GTB-SOLARIS Systemy helioenergetyczne GTB-SOLARIS Systemy helioenergetyczne GTB-SOLARIS Systemy helioenergetyczne GTB-SOLARIS Systemy helioenergetyczne GTB-SOLARIS Systemy helioenergetyczne GTB-SOLARIS Systemy helioenergetyczne GTB-SOLARIS Systemy helioenergetyczne GTB-SOLARIS Systemy helioenergetyczne
Strona g³ównaGaleria zdjêæKontakt / Dojazd
GTB-SOLARIS,   ul. Przytyk 6/31,   01-962 Warszawa,   tel/fax (048-22) 835-64-26,   tel. 864-25-36, 864-25-37 energia s³oneczna kontrolery ³adowania wiatraki
baterie s³oneczne elektrownie wiatrowe wentylatory
Informacje wstêpne
Oferowane produkty
    Baterie s³oneczne
    Generatory wiatrowe
    Wentylatory
    Regulatory ładowania
    Przetwornice
Oferta specjalna
Cennik [pdf]
Porady

Porady

* Jacht ¶ródl±dowy

PROBLEM:

Jak na³adowaæ akumulator na jachcie? Nie wszêdzie mo¿na pod³±czyæ prostownik w celu pod³adowania go, a ponadto takie ³adowanie trwa wiele godzin.

ROZWI¡ZANIE:

Trzeba mieæ na jachcie w³asne ¼ród³o pr±du. Tak± "pr±dnic±" mo¿e byæ modu³ fotowoltaiczny. W dzieñ, gdy ¶wieci s³oñce, produkuje on pr±d, który ³aduje akumulator. Oczywi¶cie, w technice nie ma czarów i tego pr±du w dzieñ s³oneczny, a w szczególno¶ci w po³udnie bêdzie najwiêcej, natomiast rano i wieczorem mniej, bo promienie s³oneczne padaj± pod ostrym k±tem. Mniej te¿ bêdzie w dzieñ pochmurny, czy zwyczajnie w cieniu. Dlatego w dalszych rozwa¿aniach przyjêto termin "dostêpna ilo¶æ energii elektrycznej", który oznacza produkcjê pr±du przez modu³, obliczon± jako warto¶æ ¶redni± z wielu ró¿nych dni w lecie tj. od maja do sierpnia, przy ró¿nej pogodzie, d³ugo¶ci dnia, itd.. Jest to warto¶æ orientacyjna.

Do¶wiadczenie wielu u¿ytkowników jachtów ¶ródl±dowych pokazuje, ¿e wielu z nich p³ywa tylko w sobotê i niedzielê (tu nazwane p³ywaniem weekendowym). Jednak¿e, zamocowane modu³y na jachcie stoj±cym w porcie produkuj± pr±d, który jest magazynowany w akumulatorze, a wiêc "dostêpna ilo¶æ energii elektrycznej" jest wiêksza. Osoby te mog± sobie pozwoliæ na zu¿ycie w ci±gu 2 dni pr±du wyprodukowanego przez 7 dni. Pokazano to w poni¿szych tabelach.

Maksymalne napiêcie profesjonalnych modu³ów fotowoltaicznych jest oczywi¶cie znacznie wy¿sze ni¿ wystarczaj±ce do na³adowania akumulatora. Chodzi o to, aby modu³y mog³y ³adowaæ akumulator równie¿ w gorszych warunkach o¶wietleniowych. Aby nie prze³adowaæ akumulatora, czyli nie przekroczyæ maksymalnego koñcowego napiêcia ³adowania, stosuje siê regulatory ³adowania. W poni¿szych zestawach pominiêto je, chocia¿ s± konieczne. Ich dobór pozostawiono na etap konkretnej realizacji, gdy¿ o ich doborze czêsto decyduj± dodatkowe czynniki, a nie tylko sama moc zastosowanego modu³u.

W omawianych zestawach celowo pominiêto te¿ generatory wiatrowe (wiatraki). Wynika to z ich w³a¶ciwo¶ci. Ich efektywna praca rozpoczyna siê przy wiatrach 20-30 km/godz. (4oB) Na jeziorach w Polsce takie wiatry w lecie wystêpuj± rzadko i trwaj± relatywnie krótko, a tu wa¿nym czynnikiem jest czas trwania. Dobre warunki dla wiatraków wystêpuj± na Wybrze¿u Ba³tyku, a wiêc i na jeziorach tam po³o¿onych. Dlatego ten problem jest zbli¿ony do instalacji na "jachcie morskim" (zapraszam do przeczytania).

