Zasilenie domku na działce bateriami słonecznymi

W dzisiejszym wpisie odpowiedź na pytanie Widza, który śledzi mój kanał na YouTube. Uznałem, że warto odpowiedzieć na łamach osobnego wpisu na blogu. 🙂

Szukam informacji na temat paneli fotowoltaicznych a dokładnie interesuje mnie zasilanie domku na działce potocznie Rodzinne ogródki działkowe.

Chciałbym tam zasilić lodówkę , oświetlenie do max 50w wiadomo wieczorami około 2h do 3 na dobę oraz czajnik powiedzmy raz na 2h. Ogólnie działka użytkowa raczej popołudniami czyli przez cały dzień lodówka reszta sporadycznie . Czy panel 300w i akumulator 100ah wystarczy na takie zabawy.

Przepraszam że taki piszę jak laik ale kompletnie się na tym nie znam. Z góry bardzo dziękuję i serdecznie pozdrawiam.

Dobierając odnawialne źródło energii do zapotrzebowania na prąd, musimy w pierwszej kolejności ustalić, ile energii elektrycznej będziemy potrzebować dziennie.

baterie-sloneczne

Baterie słoneczne często wykorzystywane są do zasilania obiektów, których podłączenie do sieci byłoby zbyt drogie.

W podanym przez Widza przypadku mamy do czynienia z następującymi odbiornikami:

  • lodówka,
  • oświetlenie,
  • czajnik elektryczny.

Różnią się one od siebie znacząco mocą, jak i czasem działania. Największą moc będzie mieć elektryczny czajnik, który może mieć grzałkę o mocy nawet 2 kW (2 000 W). Lodówka ma agregat o mocy rzędu kilkudziesięciu wat. Na podobnym poziomie można szacować moc elektrycznych źródeł światła (np. świetlówki kompaktowe o mocy 50 W to ekwiwalent tradycyjnych żarówek o mocy 250 W).

Czajnik elektryczny włączamy na bardzo krótką chwilę i trudno na podstawie czasu jego pracy szacować zużycie energii elektrycznej. Lepiej sprawdzić, ile potrzeba prądu do zagotowania pół litra wody. Gdyby mieć idealnie zaizolowany czajnik, na jedno zagotowanie tej ilości wody wystarczyłoby ok. 0,005 kWh energii elektrycznej, ale jako że nie mamy tak dobrych warunków, możemy śmiało przemnożyć to przez 2. To i tak niewielka ilość energii. Przyjmijmy, że będziemy chcieli zagotować taką ilość wody pięciokrotnie w ciągu każdego wieczora. Razem wychodziłoby 0,05 kWh energii elektrycznej dziennie.

Lodówka nie pracuje w trybie ciągłym, ale zerkając do dokumentacji niedużej lodówki o klasie energetycznej A+ znalazłem informację o tym, że rocznie zużywa ona ok. 200 kWh energii. Przyjmijmy, że w letni dzień będzie to ok. 1 kWh energii, jako że latem potrzebujemy więcej chłodnych napojów, a do ich schłodzenia lodówka musi zużyć więcej prądu (bo latem pogarsza się COP chłodziarki).

Z kolei oświetlenie o mocy 50 W, jeśli ma się świecić przez 3 h, zużywać będzie 0,15 kWh energii elektrycznej dziennie.

Razem mielibyśmy zapotrzebowanie na ok. 1,2 kWh energii elektrycznej na dobę.

Pewnym utrudnieniem jest fakt, że powyższe urządzenia pracują na prąd zmienny, a fotowoltaika wytwarza prąd stały (taki też możemy zmagazynować w akumulatorze). Konieczne będzie więc dokonanie uprzedniej zamiany tego prądu na prąd zmienny z pomocą przetwornicy. Żeby nie rozwalić lodówki (zwłaszcza, jeśli jest nowoczesna) i świetlówek kompaktowych, użyjmy porządnego falownika dającego prąd zmienny o przebiegu sinusoidalnym. Ponoć całkiem niezłe są produkty polskiej firmy Volt. Bezpiecznie byłoby przyjąć, że uśredniona sprawność takiej przetwornicy (która przecież musiałaby być włączona przez cały dzień, a obciążana tylko czasami) jest rzędu 2/3, czyli musielibyśmy dziennie dostarczyć do niej 1,8 kWh energii elektrycznej.

A to bez uwzględnienia sprawności akumulatora.

Jeśli i tę sprawność (też rzędu 2/3) weźmiemy pod uwagę, potrzebujemy dziennie ok. 2,7 kWh.

