Кевін із Філіппін використав гібридний інвертор PowMr потужністю 6,2 кВт із даховою сонячною електростанцією потужністю 3,7 кВт, щоб створити одну з найпрактичніших домашніх сонячних систем «зроби сам», яка підтримує щоденне живлення побутових приладів і водночас зменшує залежність його родини від електромережі.
Його дахова сонячна електростанція потужністю 3,7 кВт складається із шести панелей по 620 Вт, підключених до гібридного інвертора PowMr потужністю 6,2 кВт і 48-вольтової акумуляторної батареї LiFePO4 ємністю 11,5 кВт·год — акумуляторного блоку LiFePO4. Працюючи в режимі SBU — спочатку сонячна енергія, потім акумулятор, а мережа як резерв — система живить повсякденні навантаження, як-от освітлення, холодильник і пральні машини, а також може підтримувати роботу інверторного кондиціонера потужністю 1 HP протягом ночі завдяки накопиченій сонячній енергії.
Як працює режим SBU від ранку до ночі?
Кевін налаштував свій гібридний інвертор PowMr потужністю 6,2 кВт у режим SBU (Solar → Battery → Utility): спочатку сонячна енергія, потім акумулятор, а мережа — в останню чергу. Протягом звичайного дня система працює так:
Ранок (зі сходом сонця): щойно його дахова сонячна електростанція потужністю 3,7 кВт (шість панелей по 620 Вт) починає виробляти електроенергію, інвертор одночасно виконує два завдання — живить побутові навантаження та заряджає акумулятор LiFePO4 напругою 48 В надлишковою енергією. Освітлення, роутер, холодильник та інші ранкові навантаження працюють переважно від сонячної енергії, і саме тоді починається денний період заряджання.
Полудень (пікове виробництво сонячної енергії): це основний період заряджання акумулятора. За сильного сонячного світла інвертор може збільшити зарядний струм — у випадку Кевіна приблизно до 50 А, або близько 2,4 кВт, що надходять до акумулятора (48 В × 50 А). Завдяки цьому акумулятор може швидко відновити заряд лише за кілька годин, а система водночас покриває підвищені денні навантаження, наприклад прання. Кевін також переносить енергоємні завдання на полудень, щоб більше сонячної енергії використовувалося безпосередньо.
Вечір і ніч (після заходу сонця): заряджання від сонця здебільшого припиняється, і будинок переходить на живлення від акумулятора. Нічне навантаження зазвичай становить близько 500–800 Вт, зокрема інверторний кондиціонер потужністю 1 HP, який працює всю ніч від накопиченої енергії. Коли напруга акумулятора знижується до встановленого Кевіном порога повернення до мережі, система автоматично перемикається на резервне живлення від електромережі — тож мережа є лише страховкою, а не основним джерелом живлення.
Розрахунок використання акумулятора вночі
Для домашніх сонячних систем «зроби сам» тривалість роботи протягом ночі залежить від акумуляторного блоку, і її легко оцінити:
Час роботи акумулятора (години) ≈ корисна ємність акумулятора (кВт·год) ÷ середнє нічне навантаження (кВт)
Ємність акумуляторної системи Кевіна становить близько 11,5 кВт·год для акумулятора LiFePO4 напругою 48 В. За умови використання приблизно 90% ємності це залишає близько 10,3 кВт·год для нічного споживання.
Його типове нічне навантаження становить близько 500–800 Вт (0,5–0,8 кВт), причому найбільше споживає інверторний кондиціонер потужністю 1 HP. Коли кондиціонер працює, його гібридний інвертор PowMr потужністю 6,2 кВт зазвичай споживає від акумулятора близько 12–19 А. Розрахунок потужності це підтверджує:
Потужність (Вт) ≈ напруга акумулятора × струм розряду
48 В × 12 А ≈ 576 Вт
48 В × 19 А ≈ 912 Вт
Використовуючи формулу розрахунку часу роботи:
- За 0,5 кВт: 10,3 ÷ 0,5 ≈ 20,6 години
- За 0,7 кВт: 10,3 ÷ 0,7 ≈ 14,7 години
- За 0,8 кВт: 10,3 ÷ 0,8 ≈ 12,9 години
Отже, за умови достатнього денного заряджання від його дахової сонячної електростанції потужністю 3,7 кВт ця система зазвичай може забезпечити всю ніч основних побутових навантажень і роботи кондиціонера. Якщо акумулятор заряджений не повністю або кондиціонер працює з більшим навантаженням, час роботи скорочується. Коли напруга досягає встановленого в інверторі порога повернення до мережі, система автоматично перемикається на резервне живлення від електромережі, тому будинок залишається під напругою.
Розрахунок часу заряджання акумулятора
У домашній сонячній системі «зроби сам» Кевіна час заряджання акумулятора залежить від того, яку потужність його інвертор може передавати до акумуляторного блоку, і його легко оцінити:
Час заряджання акумулятора (години) ≈ ємність акумулятора, яку потрібно відновити (кВт·год) ÷ потужність заряджання (кВт)
За сильного сонячного світла його гібридний інвертор PowMr потужністю 6,2 кВт може заряджати сонячний акумуляторний блок LiFePO4 напругою 48 В струмом близько 50 А. Потужність заряджання становить:
Потужність заряджання (кВт) ≈ напруга акумулятора × зарядний струм ÷ 1000
48 В × 50 А ÷ 1000 = 2,4 кВт
Ємність його акумулятора становить близько 11,5 кВт·год. Від майже повністю розрядженого до повністю зарядженого стану (без урахування втрат):
11,5 ÷ 2,4 ≈ 4,8 години
Якщо врахувати приблизно 90% корисної ємності (близько 10,3 кВт·год):
10,3 ÷ 2,4 ≈ 4,3 години
У реальних умовах заряджання часто відбувається швидше, оскільки акумулятор рідко повністю розряджається за ніч і вранці в ньому ще залишається певний запас енергії. Опівдні його дахова сонячна електростанція потужністю 3,7 кВт спочатку живить побутові навантаження, а потім спрямовує надлишкову енергію до сонячного акумулятора, тож у сонячні дні акумуляторний блок може відновити заряд лише за кілька годин. У похмурі дні або за високого побутового споживання на заряджання надходить менше потужності, тому час заряджання акумулятора збільшується.