Odpowied¼ na pytanie jakie urz±dzenia i o jakich parametrach nale¿y zastosowaæ zale¿y od wielu czynników takich jak:

  • wielko¶æ jachtu, tu chodzi g³ównie o wielko¶æ powierzchni dostêpnej do monta¿u modu³ów fotowoltaicznych,
  • zapotrzebowanie na energiê, czyli energoch³onno¶æ zastosowanych odbiorników,
  • sposób korzystania z energii, np. codziennie lub tylko w weekendy,
  • przeznaczone ¶rodki finansowe i wiele innych indywidualnych warunków.

Tu trzeba pamiêtaæ o zachowaniu proporcji. Je¶li stosujemy "ma³y" modu³, to do niego nale¿y zastosowaæ "ma³y" akumulator i odbiorniki o "ma³ym" poborze energii. Je¶li to ostatnie jest oczywiste, to wyja¶nienia wymaga "ma³y" akumulator. Akumulator, niezale¿nie od typu i producenta, ma w³a¶ciwo¶æ polegaj±c± na jego samoroz³adowaniu. Ta cecha jest proporcjonalna do jego pojemno¶ci (wielko¶ci) i przewa¿nie jest podawana jako [%] jego pojemno¶ci. Je¶li zastosujemy akumulator o zbyt du¿ej pojemno¶ci, to mo¿e siê okazaæ, ¿e ca³y pr±d produkowany przez "ma³y" modu³, bêdzie zu¿ywany tylko na odtwarzanie samoroz³adowania "du¿ego" akumulatora. Tak wiêc w rezultacie nie bêdzie efektywnego ³adowania go.

Poni¿ej zaproponowano kilka ró¿nej wielko¶ci zestawów, które prezentuj± wzajemne proporcje, tj. wielko¶æ modu³u, akumulatora, odbiorników. Tu trzeba wyra¼nie zaznaczyæ, ¿e "zestaw ma³y" to "ma³a elektrownia" a nie ma³y jacht i je¶li oka¿e siê to potrzebne, zawsze taki zestaw mo¿na pó¼niej rozbudowaæ.

ZESTAW MA£Y

Sk³ad zestawu Dostêpna ilo¶æ energii elektrycznej Przyk³adowe odbiorniki
modu³y o mocy 10-15W
akumulator 10-20Ah
codziennie 2,5 – 3,5 Ah - o¶wietlenie 10W/12V przez 3-4 godz.,
weekendy 8,5 – 12 Ah - jw. + ³adowanie telefonu komórkowego,
- telewizor LCD 6W/12V przez 5-7 godz.
Komentarz:
  • stosunkowo ³atwo znale¼æ miejsce na fotomodu³ oraz niedu¿a cena zestawu,
  • nale¿y racjonowaæ zu¿ycie pr±du szczególnie przy codziennym zu¿yciu,
  • korzystaj±c weekendowo, nale¿a³oby rozwa¿yæ powiêkszenie pojemno¶ci akumulatora do ok. 30Ah

ZESTAW ¦REDNI


Sk³ad zestawu Dostêpna ilo¶æ energii elektrycznej Przyk³adowe odbiorniki
modu³y o mocy 30-50W
akumulator 30-50Ah
codziennie 8 – 12 Ah - o¶wietlenie 20W/12V przez 3-4 godz.,
- ³adowanie telefonu komórkowego,
- telewizor LCD 6W/12V przez 3-4 godz.
weekendy 25 – 40 Ah - jw. z przed³u¿onym okresem u¿ytkowania,
- radio CB, elektryczne pompki wody itp.
Komentarz:
  • zu¿ycie pr±du w praktyce bez szczególnej kontroli,
  • mo¿e byæ problem ze znalezieniem miejsca na du¿y modu³ lub trzeba po³±czyæ kilka modu³ów,
  • korzystaj±c weekendowo, nale¿a³oby rozwa¿yæ powiêkszenie pojemno¶ci akumulatorów do ok. 80Ah
  • korzystaj±c weekendowo, mo¿na rozwa¿yæ u¿ywanie specjalnej energooszczêdnej lodówki typu sprê¿arkowego, uruchamianej tylko na czas pobytu. Chodzi tu o lodówkê o poborze pr±du rzêdu 15-20Ah/12V na dobê. Jednak wtedy nale¿y oszczêdnie korzystaæ z o¶wietlenia.

ZESTAW DU¯Y


Sk³ad zestawu Dostêpna ilo¶æ energii elektrycznej Przyk³adowe odbiorniki
modu³y o mocy 90-120W
akumulator 150-300Ah
codziennie 20 – 30 Ah - u¿ywanie odbiorników o ³±cznej mocy ok. 10-20 W przez 3-4 godz. +
- energooszczêdna lodówka turystyczna
weekendy 70 – 100 Ah - oznacza to mo¿liwo¶æ zasilania odbiorników o ³±cznej mocy 80-100W przez ca³± dobê
Komentarz:
  • u¿ywanie specjalnej energooszczêdnej lodówki typu sprê¿arkowego, uruchamianej przez ca³± dobê bêdzie wymaga³o oszczêdnego korzystania z o¶wietlenia,
  • mo¿na rozwa¿yæ u¿ycie przetwornicy napiêcia zamieniaj±cej 12 VDC na pr±d zmienny 230VAC o mocy rzêdu 150-650W. Wtedy mo¿liwe jest u¿ywanie wielu urz±dzeñ zasilanych normalnie z sieci 230VAC, takich jak komputery, elektronarzêdzia, ³adowarki akumulatorków, niektórych urz±dzeñ gospodarstwa domowego, higieny itd.
  • mo¿na te¿ rozwa¿yæ u¿ywanie do napêdu ³odzi silnika elektrycznego, szczególnie do manewrów portowych, czy krótkich dystansów przy bezwietrznej pogodzie.

PODSUMOWANIE

    W sk³ad zestawu wchodz±:
  1. Modu³ fotowoltaiczny (bateria s³oneczna) bêd±cy producentem pr±du;
  2. Akumulator magazynuj±cy pr±d produkowany przez modu³;
  3. Regulator ³adowania dbaj±cy o optymalne ³adowanie akumulatora oraz jego ewentualn± ochronê przed g³êbokim roz³adowaniem, je¶li korzystamy z takiego wyj¶cia;
  4. Odbiorniki pr±du.

Domy¶lnie przyjmuje siê, ¿e instalacja na jachcie jest 12V ale je¶li jest ona 24V, to oczywi¶cie wszystkie ww. urz±dzenia musz± byæ na 24V. W przypadku modu³ów i akumulatorów mo¿na to uzyskaæ poprzez szeregowe ³±czenie TAKIEGO SAMEGO TYPU urz±dzeñ 12V.

JAKIE POJAWIAJ¡ SIÊ PYTANIA?

  • Jakiego typu akumulator zastosowaæ?

    Z punktu widzenia modu³ów fotowoltaicznych nie ma to znaczenia, s± one tylko "pr±dnic±". Jacht ¿aglowy przechyla siê i wtedy elektrolit nie powinien siê wylewaæ. Tak wiêc elektrolit w postaci ¿elu by³by w³a¶ciwy (kwasowe akumulatory o³owiowe), chocia¿ takie akumulatory maj± mniejszy dopuszczalny pr±d roz³adowania ni¿ akumulatory z p³ynnym elektrolitem. To mo¿e powodowaæ problem z elektrycznym rozrusznikiem silnika. Generalnie istotnym dla danego typu akumulatora parametrem jest jego koñcowe (górne) napiêcie ³adowania, na które powinien byæ ustawiony regulator ³adowania. Nale¿y sprawdziæ to napiêcie dobieraj±c regulator i ewentualnie go przeregulowaæ, je¶li jest to mo¿liwe. Ta sprawa mo¿e wymagaæ konsultacji z serwisem.
  • Zastosowany akumulator ma zbyt ma³± pojemno¶æ.

    Mo¿na zwiêkszyæ pojemno¶æ akumulatora, poprzez rówonoleg³e do³±czenie dodatkowego akumulatora, to znaczy ³±cz±c [+] z [+] i [-] z [-]. Tu trzeba pamiêtaæ o proporcjach, o czym pisano wy¿ej. Oczywi¶cie, nale¿y ³±czyæ akumulatory tego samego typu, by napiêcia ³adowania nie ró¿ni³y siê zbytnio.
  • Chcemy zwiêkszyæ moc modu³ów fotowoltaicznych.

    Je¶li ³±czna moc po³±czonych modu³ów nie przekracza mo¿liwo¶ci regulatora, to dodatkowy modu³ pod³±czamy równolegle do istniej±cego. Wtedy pomiêdzy ka¿dym z modu³ów a regulatorem nale¿y zastosowaæ diodê prostownicz±, w³±czon± w kierunku przewodzenia do regulatora. Zapobiega ona przep³ywowi pr±du miêdzy modu³ami. Je¶li ³±czna moc modu³ów przekracza mo¿liwo¶ci istniej±cego regulatora, to nale¿y zastosowaæ w³a¶ciwy regulator.

    elektrownie wiatrowe czysta energia baterie s³oneczne

  • Jak zrobiæ, by opuszczaj±c jacht mo¿na by³o od³±czyæ odbiorniki, a akumulator by³ dalej ³adowany?

    Mo¿na to zrobiæ tak. Odbiorniki, które maj± byæ od³±czone, powinny byæ pod³±czone bezpo¶rednio do akumulatora poprzez wy³±cznik g³ówny, czyli z pominiêciem regulatora ³adowania. Tak wiêc wy³±czaj±c wy³±cznik g³ówny, pozostawiamy modu³ fotowoltaiczny pod³±czony poprzez regulator ³adowania do akumulatora, który bêdzie go ³adowa³. Mo¿na te¿ taki wy³±cznik zastosowaæ na wyj¶ciu "odbiornik" z regulatora, jednak wtedy mo¿emy od³±czaæ tylko odbiorniki o poborze pr±du jaki umo¿liwia regulator ³adowania.
  • Czy mo¿na do³adowaæ akumulator z prostownika nie od³±czaj±c go od instalacji?

    TAK, jednak prostownik musi byæ pod³±czamy bezpo¶rednio do zacisków akumulatora i sami musimy pilnowaæ, by akumulator nie zosta³ prze³adowany. Pomiêdzy akumulatorem a modu³em jest dioda w regulatorze, która umo¿liwia przep³yw pr±du tylko w kierunku z modu³u do akumulatora. Nie wolno pod³±czaæ prostownika pomiêdzy regulatorem a fotomodu³em, gdy¿ spowoduje to zniszczenie regulatora ³adowania i byæ mo¿e modu³u.
  • Czy mo¿na pozostawiæ na zimê akumulator na jachcie

    pod³±czony do modu³u, który go bêdzie ³adowa³, bo nie zamierzamy zas³aniaæ modu³ów? Nie nale¿y tego robiæ!! ¦nieg, lód, deszcz nie szkodz± modu³om fotowoltaicznym, które w zwi±zku z tym mo¿na spokojnie pozostawiæ przymocowane na jachcie na zimê. Jednak akumulator nie powinien pozostawaæ w stanie "nieruchomym". Le¿±cy w zimie ¶nieg na module zas³ania go, co powoduje, ¿e akumulator nie jest ³adowany i mo¿e pozostawaæ przez d³u¿szy czas roz³adowany. Z kolei jesieni± i wiosn± akumulator pozostaje w stanie na³adowanym, ale nie jest cyklicznie roz³adowywany. Wszystko to powoduje obni¿enie pojemno¶ci akumulatora.
  • Czy mo¿na do³adowaæ akumulator z pr±dnicy silnika?

    TAK, jednak poprzez regulator pr±dnicy. Pr±dnicê pod³±czamy poprzez jej regulator bezpo¶rednio do zacisków akumulatora. Nie wolno u¿ywaæ regulatora fotomodu³u, ze wzglêdu na zasadê jego dzia³ania.
  • Chêtnie odpowiemy na pañstwa pytania.

    Odpowiedzi na niektóre z nich tu zamie¶cimy.

* Jacht morski

PROBLEM:

Jak ³adowaæ akumulator na jachcie morskim podczas d³ugich rejsów, czy postoju w zatoce, gdzie uruchomienie silnika w celu pod³adowania akumulatorów mo¿e spotkaæ siê z niechêci± s±siadów?

