Dostarczamy energię tam, gdzie jej nie ma. Fotowoltaika, magazyn energii i agregat do bacówki — niezależne zasilanie off-grid na Podhalu

Off-grid to system energetyczny, który może pracować niezależnie od publicznej sieci elektroenergetycznej.

W przeciwieństwie do klasycznej fotowoltaiki podłączonej do sieci, instalacja off-grid nie potrzebuje istniejącego przyłącza energetycznego, aby zasilać odpowiednio dobrane urządzenia.

Energia może pochodzić z paneli fotowoltaicznych, być przechowywana w magazynie energii i wykorzystywana wtedy, gdy jest potrzebna.

Jeżeli przez dłuższy czas nie ma wystarczającego nasłonecznienia, dodatkowym źródłem zasilania może być agregat prądotwórczy.

Takie rozwiązanie sprawdza się wszędzie tam, gdzie wykonanie przyłącza energetycznego jest niemożliwe, trudne technicznie lub bardzo kosztowne.

Na Podhalu istnieje wiele miejsc, w których dostęp do energii elektrycznej jest ograniczony albo nie ma go wcale.

System off-grid można rozważyć między innymi dla:

• bacówek i szałasów pasterskich,
• domków letniskowych i rekreacyjnych,
• domków położonych w górach,
• obiektów agroturystycznych,
• niewielkich gospodarstw,
• obiektów sezonowych,
• punktów monitoringu i infrastruktury technicznej,
• budynków gospodarczych oddalonych od sieci.

Wyobraźmy sobie właściciela bacówki w okolicach Zakopanego, Kościeliska czy Bukowiny Tatrzańskiej.

Chce korzystać z oświetlenia, lodówki, czajnika elektrycznego i kilku gniazdek.

Dotychczas jedynym rozwiązaniem był agregat, który trzeba uruchamiać za każdym razem, gdy potrzebny jest prąd.

Można jednak podejść do tego inaczej.

Zamiast zasilać urządzenia bezpośrednio z pracującego przez wiele godzin agregatu, możemy wykorzystać magazyn energii jako podstawowe źródło zasilania.

Agregat uruchamiamy wtedy, gdy trzeba uzupełnić zapas energii.

Proponowana koncepcja opiera się na czterech współpracujących urządzeniach.

Fotowoltaika – energia ze słońca

Panele fotowoltaiczne produkują energię w ciągu dnia.

Energia może zasilać bieżące odbiorniki i ładować magazyn.

Im lepsze warunki nasłonecznienia, tym mniejsza potrzeba korzystania z agregatu.

Magazyn energii – zapas prądu na później

Energia z paneli trafia do akumulatorów.

Dzięki temu można korzystać z prądu również wieczorem, nocą i podczas pochmurnej pogody.

W naszym rozwiązaniu przewidujemy magazyn wykonany w technologii LiFePO₄, współpracujący z systemem 48 V.

Inwerter AZO Digital ESB 11kW-48

To urządzenie stanowiące centralny element systemu.

Odpowiada za przekształcanie energii zgromadzonej w baterii na napięcie 230 V wykorzystywane przez urządzenia elektryczne.

Posiada również funkcje ładowania akumulatorów z instalacji fotowoltaicznej oraz z odpowiedniego źródła AC.

Agregat Proton Oasis 1 Diesel

To dodatkowe źródło energii, szczególnie ważne w okresach słabej produkcji fotowoltaiki.

Gdy poziom energii w magazynie spada, agregat może dostarczyć energię do inwertera i umożliwić ładowanie baterii.

Cały pomysł polega na tym, aby korzystać z energii zgromadzonej w akumulatorach, a agregat uruchamiać tylko wtedy, gdy jest rzeczywiście potrzebny.

Przykładowa konfiguracja systemu Pan PV Off-Grid:

Przesuń tabelę w bok, aby zobaczyć wszystkie kolumny ↔

Ostateczna konfiguracja zależy od zapotrzebowania energetycznego obiektu, warunków montażu oraz kompatybilności wszystkich elementów.

W proponowanym systemie wykorzystujemy inwerter off-grid AZO Digital ESB 11kW-48.

Jest to urządzenie przeznaczone do budowy niezależnych instalacji zasilania 230 V.

Pozwala współpracować z panelami fotowoltaicznymi, magazynem energii i zewnętrznym źródłem napięcia AC.

