Autonominė energijos sistema sodo nameliui, nutolusiai valdai ilgam ir patikimam veikimui

1-oje schemoje pavaizduota sistema, kurios inverteris gali atlaikyti 1300 W ilgalaikę apkrovą, o maksimali trumpalaikė apkrova gali siekti net 3000 W. Šios galios tikrai užteks daugumai poreikių, tokių kaip: šaldytuvas, apšvietimas ar el. įrankių įkrovimas. Jei norima naudoti arbatinuką, patariama rinktis mažesnės galios (ne didesnės nei 1000 W) paliekant galios rezervą kitų sistemų maitinimui.

Schema Nr. 1. Autonominė elektrinė sodo nameliui 1600 VA, 1200 Wh.

Sugeneruotos energijos kiekis priklauso nuo prijungtų saulės modulių dydžio, kiekio bei įkrovimo valdiklio. Kiek elektros energijos vidutiniškai per diena gali generuoti schemoje pavaizduotas saulės modulis „TSM-450NEG9R.28A“ pavaizduota 2-ajame paveikslėlyje.

Pav. 2. Vidutinis energijos kiekis generuojamas iš 450 W saulės modulio Kaune.

Tai nėra garantuotas energijos kiekis, bet jei energija yra kaupiama visą savaitę, 100 Ah akumuliatorius tikrai bus įkrautas. Reikia nepamiršti įvertinti akumuliatoriaus maksimalios įkrovimo srovės dydį: AGM technologijos švino–rūgštiniams akumuliatoriams dažniausiai maksimali leistina įkrovimo srovė yra 0,3 C, t.y. – 30 A (30A gauname jei 100Ah x 0,3; Jei bus prijungta 200Ah akumuliatorius, maksimali įkrovimo srovė gali siekti 60A) Norėdami padidinti sistemos stabilumą, turėtume didinti akumuliatorių talpą. Šiuo atveju galima lygiagrečiai prijungti antrą akumuliatorių „CSB-GPL121000“, 100 Ah, arba iš karto naudoti 200 Ah želinį akumuliatorių „NPG12-200 Ah“. Želinių akumuliatorių maksimali įkrovimo srovė yra  0,2 C.

Kaip gauti daugiau energijos?

Jei saulės modulių generuojamos energijos nepakanka, paprasčiausias būdas jos gauti daugiau – dar vieną saulės modulį „TSM-450NEG9R.28A“ prijungti nuosekliai prie jau esančio. Neatliekant kitų pakeitimų, įkrovimo srovė bus apribota 30 A, šiuo atveju išlošiama tik tada, kai saulės intensyvumas yra mažesnis. Naudojant du nuosekliai sujungtus 450 W saulės modulius, reikalingas kitas saulės įkrovimo valdiklis – VICTRON ENERGY „Smart Solar MPPT 100/50“ (SCC110050210) arba reikia visą sistemą konstruoti 24 V darbinei įtampai. Šiuo atveju gali likti tas pats „SmartSolar MPPT 100/30“ įkrovimo valdiklis, bet būtina pasirinkti inverterį, veikiantį nuo 24 V įėjimo įtampos. Taip pat gali būti pasirenkamas tos pačios galios „Phoenix Inverter Compact 24/1600 230 V“ (CIN241620000) arba didesnės galios „Phoenix Inverter 24/3000 230 VE.Bus“ (PIN243020000). Didesnės galios inverteris suteiks daugiau pasirinkimo galimybių, bus galima maitinti didesnės galios apkrovas. Jei planuojama sunaudoti daugiau energijos, jos reikia daugiau ir sukaupti. Taip pat patartina visai atjungti inverterį nuo akumuliatorių baterijos, jei jis nenaudojamas ir paliekamas ilgesniam laikui: net ir ramybės būsenoje inverteris naudoja keletą vatų (kuo didesnės galios inverteris, tuo daugiau energijos suvartos ramybės būsenoje). Mažiau energijos suvartojama perjungus inverterį į „ECO“ darbo rėžimą. Daugiau informacijos galima rasti naudotojo instrukcijose: https://www.victronenergy.com/upload/documents/Manual-Inverter-Compact-1200-1600-EN-NL-FR-DE-ES-IT-.pdf, https://www.victronenergy.com/upload/documents/Manual-Inverter-3k-5k-230V-VE-Bus-enabled-(firmware-xxxx4xx)-EN-NL-FR-DE-ES-SE-IT.pdf.