ROZWI¡ZANIE:

Trzeba mieæ na jachcie w³asne ¼ród³o pr±du. Tak± "pr±dnic±" mo¿e byæ modu³ fotowoltaiczny i/lub wiatrak. W dzieñ modu³ produkuje pr±d, który ³aduje akumulator, natomiast wiatrak wtedy gdy wieje wiatr. Oczywistym jest, ¿e modu³ fotowoltaiczny tego pr±du produkuje najwiêcej w dzieñ s³oneczny, co szczegó³owiej omówiono w temacie "jacht ¶ródl±dowy".

Energia kinetyczna wiatru zale¿y od 3-ciej potêgi jego prêdko¶ci. Czyli je¶li prêdko¶æ wiatru wzro¶nie 2-krotnie, to energia jak± on niesie wzro¶nie 8-krotnie. Poniewa¿ wiatrak zamienia energiê kinetyczn± wiatru na pr±d elektryczny, to sens stosowania wiatraka jest tam, gdzie wiej± wiatry z odpowiedni± prêdko¶ci± (energi±) i najlepiej w dzieñ i w nocy. Tu chodzi o prêdko¶ci wiatru od 3 st B, czyli powy¿ej 15 km/godz.

S± ró¿ne morza i ró¿ne warunki i dlatego nie ma rozwi±zañ uniwersalnych. Ponadto, praktycznie ka¿dy jacht morski ma silnik i pr±dnicê, a wiêc wszystkie te elektrownie powinny poprawnie ze sob± wspó³pracowaæ. Przedstawione poni¿ej zestawy maj± pos³u¿yæ do zaprojektowania w³asnej, ekologicznej - bo nie produkuj±cej spalin, elektrowni.

Je¶li chodzi o stosowanie modu³ów, to nale¿y zwróciæ uwagê na nastêpuj±ce warunki:

  • Powierzchnia do której zostan± one przymocowane nie musi byæ p³aska, bo s± one przewa¿nie elastyczne i mo¿na je w niewielkim stopniu wyginaæ. Jednak powierzchnia ta powinna byæ g³adka, by osoba która stanê³a na module nie uszkodzi³a go wgniataj±c wystêp znajduj±cy siê pod spodem modu³u. Oczywi¶cie, miejsce mocowania nale¿y wybraæ tak, by rzadko dochodzi³o do wchodzenia na modu³. Na podeszwach obuwia czêsto znajduje siê piach, który bêdzie rysowa³ pokrycie modu³u, co znacznie zmniejsza jego prze¼roczysto¶æ i w rezultacie wydajno¶æ.
  • Miejsce mocowania nale¿y wybraæ tak, by nie dochodzi³o do mechanicznych uszkodzeñ. Chodzi o to, by przyk³adowo, na modu³ nie móg³ upa¶æ bom. Spowoduje on pêkniêcie p³ytki a w konsekwencji nieodwracalne zniszczenie modu³u. Ponadto, miejsce mocowania powinno zapewniaæ jak najlepsze nas³onecznienie, czyli ma³o cienia. Czêsto, ze wzglêdu na wydajno¶æ, bardziej korzystne jest zastosowanie kilku modu³ów w wielu miejscach ni¿ jednego du¿ego.
  • Nale¿y zwracaæ uwagê na zwierzêta. Pies czy kot ostrymi pazurami mo¿e zrobiæ g³êbok± rysê, tym samym niszcz±c pokrycie modu³u tak, ¿e nast±pi utlenienie siê p³ytki krzemu. W konsekwencji spowoduje to nieodwracalne zniszczenie modu³u.
  • Zasadniczo modu³y s± tak wykonane, ¿e nie zachodzi potrzeba ich ochrony przed ¶niegiem, lodem, s³on± wod±, itp. a wiêc mog± byæ przymocowane trwale.
  • Aby nie prze³adowaæ akumulatora, czyli nie przekroczyæ maksymalnego koñcowego napiêcia ³adowania, stosuje siê regulatory ³adowania. W poni¿szych przyk³adach pominiêto je, chocia¿ s± konieczne. Ich dobór pozostawiono na etap konkretnej realizacji, gdy¿ o ich doborze czêsto decyduj± dodatkowe czynniki, w tym wspó³praca z wiatrakami.