Panel fotowoltaiczny o mocy 300 Wp, ustawiony w optymalny sposób, jeśli nie będzie zacieniany, może dziennie w polskich warunkach wytworzyć średnio od ok. 0,9 kWh (kwiecień, wrzesień) do ok. 1,2 kWh (maj-czerwiec). Takie dane podaje ten oto kalkulator.

Czyli potrzebowalibyśmy co najmniej 3 takich paneli, jeśli chcemy mieć tyle prądu już w kwietniu i wrześniu.

Z kolei do zmagazynowania 2,7 kWh energii elektrycznej w akumulatorze o napięciu 12 V, potrzebowalibyśmy akumulatora o pojemności 225 Ah. Jeśli chcielibyśmy mieć zapas prądu na 5 dni, uwzględniając np. załamanie pogody, potrzebowalibyśmy akumulatorów o łącznej pojemności aż 1 125 Ah!

I jeszcze jedno zastrzeżenie…

Grzanie wody prądem w zwykłym, domowym elektrycznym czajniku wymagać będzie zakupu przetwornicy o bardzo wysokiej mocy. Lepszym rozwiązaniem byłoby kupienie czajnika na 12 V. On grzać będzie wolniej (z mniejszą mocą), ale bez strat na przetwarzaniu prądu na napięcie 230 V, no i bez potrzebu kupowania dużej przetwornicy.

Sporo można byłoby też oszczędzić prądu, gdyby mieć lodówkę sprężarkową zasilaną prądem stałym o napięciu 12 V, ale o takie urządzenia nie jest łatwo. Istotne, by była to lodówka sprężarkowa, a nie chłodziarka absorpcyjna z grzałką, bo ta ma znacznie gorszą wydajność chłodniczą (czyli zużywa więcej energii). Lodówki kempingowe w zdecydowanej większości są właśnie absorpcyjne (bezsprężarkowe).

Podsumowując… słabo (drogo) to wygląda. 🙁

Komentarzy do wpisu “Zasilenie domku na działce bateriami słonecznymi”: 11.

  1. Martii says:

    Trochę bez sensu grzać wodę prądem kiedy można za grosze kupić kuchenkę na kartridże propanowe. Kuchenka koszt koło 45zl i Mateusz 5zł . Można gotować koło 3h. Jeśli chodzi o lodówkę to warto wykonać to co autor tej strony: http://mtbest.net/chest_fridge.html
    Moja tak przystosowana zamrażarka pobiera przez dobę koło 0,15kWh na dobę. Te wygody plus światło led i laptop obsługują 2 panele PV o mocy 400w, dwa akumulatory 100Ah każdy i używany ups z pełną sinusoidą (ever cds 700). Latem spokojnie wystarcza na 24h ciągłego użytkowania. Praktycznie od kwietnia do października nie mam potrzeby zużycia dodatkowego prądu z agregatu.

  2. Pluto says:

    Oświetlenie można również zrobić na 12V aby pominąć przetwornicę i zmniejszyć straty, najlepiej LED’owe, które pobiera mniej energii niż świetlówki kompaktowe. Paski LED i żarówki GU10 na 12V.
    Grzać wodę można na kuchence gazowej co wychodzi najtaniej i niezależnie od prądu. Nawet w domach wiele osób woli postawić czajnik na kuchence niż grzać prądem bo taniej wychodzi.
    Do laptopa można kupić zasilacz samochodowy i też zasilić z 12V.
    Pozostaje lodówka, ale do niej można kupić jakąś niewielką przetwornicę.

  3. Martii says:

    @Pluto kompresor lodówki używa silnika (duży pobór prądu na starcie) więc niewielka przetwornica tego nie uciągnie. Brak sinusa będzie też powodował spore straty, grzanie się sprężarki i jej buczenie.

  4. kwarko says:

    http://zapodaj.net/2204b6f929b0b.jpg.html
    4x20W monokrystaliczne, ręczne pozycjonowanie, lodówka LG, oświetlenie LED, kuchenka – gaz z butli. Dodatkowo ładowanie telefonów, wiertarek itp, czasem urządzenia elektryczne: szlifierka, mały odkurzacz. Pracuje już 8 lat w domeczku nad jeziorem i zdaje egzamin.

  5. Darek says:

    Martii, mam pytanie dot. mocy przetwornicy do lodowki. Ile powinna wynosić by startująca lodówka go nie rozwaliła?

  6. Zmarźlak says:

    Jeżeli chodzi o gotowanie to najtaniej zrobić z kilku puszek kuchenkę na gaz drzewny. Lepiej jednak nie używać jej w zamkniętych pomieszczeniach.
    A gdyby tak mały agregat też zasilić gazem drzewnym i wyprodukowany prąd zgromadzić w akumulatorze trakcyjnym?
    Według mnie byłoby taniej niż z pomocą fotowoltaiki. Jednak więcej trzebaby przy tym pochodzić.