Jungiant kelis švino akumuliatorius nuosekliai, palaipsniui pradeda keistis parametrai, įskaitant ir akumuliatorių vidinę varžą. Pavyzdys: 24 V sistema, kurioje nuosekliai jungiami 2 akumuliatoriai. Dėl pakitusios vidinės varžos vienas iš akumuliatorių gali būti pastoviai perkraunamas, kitas – nepakankamai įkraunamas. Akumuliatorių įkrovimo įtampą galima išlyginti periodiškai įkraunant akumuliatorius aukštesne įtampa arba naudojant akumuliatorių balansavimo įrenginį. Balansavimo įrenginys pastoviai atlieka įtampų išlyginimą, taip prailginamas akumuliatorių tarnavimo laikas.

Schema Nr. 3. Tipinė akumuliatorių balansavimo įrenginio jungimo schema.

Šioje schemoje lygiagrečiai sujungtos dvi 24 V akumuliatorių grandys (12 V + 12 V), tokių grandžių gali būti sujungta ir daugiau. Balansavimo įrenginio prijungimui pilnai pakaks ir 1–1,5 mm² skerspjūvio laidų, nes išlyginimo srovės nėra didelės. Akumuliatorių grandžių vidurio taškai taip pat sujungiami. Akumuliatoriai prie inverterio jungiami storais ir kaip galima trumpesniais kabeliais. Kabelio storį reikia pasirinkti pagal maksimalią srovę: jei turime 1500 W inverterį, kuris maitinamas iš 12 V, įvertinus inverterio efektyvumą turėsime apie 150A srovę, jei naudosime 3000 W inverterį ir 24 V akumuliatorių įtampą turėsime analogiškai apie 150A srovę. Šiuo atveju patartina naudoti bent 35 mm² skerspjūvio prijungimo kabelius.

Eksploatuojant švino akumuliatorius svarbu juos nuolat palaikyti įkrautus ir nepalikti ilgesniam laikui giliai iškrautų. Rekomenduojama, kad minimalus įkrovimo lygis nenukristų žemiau 30 % arba apie 11,75 V.  Trumpalaikės didesnės apkrovos gali iškrauti akumuliatorius ir daugiau, jas atjungus įtampa šiek tiek atsistato. Kritinė riba yra 10,5 V. Pasiekus šią ribą, akumuliatorius turi būti nedelsiant atjungtas ir pradėtas įkrauti (naudojant 24 V sistemą įtampas dauginame iš dviejų).

Informaciją apie akumuliatorių įkrovimo lygį, įkrovimo arba iškrovimo srovę esamuoju laiku bei apskaičiavimus, kuriam laikui pakaks energijos, suteikia matavimo įrenginys „BMV-712 Smart“. Tuos pačius duomenis galima gauti vietoj paprasto šunto ir „BMV-712 Smart“ matavimo prietaiso naudojant VICTRON ENERGY „SmartShunt“ (SHU050150050). Informacija bus pasiekiama per Bluetooth sąsają susiejus „SmartShunt“ su savo mobiliuoju telefonu. Telefone būtina instaliuoti „VEconnect“ programėlę: https://www.victronenergy.com/victronconnectapp/victronconnect/downloads. Prie „BMV-712“ įrenginio taip pat galima prisijungti per Bluetooth sąsają.

Kaip apsaugoti akumuliatorius nuo gilaus iškrovimo?

• Inverteriuose yra įdiegta apsauga nuo akumuliatorių gilaus iškrovimo – jis automatiškai atsijungs pasiekus kritinį akumuliatorių iškrovos lygi.
• Energiją taupyti padeda apšvietimui naudojamos LED juostos, kurios yra tiesiogiai maitinamos iš akumuliatorių.
• „BP-65“ įrenginys skirtas DC apkrovų atjungimui, jei bus pasiekta kritinė akumuliatorių įtampa.
• „CHR0006“ – tai mažas keitiklis su USB-A ir USB-C jungtimis, skirtas įvairiai įrangai įkrauti ir pamaitinti.
• „DDR-120A-12“ – DC/DC keitiklis, stabilizuoja išėjimo įtampą, kuria yra maitinama apšvietimo sistema (akumuliatoriaus įtampa keičiasi priklausomai nuo iškrovimo lygio, nenaudojant šio keitiklio kistų apšvietimo intensyvumas). Norint naudoti 24 V akumuliatorių bateriją, apšvietimo įtampos stabilizavimui reiktų naudoti „DDR-120B-24“ ir apšvietimui naudoti 24 V LED juosteles. LEMONA electronics specialistai pataria rinktis tas LED juostas, kurios iš 1 W energijos generuoja didžiausią šviesos srautą, o šviesos atspalvį – pagal poreikį: 3000 K tiks jaukiam pasibuvimui, 4000 K – darbo aplinkai.