Najważniejsze parametry urządzenia:

• znamionowa moc wyjściowa: 5500 W,
• napięcie wyjściowe: 230 V,
• przebieg napięcia: czysta sinusoida,
• znamionowe napięcie akumulatorów: 48 V,
• maksymalny prąd ładowania AC: 60 A,
• wbudowana ładowarka solarna MPPT.

Ważne wyjaśnienie: oznaczenie 11kW w nazwie modelu nie oznacza 11 kW mocy ciągłej na wyjściu.

Znamionowa moc wyjściowa tego inwertera wynosi 5,5 kW. Parametr 11 000 VA odnosi się do mocy szczytowej określonej przez producenta.

To ważne przy doborze urządzeń takich jak czajnik, pompa czy lodówka.

Na Podhalu warunki pogodowe potrafią zmieniać się bardzo szybko.

Latem możemy mieć kilka dni pięknego nasłonecznienia.

Zimą pojawiają się krótkie dni, zachmurzenie i opady śniegu.

Dlatego w systemie całorocznym nie warto polegać wyłącznie na fotowoltaice.

Proponujemy wykorzystanie agregatu Proton Oasis 1 Diesel.

To jednofazowy agregat prądotwórczy z silnikiem wysokoprężnym.

Według danych producenta oferuje:

• moc znamionową 7 kW,
• napięcie 230 V,
• stabilizację napięcia AVR,
• rozruch elektryczny,
• wyciszoną zabudowę,
• zbiornik paliwa o pojemności 12 litrów.

Jego zadaniem w proponowanym systemie jest przede wszystkim uzupełnianie energii w magazynie w okresach, kiedy produkcja fotowoltaiki jest niewystarczająca.

Dzięki temu użytkownik może korzystać z energii zgromadzonej w baterii również wtedy, gdy agregat jest wyłączony.

Dokładny sposób podłączenia i współpracy agregatu z inwerterem wymaga sprawdzenia jakości napięcia, częstotliwości, parametrów ładowania i zabezpieczeń.

Wyobraźmy sobie niewielką bacówkę na Podhalu.

Rano

Właściciel uruchamia oświetlenie, czajnik i lodówkę.

Energia pochodzi z magazynu.

Agregat nie musi pracować.

W południe

Słońce świeci na panele fotowoltaiczne.

Energia zasila urządzenia, a dostępna nadwyżka ładuje akumulatory.

Wieczorem

Fotowoltaika przestaje produkować.

Oświetlenie, lodówka i pozostałe urządzenia korzystają z energii zgromadzonej wcześniej w magazynie.

Po kilku pochmurnych dniach

Poziom naładowania baterii spada.

Właściciel uruchamia agregat Proton.

Agregat dostarcza energię do inwertera, który może ładować magazyn.

Po odpowiednim uzupełnieniu baterii agregat zostaje wyłączony.

W ten sposób nie trzeba utrzymywać agregatu w pracy przez cały czas korzystania z energii elektrycznej.

Może to ograniczyć hałas i czas pracy silnika, chociaż rzeczywiste oszczędności paliwa zależą od obciążenia, sprawności ładowania i sposobu użytkowania.

Załóżmy, że instalacja posiada magazyn energii o nominalnej pojemności 15 kWh.

Ile czasu wystarczy zgromadzona energia ?

To zależy od poboru mocy.

Przesuń tabelę w bok, aby zobaczyć wszystkie kolumny ↔

Są to wartości matematyczne, liczone bez strat i ograniczeń eksploatacyjnych.

W praktyce dostępny czas będzie krótszy ze względu na sprawność inwertera, rzeczywistą pojemność użytkową akumulatorów i przyjętą rezerwę energii.

Co ważne, średni pobór nie jest tym samym co moc chwilowa. Czajnik może przez kilka minut pobierać ponad 2 kW, a lodówka znacznie mniej, ale przez dłuższy czas.

Dlatego dobierając system, analizujemy zarówno ilość energii w kWh, jak i moc urządzeń w kW.

W wielu niewielkich obiektach instalacja fotowoltaiczna 3 kWp może być dobrym punktem wyjścia.

Przykładowo można zastosować sześć modułów fotowoltaicznych o mocy 500 W każdy.

Łączna moc wyniesie wtedy:

6 × 500 W = 3000 Wp, czyli 3 kWp.

W słoneczne dni instalacja może zasilać urządzenia i ładować magazyn energii.

Nie oznacza to jednak, że zawsze będzie dostarczać 3 kW.

Produkcja zależy od nasłonecznienia, temperatury, zacienienia, ustawienia paneli i ograniczeń urządzeń.

W szczególności zimą, przy śniegu i krótkim dniu, produkcja może być znacznie mniejsza.

Dlatego przy całorocznym użytkowaniu bacówki bardzo ważne jest dodatkowe źródło energii.

Fotowoltaika ogranicza potrzebę korzystania z agregatu, a agregat zabezpiecza system na okresy niedoboru energii słonecznej.

Tak, jeżeli wszystkie elementy systemu są odpowiednio dobrane i skonfigurowane.

W przypadku AZO Digital ESB 11kW-48 maksymalny deklarowany prąd ładowania z wejścia AC wynosi 60 A.

Przy napięciu ładowania w okolicach 54 V odpowiada to orientacyjnie:

54 V × 60 A = 3240 W

czyli około 3,2 kW mocy elektrycznej kierowanej do akumulatora.

Jest to wartość przybliżona.

Rzeczywista moc zależy od napięcia baterii, ustawionego prądu ładowania, stanu naładowania, ograniczeń BMS i parametrów pracy inwertera.

Jeżeli do uzupełnienia mamy przykładowo 10 kWh energii, sam matematyczny czas ładowania przy mocy 3,2 kW wynosi:

10 kWh ÷ 3,2 kW = około 3,1 godziny.

W rzeczywistości proces może trwać dłużej.

Trzeba też pamiętać, że agregat może w tym samym czasie zasilać inne odbiorniki, dlatego moc ładowania należy odpowiednio ograniczyć.

Nie zakładamy również automatycznego uruchamiania agregatu bez potwierdzenia, że konkretny układ sterowania obsługuje taką funkcję.

Tak, jeżeli został zaprojektowany z uwzględnieniem całorocznego zapotrzebowania na energię oraz warunków panujących w danej lokalizacji.

Trzeba jednak uczciwie powiedzieć, że całoroczna praca w górach jest znacznie trudniejsza niż sezonowe użytkowanie domku latem.

Zimą występują:

• krótsze dni,
• ograniczona produkcja fotowoltaiki,
• niskie temperatury,
• możliwe zaleganie śniegu na panelach,
• większe zużycie energii.

Dlatego w całorocznym obiekcie magazyn i agregat muszą być dobrane nie do najlepszych dni w roku, lecz również do trudnych warunków zimowych.

A co z ogrzewaniem ?

To bardzo ważne.

Oświetlenie, lodówka i elektronika wymagają relatywnie niewielkich ilości energii.

Natomiast elektryczne ogrzewanie pomieszczeń może zużywać jej wielokrotnie więcej.

Dlatego przy projektowaniu systemu dla całorocznej bacówki warto rozdzielić:

energię elektryczną do urządzeń

od

energii potrzebnej do ogrzewania budynku.

Nie każda bacówka powinna być ogrzewana bezpośrednio energią z akumulatorów.

W proponowanych systemach przewidujemy wykorzystanie akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych, czyli LiFePO₄.

To technologia stosowana w nowoczesnych magazynach energii.

Jej zalety obejmują między innymi:

• dobrą trwałość cykliczną,
• stabilną charakterystykę pracy,
• możliwość wielokrotnego ładowania i rozładowania,
• wysoką sprawność,
• możliwość współpracy z odpowiednimi systemami zarządzania baterią.

Nie oznacza to jednak, że każda bateria LiFePO₄ będzie kompatybilna z dowolnym inwerterem.

Przed doborem trzeba sprawdzić:

• zakres napięcia,
• maksymalny prąd ładowania,
• maksymalny prąd rozładowania,
• możliwości BMS,
• komunikację z inwerterem,
• warunki temperaturowe.

Szczególnie ważne na Podhalu jest zabezpieczenie baterii przed ładowaniem w zbyt niskiej temperaturze.

Wiele akumulatorów LiFePO₄ nie może być ładowanych poniżej 0°C bez odpowiednich rozwiązań technicznych.

Dlatego magazyn powinien znajdować się w miejscu zapewniającym warunki zgodne z wymaganiami producenta.

Niezależny system energetyczny wymaga profesjonalnego projektu i montażu.

W szczególności należy zadbać o:

• odpowiednie zabezpieczenia elektryczne,
• prawidłowe uziemienie i ochronę przeciwporażeniową,
• zabezpieczenia po stronie AC i DC,
• prawidłowy dobór przewodów,
• zabezpieczenia magazynu energii,
• ochronę urządzeń przed wilgocią i temperaturą,
• bezpieczną lokalizację agregatu.