  7. Mierniczy says:

    Zalałem litr wody i podłączyłem nieduży czajnik z dolną płytą grzejną pod watomierz. Gotowanie trwało 4 minuty i 1 sekundę. W trakcie gotowania moc wahała się na poziomie 1525 – 1545 W (według tabliczki znamieniowej moc czajnika to 1,5 – 1,8 kW). Ostatecznie czajnik pobrał w tym czasie 102 Wh energii.
    Jeśli nalejemy mniej wody, jednostkowe zużycie będzie większe. Ćwierć litra (minimalna dopuszczalna objętość) zagotowało się w 1:18, moc (prawdopodobnie ze względu na mniejszy opór stawiany przez wodę) była niższa i oscylowała pomiędzy 1515 a 1535 W. Całkowite zużycie wyniosło 32 Wh (czyli 128 Wh/litr).
    Znając już powyższe dane postanowiłem zbadać drugi czajnik. Tym razem o większej mocy i pojemności. Zalałem dwa litry do czajnika ze spiralą. Gotowanie trwało 6 minut i 23 sekundy. W początkowej fazie moc wahała się na poziomie 1835-1855 W, po upływie połowy gotowania zaś podniosła się na poziom 1860-1870 W (według informacji importera moc czajnika to 1850-2200 W).
    Zużycie energii elektrycznej wyniosło 196 Wh (98 Wh/litr), co jest wynikiem bardzo dobrym, bo biorąc pod uwagę ciepło właściwe wody, sprawność urządzenia była grubo ponad 90 %.
    Mam jeszcze gdzieś w szpargałach starą ruską, małą grzałkę o mocy 300 W. Jak znajdę to zmierzę jej parametry i potem wyniki tu opiszę.

    Wnioski z powyższego są następujące:
    – Im więcej wody gotujemy, tym mniej jednostkowo prądu zużywamy. Różnice sięgają ponad 20 %.
    – Pamiętajmy przy tym, że im woda jest cieplejsza, tym lepiej, dlatego latem warto stosować wszelkie słoneczne kolektory. Ale nawet nalanie wody do blaszanego czajnika i postawienie go w oknie na kilka godzin robi swoje. Jak dobrze przyświeci słońce, to woda może zrównać się z temperaturą pomieszczenia (jednocześnie też w jakimś stopniu je ochładzając). A to oznacza przyspieszenie procesu gotowania i zmniejszenie poboru energii o kilkanaście watogodzin na litrze.
    – Im większa moc czajnika, tym szybciej gotuje on wodę i działa sprawniej
    – Jak potrzebujemy sporo wody dziennie, najlepiej gotować ‚raz a porządnie’ i gorącą wodę (albo już zaparzony napój) trzymać w termosie.
    – Jeśli potrzebujemy mało woda, kupujmy mały czajnik z dolną płytą grzejną, bo tam możemy zalać tylko szklankę, a w tych ze spiralami, żeby nie popękały, potrzeba minimum pół litra, a to już oznacza straty minimum kilkunastu watogodzin przy jednym gotowaniu.

  8. Darek says:

    Opis Mierniczego z czajnikami nasunął mi inny pomysł na PV. Zamiast robic klasycznie czyli PV 12 lub 24V + aku i przetwornica można odwrotnie. PV zamiast równolegle połączyć szeregowo, przy 3 szt 24V (>30V MPP) uzyskując ok. 100V MPP. Do tego dodajemy ładowarkę aku z zasilaczem impulsowym (WAŻNE!) zdolną do pracy przy w/w napięciu i nic więcej. Oświetlenie LED i lodówka turystyczna nie wymagają przetwornicy więc odpadnie spory koszt. Zasilacze impulsowe pracują na pradzie stałym więc można podłączyć je bezpośrednio do PV. Natomiast do gotowania wody można uzyć normalnego czajnika 230V/2000W ktory zasilany napięciem 100V będzie miał moc w okolicy 300W. To wystarczy by w kilka minut zagotowac szklankę wody, a w ciągu dnia można nawet kilkadziesiąt litrow. Koszt całej instalacji będzie znacznie niższy niż tradycyjnej z pzretwornicą, a jak ładowarka do aku będzie mogla pracować także na 230V (są takie) będzie można jej używać także w domu. Inna zaletą są znacznie niższe prady, zamiast ok. 30A (przy założeniu 24V PV 3x300W) przy połączeniu równoległym będzie ok. 10A/100V przy połączeniu szeregowym.

  9. Nowy says:

    „mieć” elektryczny czajnik .Co to za polski? Najpierw naucz się pisać a dopiero liczyć..

  10. @Nowy: co Ci się dokładnie nie podoba? „Będzie mieć”?

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *