1,2kWp fotowoltaika+1kWp turbina wiatrowa z baterią 48V 200Ah

Witam forumowiczów.
Posiadam działkę za miastem na którą chcę w najbliższym czasie zakupić holenderkę, z uwagi na abstrakcyjna wycenę elektrowni za podciągnięcie kilkuset metrów przyłącza zdecydowałem się pójść w OZE. Tydzień temu zakupiłem za grosze 12 nowych paneli fotowoltaicznych o mocy znamionowej 100W/szt przy napięciu 12V. Zdecydowanie nie jest to najlepszy wybór i mam tego świadomość, natomiast za tę kwotę była to dobra okazja. Jednak owe 1200Wp to zdecydowanie za mało i zapatruje się na dokupienie turbiny wiatrowej o mocy 1000W z regulatorem ładowania na 48V. Aby względnie zapewnić podtrzymanie lodówki czy oświetlenia w pochmurne dni wyliczyłem że pakiet 8 akumulatorów AGM o pojemności 100Ah będzie wystarczający po odjęciu wszystkich strat. Przejrzałem forum i większość dyskusji na temat takich hybryd dotyczyła instalacji o napięciu 12V lub 24V. Chciałbym zaczerpnąć porady od osób bardziej doświadczonych w takich projektach od strony praktycznej. Czy spięcie tego tak jak sobie to rozrysowałem będzie w tym przypadku najbardziej optymalne ? Czy może dołożyć jeszcze jedną turbinę (obszar dosyć wietrzny) i podnieść napięcie instalacji do 96V? A może wręcz przeciwnie zejść do 12V? Niby straty będą większe ale z drugiej strony w przyszłości uszkodzenie któregoś akumulatora lub panela fotowoltaicznego nie spowoduje niesprawności połowy systemu. Sam inwerter pod 12V też jest znacznie tańszy. Oczywiście schemat który załączam jest w znacznym uproszczeniu.
W tym przypadku sens takiej instalacji jest prosty, nawet idąc średnią półką cenową podzespołów koszt całkowity będzie znacząco niższy od ceny przyłącza w obecnym czasie.
Pozdrawiam

Jeśli nie masz dobrych warunków wiatrowych i posadowienia turbiny wysoko (a na pewno kilka metrów powyżej okolicznych drzew i budynków) to zdecydowanie lepiej kupić więcej paneli lub panele o większej sprawności/mocy. Energia z PV jest przewidywalna, zwłaszcza latem.

To ma być całoroczne offgrid, czy raczej na sezon? I jeśli całoroczne, to używane zmią regularnie, czy raczej tak, że akumulatory mają czas się naładować, a potem ktoś z nich korzysta 2-3(4?) dni i znowu dłuższy czas nikogo nie ma?

Co do terenu to na okolo praktycznie same pola rolne i malutkie zagajniki. Na brak wiatru nie mogę narzekać a wręcz przeciwnie dlatego pomyślałem o turbinie. Co do użytkowania to przez najbliższe dwa trzy lata ma być to weekendowy domek na sezon letni coś ala działki rekreacyjne. A jak trochę pieniędzy odłożę to zacznę stawiać dom w systemie gospodarczym. Akumulatory oczywiście na chłodniejsze miesiące będą zabierane a instalacja wyłączana. Czyli proponujecie dokupić więcej paneli zamiast się bawić w hybrydę?

Dodano po 3 [minuty]:

waranzkomodom wrote:

To ma być całoroczne offgrid, czy raczej na sezon? I jeśli całoroczne, to używane zmią regularnie, czy raczej tak, że akumulatory mają czas się naładować, a potem ktoś z nich korzysta 2-3(4?) dni i znowu dłuższy czas nikogo nie ma?

Off grid póki co sezonowe a później przekształcone w on grid jak sąsiedzi zaczną robić przyłącza i koszta się podziela na kilku. Ładowanie bez znacznego zużycia zalozmy poniedzialek-piatekt a piatek-niedziela korzystanie do rzeczy typu lodówka, oświetlenie, podładować laptopa czy baterie do elektronarzedzi

Zdecydowanie rekomenduję panele PV przy tych założeniach. W takim modelu zasilałem domek na działce przez kilka sezonów i działało to bardzo dobrze.
Gdybyś zaplanował całą instalację na 12V (lodówka samochodowa) to te 1200Wp wystarczą aż nadto. Ja miałem jeden panel 120W/12V