Agregat spalinowy musi pracować na zewnątrz budynku, w miejscu zapewniającym bezpieczne odprowadzenie spalin i zgodnym z instrukcją producenta.

Nie wolno uruchamiać go wewnątrz bacówki, garażu ani innego zamkniętego pomieszczenia. Tlenek węgla jest śmiertelnie niebezpieczny.

Trzeba również uwzględnić wentylację, ochronę przed opadami, hałas i bezpieczne magazynowanie paliwa.

System powinien być wykonany i uruchomiony przez osoby posiadające odpowiednie kwalifikacje.

W wielu zastosowaniach – tak.

Sam agregat ma jedną podstawową wadę: aby dostarczać energię, musi pracować silnik.

Jeżeli potrzebujemy tylko oświetlenia i lodówki, uruchamianie kilkukilowatowego agregatu przez wiele godzin może być mało wygodne.

System z magazynem pozwala rozdzielić moment wytwarzania energii od momentu jej zużywania.

Agregat może pracować przez określony czas, aby uzupełnić baterię.

Później zostaje wyłączony.

A urządzenia nadal korzystają z energii zgromadzonej w magazynie.

Jeżeli dodatkowo świeci słońce, część energii pochodzi z fotowoltaiki.

To może oznaczać:

mniej godzin pracy agregatu, mniej hałasu i większy komfort użytkowania.

Nie oznacza jednak całkowitego wyeliminowania kosztów paliwa, serwisu czy eksploatacji systemu.

Tak, ale możliwości rozbudowy należy przewidzieć już podczas projektowania.

Można rozważyć większą pojemność magazynu, dodatkowe moduły fotowoltaiczne lub zmianę sposobu zarządzania odbiornikami.

Warto jednak pamiętać, że każdy inwerter ma określone ograniczenia dotyczące mocy PV, napięcia wejściowego, prądów ładowania i mocy wyjściowej.

Dlatego nie można bez końca dokładać paneli i akumulatorów do tego samego urządzenia.

W Pan PV traktujemy system off-grid jako całość, która powinna odpowiadać obecnym potrzebom i uwzględniać możliwą przyszłą rozbudowę.

Cena zależy od zakresu instalacji.

Największe znaczenie mają:

• moc fotowoltaiki,
• pojemność magazynu energii,
• rodzaj inwertera,
• model agregatu,
• warunki montażu,
• odległości pomiędzy urządzeniami,
• zakres instalacji elektrycznej,
• stopień automatyzacji.

Inny system będzie potrzebny do sezonowej bacówki z oświetleniem i lodówką.

Inny do całorocznego domku z pompą wody, ogrzewaniem i większą liczbą urządzeń.

Dlatego nie zaczynamy od przypadkowego zestawu urządzeń.

Najpierw ustalamy, ile energii obiekt potrzebuje i jak długo ma pracować bez uruchamiania agregatu.

Dopiero na tej podstawie przygotowujemy wycenę kompletnego systemu.

Na Podhalu istnieją miejsca, w których wykonanie tradycyjnego przyłącza energetycznego jest trudne lub nieopłacalne.

Nie oznacza to jednak, że trzeba rezygnować z wygody korzystania z urządzeń elektrycznych.

Dzięki połączeniu:

fotowoltaiki, magazynu energii, inwertera AZO Digital i agregatu Proton

możemy zaprojektować autonomiczny system energetyczny dopasowany do konkretnego obiektu.

W Pan PV chcemy dostarczać rozwiązania nie tylko do domów podłączonych do sieci.

Chcemy również pomagać właścicielom bacówek, domków rekreacyjnych i innych obiektów położonych z dala od infrastruktury energetycznej.

Bo dostęp do energii nie musi kończyć się tam, gdzie kończy się linia energetyczna.

Dostarczamy energię tam, gdzie jej nie ma.

Pan PV Off-Grid

Fotowoltaika • Magazyny energii • Agregaty prądotwórcze • Systemy autonomiczne

Działamy na Podhalu i w okolicach:

Nowy Targ • Zakopane • Kościelisko • Bukowina Tatrzańska • Białka Tatrzańska • Rabka-Zdrój

Telefon: 690 431 840

www.panpv.pl

Skontaktuj się z nami. Sprawdzimy, jakie urządzenia chcesz zasilać, ile energii potrzebujesz i jaki system może sprawdzić się w Twojej lokalizacji.