnia korzystamy przez 4 godziny z trzech żarówek LED (3W każda), dodatkowo korzystamy przez godzinę z komputera przenośnego (70W pobór mocy) i przez 2 godziny słuchamy radia (35W poboru mocy) to w takim przypadku potrzebujemy:

  • 3 żarówki × o mocy 3 watów każda × 4 godziny świecenia dziennie = 36Wh (watogodzina - jednostka energii)
  • laptop × o mocy pobieranej 70W × działający przez 1 godzinę dziennie = 70Wh
  • radio × włączone przez 2 godziny na dzień × pobierające 35W = 70Wh

Nasze sumaryczne średnie dobowe zapotrzebowanie wynosi więc 176 Wh