1200W w offie to za mało na działkę minimum 2kW, będziesz pewniejszy że w nie pogodę prądu starczy. Turbinę dobra jest na zimę więc tak naprawdę do śmieci (chyba że masz za dużo kasy ), lepiej następny akumulator kupić, bo wiadomo w jeden dzień jest bardzo dużo słońca a w drugi słabo. 5kW inwerter ?? po co taki duży, 3kW będzie wystarczający a nawet może być za duży. Ja mam 3kW i cały dom tym zasilałem pralka zmywarka itp. Najważniejsze to dużo baterii żeby nie rozładowywać ich ja nie dopuszczam do napięcia 46V (11,625V na jeden aku) a trzeba pamiętać że akumulatory AGM mają określony prąd ładowania jak i rozładowania. Lepiej dłużej ładować małym prądem, niż jak to więcej ludzi robi że do jednego aku podłącza 2kW -> to aku musi się zesrać.. To samo dotyczy rozładowania pociągnij 2kW z jednego aku a np. z ośmiu . Ja mam bardzo dużo aku kpiłem używki w 2014r i do dzisiaj jakoś działają (fakt bo mniej już ich używam ->obciążam ) ale za chwilę będzie działać 2,5kW ( teraz 1080W) no i on-grida mam.
Jakie urządzenia będziesz miał na działce to przede wszystkim najważniejsze pytanie...???

Wieje głównie zimą, ten wiatrak miałby sens, gdyby chodziło o wsparcie paneli w gorzej nasłonecznionych miesiącach. Na pewno lepiej w takim wypadku dokupić paneli. Mniej też będzie cudowania z instalacją.

Przy tym mnie się wydaje, że 1200W na działkę to naprawdę spoko, choć wszystko zależy od podejścia i potrzeb. Ja mieszkam na stałe w domu z off-gridem, oboje pracujemy na komputerach, ładujemy głośnik przenośny bluetooth, telefony, używamy światła led i okazjonalnie blendera. Wszystko oprócz blendera idzie niskonapięciowo - 12V . W tym roku przy 240W z paneli (akurat cigs, więc często pracują mi na 90-100% mocy) i akumulatorze 200ah od kwietnia nie zszedłem jeszcze ani razu poniżej 12,4V na akumulatorze, czyli na pewno ani razu nie wziąłem z akumulatora 50% pojemności. Natomiast regularnie regulator pracuje mi w trybie float, czyli utrzymuje napięcie 13,8 przy natężeniu 1-2A, czyli nie jest już w stanie zmagazynować więcej mimo tego, że słońce wciąż jest sprzyjające. Mam jeszcze 3 takie same panele, żeby docelowo mieć moc 480W, ale nawet nie mam motywacji tego podłączać przed jesienią, więc się kurzą. Fakt, że to malutka chatka, więc nie ma długich przewodów.

Wydaje mi się, że jeśli nie chcesz koniecznie mieć suszarki/żelazka/płyty indukcyjnej, to 1200W powinno dać pełen komfort. Zwłaszcza jeśli rzeczywiście chodzi o weekendowe użycie, a nie o kilka dłuższych wyjazdów (np. tydzień czy dwa) w wakacje.

hostii wrote:

kW inwerter ?? po co taki duży, 3kW będzie wystarczający a nawet może być za duży.

Tak jak wcześniej napisałem, obecnie ma byc to instalacja off a z czasem wpięta do sieci, więc wole parę set zł dopłacić od razu i mieć zapas możliwości na przyszłość, bo panele i akumulatory można dokładać sobie z czasem w miarę potrzeb. Nie wykluczam też, że z tej instalacji będę musiał doraźnie zasilić małą betoniarkę czy spawarkę. A co do 48V zamiast 12V to właśnie kierowałem się wartością pobieranego prądu. Bo przykładowy odbiornik o mocy 1200W przy 12V instalacji obciąża akumulator prądem 100A, gdzie ten sam odbiornik przy instalacji 48V pobiera "jedynie" 25A. Co przy pojemności pojedynczego akumulatora wynoszącej 100Ah robi ogromną różnicę dla jego żywotności. Moje założenie jest takie, żeby realny prąd ładowania akumulatora nie przekraczał 1/10 jego pojemności, a maksymalne zużycie energii pomiędzy ładowaniem nie przekraczało połowy pojemności całego zestawu. Możecie polecić jakieś konkretne modele paneli w rozsądnych pieniądzach za 1Wp z kontrolerami ładowania typu plug&play dostępnymi na 48V? Budżet jaki mogę przeznaczyć na dodatkowy zestaw paneli z kontrolerem to około 2-2,5 tyś zł.

Uczciwie muszę powiedzieć, że się na tym nie znam, ale upewniłbym się, czy masz rację co do tych akumulatorów. Przynajmniej część producentów, np. Victron, nie podaje optymalnego rozładowywania baterii jako natężenie o wartości 5% pojemności akumulatora, tylko jako prąd, którym akumulator będzie rozładowywany przez 20h. Patrząc od tej strony wybrane napięcie chyba nie powinno robić tak dużej różnicy. Rozładowania prądem 48V x 25A czy 12V x 100A pewnie nie zajmie dokładnie tyle samo, ale na pewno będzie to czas zbliżony.
https://www.victronenergy.pl/upload/documents/Datasheet-GEL-and-AGM-Batteries-EN.pdf

waranzkomodom wrote:

Patrząc od tej strony wybrane napięcie chyba nie powinno robić tak dużej różnicy. Rozładowania prądem 48V x 25A czy 12V x 100A pewnie nie zajmie dokładnie tyle samo, ale na pewno będzie to czas zbliżony.

Miarą wielkości prądu jest Amper, często można spotkać sie z powiedzeniem, że to prąd zabija a nie wysokie napięcie. Dlatego w przesyle energii elektrycznej na większe odległości stosuje się podnoszenie napięcia aby obniżyć płynący prąd przy zachowaniu tej samej mocy wyrażanej w Watach. Prąd o wartości 100A jest ponad dwu krotnie wyższym prądem niż ten w przyłączach gospodarstw domowych w Polsce. Zwiększenie napięcia prądu przy zachowaniu stałej mocy zmniejsza straty na przewodnikach wynikające z oporności. Spójrz jakiej grubości są przewody przy akumulatorze w samochodzie gdzie w przypadku małej benzyny średni prąd rozruchowy to 300A. 300A x 12V = 3,6kW, Przy tym napięciu na dystansie kilkudziesięciu cm, aby bez większych strat przekazać taką moc prądu stosuje się przewody o przekroju od kilkudziesięciu mm2 wzwyż a im większy dystans tym większy musi być przekrój. Z drugiej strony przy dostarczaniu tej samej mocy prądu 3,6kW ale o napięciu 48V, prąd płynący przez przewód to już tylko 75A A taki prąd spokojnie prześlemy przewodem o przekroju 8-10mm2 na kilkadziesiąt cm. Rozumiem, że ogólnie jest takim standardem napięcie 12V przy prądzie stałym jako najbardziej uniwersalne i to nie podlega dyskusji, natomiast weź pod uwagę, że praktycznie każdy akumulator 12V składa się z 6 osobnych ogniw o napięciu około 2V spiętych szeregowo. Gdyby niższe napięcie było lepsze to standardem byłyby akumulatory o napięciu paru voltów i setek a nawet i tysięcy Ah pojemności. Powszechność stosowania napięcia 12VDC i czasem 24VDC wynika tylko i wyłącznie z limitu bezpieczeństwa. Przy tym napięciu nawet w skrajnie niekorzystnych warunkach dotykając obu biegunów akumulatora nie grozi nam porażenie z uwagi na wcześniej wspomnianą wysoką oporność przy niskim napięciu - nasza skóra w tych warunkach jest izolatorem. To na tyle teorii, a przechodząc do praktyki - gdybym miał zbudować instalację o powierzchni kilkunastu m2 o napięciu 12V to przy mocy którą chcę uzyskać na poziomie 2-3kW przekroje kilkudziesięciu metrów przewodów musiałyby być grubości kciuka albo i więcej. Przy niższych przekrojach w najlepszym wypadku na końcu obwodu uzyskałbym kilka % prądu jaki generowałyby panele, a reszta energii by się przyczyniała do globalnego ocieplenia rozgrzewając przewody. W najgorszym wypadku zobaczyłbym fajerwerki w postaci palących się przewodów - a przy takich wartościach prądu to nie jest tląca się zapałka. Kiedyś na kursie miałem okazję zobaczyć skutki przeciążenia przewodów dużym prądem i do dzisiaj wolę dwa razy sprawdzić i dwa razy policzyć niż mieć czyjeś życie na sumieniu. Co do rozładowywania i ładowania, owszem, każdy producent podaje inne wartości. Natomiast prawda jest taka, że każdy akumulator jest zbudowany w ten sam sposób. Zanim jeszcze popularne stały się prostowniki automatyczne byłem uczony że akumulator o pojemności 50Ah ładujemy prądem 5A przez 10h, 80Ah