Je¶li chodzi o stosowanie wiatraków, to nale¿y zwróciæ uwagê na nastêpuj±ce czynniki:

  • Miejsce ustawienia wiatraka nale¿y wybraæ tak:
    • By by³ on zamocowany na wysoko¶ci zapewniaj±cej bezpieczeñstwo osób znajduj±cych siê w pobli¿u wiatraka, czyli tak, by stoj±ca pod nim osoba by³a z pewnym zapasem bezpieczeñstwa poni¿ej koñca ³opat. Wiruj±ce ³opaty maj± ogromn± energiê i ostre krawêdzie. Dlatego nale¿y zachowaæ tu szczególn± ostro¿no¶æ.
    • By mo¿liwo¶æ dostania siê w obszar wiruj±cych ³opat lin, czê¶ci takielunku, itp by³a minimalna. Przewa¿nie takim dobrym miejscem dla mniejszych jachtów jest rufa, a dla wiêkszych specjalnie przygotowana platforma na maszcie.
    • By by³ dostêp do wiatraka – w celu jego obs³ugi. Chodzi miêdzy innymi o mo¿liwo¶æ jego zatrzymania ze wzglêdu na zbli¿aj±cy siê niezwykle silny wiatr.
  • Z wielko¶ci± wiatraka zwi±zane s± jego gabaryty, a w tym jego masa. Wybieraj±c typ wiatraka nale¿y wzi±æ pod uwagê proporcje, tj. wielko¶æ jachtu i wiatraka. Przyk³adowo, jachtowy wiatrak Rutland 913 ma masê 11,3 kg, która postawiona na maszcie na wysoko¶ci ok. 2,3 -2,5 m nad pok³adem, stanowi du¿e obci±¿enie dynamiczne dla struktury no¶nej. Do parcia wiatru dodaje siê obci±¿enie dynamiczne wywo³ane ko³ysaniem siê jachtu, czyli i masy wiatraka na wysiêgniku.
  • Instalacja elektryczna musi byæ wykonana solidnie. Roz³±czenie po³±czenia elektrycznego pomiêdzy regulatorem ³adowania a wiatrakiem mo¿e przy silnym wietrze doprowadziæ do rozbiegania siê wiatraka.

Poni¿ej przedstawiono 2 zestawy, oparte na dwu ró¿nej wielko¶ci (mocy) wiatrakach, tj. Rutland 503 i Rutland 913.

Zestaw ma³y oparty na wiatraku o mocy maksymalnej 60 W – Rutland 503

Zgodnie z danymi podanymi przez producenta, wiatrak ten ma poni¿sz± wydajno¶æ.

Prêdko¶æ wiatru Pr±d [A] Pr±d wyprodukowany przez ca³y dzieñ [Ah]
Wêz³y km/godz St. Bouforta
10 18 3 0,5 12
15 27 4 1,25 30
20 36 5 2,0 48

Jak widaæ, aby wiatrak produkowa³ pr±d, musi wiaæ wiatr. Pojawia siê pytanie, zamiast wiatraka jakiej mocy modu³y fotowoltaiczne nale¿a³o by zastosowaæ, by wyprodukowa³y w lecie w Polsce, tyle samo pr±du, co ten wiatrak przy 3 st. B – nie jest to silny wiatr!!.

Aby wyprodukowaæ w ci±gu dnia 12 Ah w lecie (maj-lipiec) w Polsce, w modu³ach u³o¿onych poziomo, w miejscu gdzie cienia jest ma³o – nale¿a³oby zastosowaæ ³±czn± moc modu³ów ok. 50W/12V.

Tu trzeba pamiêtaæ, ¿e podana produktywno¶æ modu³u jest warto¶ci± ¶redni± – uwzglêdniaj±c±, ¿e bywaj± dni pochmurne. Tak wiêc na morzach ciep³ych, s³onecznych, wydajno¶æ takiego modu³u bêdzie znacznie wy¿sza, bez wzglêdu na to, czy jest wiatr czy go nie ma. Z drugiej strony, wystarczy, ¿e prêdko¶æ wiatru wzro¶nie tylko o 1 stopieñ Beauforta a produkcja pr±du wzrasta ponad dwukrotnie. Ten przyk³ad pokazuje, ¿e nie ma rozwi±zañ uniwersalnych. Wydaje siê, ¿e do p³ywania po morzach "ma³o s³onecznych" ale wietrznych, lepszym rozwi±zaniem jest wiatrak, a do p³ywania po morzach "s³onecznych" - modu³ fotowoltaiczny.