Svarbiausi sodo namelio elektros sistemos montavimo patarimai

• Montuojant sistemą pirmiausia prie „MPPT-100/30“ įkrovimo valdiklio turi būti prijungtas akumuliatorius ir tik po to saulės modulis. Atjungiant, pirmiausia atjungiamas saulės modulis, po to – akumuliatorius.
• Sodo namelyje aplinka dažniausiai būna drėgna, todėl išėjimo (230 VAC) grandyje patartina įsirengti srovės nuotėkio rėlę, o inverterį – įžeminti.
• Žemiau esančioje 4-oje schemoje pavaizduota sistema su „Cerbo GX“ ryšio centru. Tai yra esminis skirtumas nuo 1-oje schemoje pavaizduotos sistemos. Taip pat šioje schemoje numatytas šviesos pritemdymas per LED valdiklį „SR-2501NS“.

Schema Nr.4. Autonominė energijos sistema 3000 VA, 2400 Wh.

• Nuotoliniam sistemos stebėjimui būtinas internetas. Ryšio palaikymui LEMONA electronics specialistai siūlo naudoti mobilaus ryšio maršrutizatorių „RUT-241“. Jis yra parankus tuo, kad gali būti maitinamas plačiame įtampų diapazone. Maršrutizatoriaus maitinimą per 1 A saugiklį galima tiesiogiai prijungti prie maitinimo magistralės „VBB115060020“, tik labai svarbu nesumaišyti prijungimo poliarumo. Maršrutizatorius ir „Cerbo GX“ įrenginys jungiamas tiesiogiai prie akumuliatorių (po šunto) tam, kad net kritiniu akumuliatorių iškrovimo atveju sistema gebėtų pateikti informaciją apie savo stovį ir išliktų valdoma. Stabiliam ryšiui ir mažesniam energijos naudojimui pasiekti, patartina naudoti GSM kryptinę anteną „A7041“. Papildomas ekranas gali būti jungiamas prie „Cerbo GX“, tačiau nėra būtinas, jei bus patogu viską stebėti mobilaus telefono ekrane per programėlę. Prie „Cerbo GX“ įrenginio taip pat galima prisijungti per Bluetooth ryšį. Turint GSM ryšio modemą galima išnaudoti VICTRON ENERGY „VRM“ platformą ir stebėti bei valdyti namelio energetinę sistemą iš bet kurios pasaulio vietos, jei tik ten yra internetas. Daugiau informacijos apie „VRM“: https://www.victronenergy.com/panel-systems-remote-monitoring/vrm

Turint interneto ryšį, net ir be didelių išlaidų galima automatizuoti savo sodo namelį, įsirengti automatinę laistymo ar apsaugos sistemą. Pasirinkti reikia tokius komponentus, kurie bus naudingiausi ir atitiks asmeninius poreikius.

Paveikslas Nr. 5. Apsaugos ir laistymo komponentai sodo nameliui.

5-ame pav. pavaizduota schema atspindi keletą esminių komponentų, kurių reikia tipinių užduočių sode vykdymui. Sistemos esminis komponentas yra TUYA sąsaja (angl. gateway) „GW16-BLUE“. Prie šio įrenginio siejami visi kiti komponentai. Tarp komponentų nėra tiesioginio vielinio ryšio: tarpusavyje komponentai komunikuoja per radijo bangas (šiuo atveju panaudotas saugus Zig-Bee ryšio protokolas). Be to, įrenginiai vienas kitam retransliuoja pranešimus, taip padidinamas ryšio nuotolis ir patikimumas.

Viršutinėje paveikslėlio dalyje pavaizduota stebėjimo sistemos dalis:

• „NOUS-E3“ siunčia signalą, jei tarp daviklio ir pagrindinio bloko padidinamas atstumas – tinka durų, langų apsaugai;
• dviejų tipų PIR judesio davikliai – skirti patalpų aplinkai saugoti;
• stebėjimo kamera, kuri gali būti montuojame lauke, palaiko dvipusį balso ryšį. Ryšio pagalba galima gauti pranešimus apie įsibrovimus bei stebėti aplinką per kamerą.

Antroje paveikslėlio dalyje pavaizduoti komponentai, skirti laistymo automatizavimui bei kitos technikos valdymui:

• „R7060“ – ventilis su pavara, kurios pagalba galima automatiškai arba rankiniu būdu atidaryti vandens sklendę: taip galima iš anksto pasipildyti rezervuarą vandens ir panaudoti tarpiniams laistymams (rezervuarą papildyti galima ir nuo stogo nutekančiu vandeniu). Automatiniu būdu laistymą galima organizuoti per drėgmės daviklį: pasiekus tam tikrą kritinę dirvožemio drėgmę, per dirvožemio drėgmės daviklį „BSS-YC-STH-A-EN“ arba per aplinkos drėgmės daviklį „NOUS-E5“. Norėdami paleisti kitus

įrenginius, prijungiamus prie elektros energijos – per valdomą jungiklį „NOUS-B2Z“ (turint vandens telkinį, galima įjungti vandens siurblį ir pripildyti vandens rezervuarą).