ładujemy prądem 8A przez 10 godzin. Oczywiście jest to uproszczenie ponieważ pomija się fazy pobudzenia, nasycania gdzie dobiera się inny prąd. Ale przy obecnej technologii nie ma co sobie tym głowy zaprzątać bo elektronika sterująca procesem ładowania robi to za nas. Tak samo jest w przypadku rozładowywania, Praktycznie każdy akumulator można bezpiecznie rozładować do 50% a głownym ograniczeniem prędkości tego procesu jest wzrastająca temperatura ogniw. Zgodnie z wytycznymi producentów akumulatorów odnośnie ładowania i rozładowywania to jego żywotność w samochodzie z silnikiem diesla nie powinna przekraczać jednej zimy. Alternatory po rozruchu pojazdu ładują akumulator prądem kilkunastu do kilkudziesięciu Amperów, co oznacza doładowanie z 80-90% do 100% w ciągu paru minut. A minuta dwie kręcenia rozrusznikiem na mrozie wyczerpuje niemal do zera cały akumulator. Zamiast czytać zalecenia producentów lepiej spojrzeć na to co działa w praktyce - jeśli akumulator nie jest pozostawiany rozładowany i regularnie jest doładowywany odpowiednim prądem to może doskonale służyć i 20 lat np w samochodach. A zauważę tylko, że producenci deklarują żywotność na poziomie około 500 cykli, To by oznaczało, że raz w roku należy akumulator w samochodzie wymieniać po 500 odpaleniach. Odnośnie tego ile czasu zajmie rozładowanie różnych napięć różnym prądem. Tu nie chodzi o napięcia, nie da się tego tak określić że 48V x 25A lub 12V x 100A bo w pierwszym przypadku są to 4 akumulatory 12V 100Ah spięte szeregowo i po godzinie obciążenia takim prądem w każdym z akumulatorów zostanie około 75% pojemności, natomiast w przypadku jednego akumulatora 12V o pojemności 100Ah rozładowywanie go prądem 100A po godzinie wyczerpie go całkowicie. Można też spiąć 4 akumulatory 12V 100Ah równolegle i uzyskać pakiet 12V 400Ah. I wtedy w obydwu po godzinie pakiety będą miały około 75% pojemności. Różnica tkwi w stratach w postaci wydzielanego ciepła w przypadku niższego napięcia a także kilkakrotnie wyższą ceną połączeń i urządzeń w takiej instalacji zdolnych przenosić takie prądy. Ja akurat okazyjnie dorwałem panele o napięciu roboczym 12V, ale wszystkie konkretniejsze panele mają napięcie robocze powyżej 30V i są przystosowane do pracy w instalacjach o napięciu do 1500V. Reasumując: Wartość prądu mierzymy w Amperach, moc urządzeń podawana w Watach którą tak często się kierujemy jest tylko iloczynem prądu i napięcia, Im niższe napięcie tym bezpieczniejsze lecz kosztem większych strat energii wynikających z prawa Ohma, Im niższe napięcie tym wartość prądu musi być wyższa aby zachować tą samą moc wyjściową. A przetworniki, układy zabezpieczeń czy elementy połączeniowe do zastosowań wysoko prądowych kosztują majątek.
Robiąc instalacje z głową można się bawić do napięcia 50VDC i jest to jeszcze w miarę bezpieczne dla laika (chociaż bez wiedzy i uprawnień nie powinno się przekraczać dopuszczalnych 24V)

A dla zobrazowania różnicy o jakiej mówię zalączam zdjęcie bezpieczników, ten maluszek po lewej stronie z drucikiem w środku grubości ludzkiego włosa może zabezpieczać urządzenie o mocy do 1250W, a z drugiej jeden taki pomarańczowy bezpiecznik z dosyc szeroką i grubą miedzianą blaszką w środku spali się po przekroczeniu mocy odbiornika ponad 500W. Ten mały pracuje na napięciu 250VDC z maksymalnym prądem 5A a pomarańczowy bezpiecznik pracuje na napięciu 12VDC z maksymalnym prądem 40A. To pokazuje różnice w wymaganiach technicznych instalacji elektrycznej DC o jednakowej mocy wyjściowej ale różnych napięciach. I każde złącze, każdy przewód, każde urządzenie musi być wykonywane ze znacznie większej ilości materiału, a to oznacza znacznie wyższy koszt wszystkich elementów a oprócz tego znacznie większe gabaryty.
Pozdrawiam