Energijos Saugojimo Sistema ESS

Jei norite taupyti elektros energija savo būste lengviausias būdas yra naudoti dienos metu sukauptą akumuliatoriuose (kaupiklyje arba Energijos Saugojimo Sistema) elektros energija. Tokią sistemą verta įsirengi būste, kuriame nuolat gyvenate. Tokia sistema leidžia išnaudoti besikeičiančias elektros energijos kainas, kai perkame tada kai energija pigi ir parduodame kai elektros energija brangi. Be to, dingus elektros energijos tiekimui turėsite rezervinį tiekimą.

Kas yra ESS?
Energijos kaupimo sistema (ESS) – tai specifinė elektros energijos sistema, jungianti elektros tinklo prijungimą su Victron keitikliu/įkrovikliu, GX įrenginiu ir baterijų sistema. Ji dienos metu kaupia saulės energiją baterijose, kad ją būtų galima panaudoti vėliau, kai saulė nebešviečia.

ESS leidžia perkelti energijos naudojimą laike, įkrauti baterijas iš saulės, teikti paramą tinklui ir eksportuoti energiją atgal į tinklą. Kai ESS sistema pagamina daugiau energijos, nei gali sunaudoti ar sukaupti, perteklinė energija gali būti parduodama tinklui. Kai energijos ar galios nepakanka, sistema automatiškai ją perka iš tinklo.

Kokie yra minimalūs ESS reikalavimai?
Sistemoje turi būti bent vienas keitiklis/įkroviklis (MultiPlus arba Quattro) ir vienas GX įrenginys, pavyzdžiui, Cerbo GX arba Ekrano GX. Kiti komponentai gali būti pridėti pagal poreikį.

Kada tinka naudoti ESS?
ESS naudokite savarankiško vartojimo sistemose, atsarginėse sistemose su saulės energija arba mišriuose sprendimuose. Pavyzdžiui, galite naudoti 30% baterijos talpos savarankiškam vartojimui, o likusius 70% palikti kaip atsarginį energijos šaltinį elektros tinklo sutrikimo atveju.

ESS galima sukonfigūruoti taip, kad būtų optimizuotas savarankiškas vartojimas ar baterijos būtų visada įkrautos.

Savarankiško vartojimo optimizavimas:
Kai saulės elektrinė (PV) pagamina daugiau energijos nei reikia apkrovoms, perteklinė energija kaupiama baterijoje. Sukaupta energija vėliau naudojama apkrovoms maitinti, kai saulės energijos nepakanka.

Naudojamos baterijos talpos procentas savarankiškam vartojimui yra konfigūruojamas. Jei elektros tinklo sutrikimai yra labai reti, galima nustatyti 100%. Tuo tarpu vietovėse, kur elektros tiekimo sutrikimai yra dažni ar net kasdieniai (pvz., kai kuriose Afrikos šalyse), galima pasirinkti naudoti tik 20% baterijos talpos, o 80% pasilikti kitam tinklo sutrikimui.

Baterijų palaikymas visiškai įkrautų būsenoje:
ESS taip pat galima sukonfigūruoti taip, kad baterijos visada būtų visiškai įkrautos. Tokiu atveju baterijų energija naudojama tik tada, kai įvyksta elektros tinklo sutrikimas. Kai tinklas atsistato, baterijos vėl įkraunamos iš tinklo arba iš saulės modulių, jei yra saulės energijos.

ESS sistema su generatoriumi:
ESS galima naudoti ir sistemose, kuriose kaip atsarginis energijos šaltinis naudojamas dyzelinis generatorius ilgesnių elektros tinklo sutrikimų metu. Tokiu atveju reikia atidžiai sukonfigūruoti tinklo kodus ir kaip sistema privalo elgtis praradus elektros tinklą.

GX įrenginyje nustatymų meniu Settings → System setup pasirinkite „Generator“ kaip AC įvesties tipą. Sistema tuomet įjungs įkrovimą iš generatoriaus, užtikrins tinkamą generatoriaus apkrovimą ir automatiškai jį išjungs, kai bus pasiekti nustatyti parametrai.

Kada nereikėtų naudoti ESS:
• Atsijungusiose (off-grid) sistemose – tiek su generatoriumi, tiek be jo
• Jūrinėse sistemose
• Automobilių sistemose

Paveikslas Nr. 6. Tipinė ESS sistema su integruotu On - grid inverteriu.

Tai tik keletas nesudėtingų sprendimų, kuriuos paprastai nebrangiai gali įsidiegti savo namuose ar sode. Jei reikia kitokio sprendimo, LEMONA electronics specialistai yra visuomet pasiruošę rasti geriausią sprendimą, atitinkantį kiekvieno asmeninius poreikius. Plačiau apie ESS sistemas informaciją pateiksime sekančiame straipsnyje.