Jednak, czy nie mo¿na by ich po³±czyæ? Owszem, i tak siê robi, bo tak podpowiada do¶wiadczenie. Takie rozwi±zanie przewidzia³ producent wiatraka Rutland, firma Marlec. Wiatrak, bêd±cy samowzbudn± pr±dnic±, aby móg³ bezpiecznie ³adowaæ akumulator, musi ³adowaæ go poprzez regulator ³adowania. Producent tego regulatora dopuszcza, ¿e oprócz w.w wiatraka mo¿na do niego pod³±czyæ modu³ o mocy ok. 30W. A je¶li chce siê pod³±czyæ modu³ o wiêkszej mocy? Rozwi±zanie jest proste. Zastosowaæ do modu³u osobny regulator odpowiedni do jego mocy. Niestety, regulator od modu³u nie nadaje siê do obs³ugi wiatraka.

Zestaw oparty na wiatraku o mocy maksymalnej 215 W – Rutland 913

Zgodnie z danymi podanymi przez producenta, wiatrak ten ma poni¿sz± wydajno¶æ.

Prêdko¶æ wiatru Pr±d [A] Pr±d wyprodukowany przez ca³y dzieñ [Ah]
Wêz³y km/godz St. Bouforta
7 12,6 3 0,8 19,2
12 21,6 4* 2,0 48
15 27,0 4* 3,0 72
*/ 4 st B to 20-28 km/godz.

Jak widaæ, ju¿ przy wiatrach ok. 4 st B., tego pr±du jest ca³kiem du¿o i aby go zmagazynowaæ, trzeba stosowaæ akumulatory o pojemno¶ci rzêdu 200-300Ah . Akumulatory te powinny przechowaæ wyprodukowan± energiê elektryczn± przez kilka dni, by by³a dostêpna, gdy bêdzie s³aby wiatr.

Proporcjonalnie do wydajno¶ci tego wiatraka, nale¿a³oby tu zastosowaæ modu³y fotowoltaiczne o ³±cznej mocy 100- 200W/12V, a wiêc zestawy zbudowane z wielu pojedynczych modu³ów. Takie zestawy s± bardziej skuteczne ni¿ pojedynczy "du¿y" modu³, bo szansa, ¿e akurat wszystkie s± w cieniu np. ¿agla jest mniejsza ni¿ dla pojedynczego modu³u. Modu³y maj± jeszcze jedn± zaletê, uk³ad bardzo ³atwo rozbudowaæ dodaj±c nastêpne modu³y.

Oczywi¶cie, mo¿na po³±czyæ obie "pr±dnice". Producent regulatora do wiatraka Rutland 913 dopuszcza, ¿e oprócz w.w wiatraka mo¿na do niego pod³±czyæ modu³ fotowoltaiczny o mocy dopuszczalnej przez ten regulator. Je¶li chce siê pod³±czyæ modu³y o wiêkszej mocy, to nale¿y zastosowaæ osobny regulator ³adowania odpowiedni do jego mocy.

elektrownie wiatrowe regulatory ³adowania

Podsumowanie
W sk³ad zestawu wchodz±:

  • "Pr±dnice", czyli modu³y fotowoltaiczne (baterie s³oneczne, panele) i /lub wiatrak
  • Akumulatory magazynuj±ce pr±d.
  • Regulatory ³adowania dbaj±ce o optymalne ³adowanie akumulatorów.
  • Odbiorniki pr±du.

Domy¶lnie przyjmuje siê, ¿e instalacja na jachcie jest 12V ale je¶li jest ona 24V, to oczywi¶cie wszystkie w. w urz±dzenia musz± byæ na 24V. W przypadku modu³ów i akumulatorów mo¿na to uzyskaæ poprzez szeregowe ³±czenie TAKIEGO SAMEGO TYPU urz±dzeñ 12V, jednak w przypadku wiatraka trzeba siê zdecydowaæ na wersjê 12 lub 24V

Jakie mog± pojawiæ siê problemy

  • Dla jachtu morskiego aktualna jest wiêkszo¶æ odpowiedzi na pytania zwi±zane z instalacj± modu³ów fotowoltaicznych na jachcie ¶ródl±dowym, gdzie zapraszam.
  • Jak ³adowaæ akumulator z pr±dnicy silnika lub prostownika maj±c instalacjê wiatraka i fotomodu³u,

    nie roz³±czaj±c istniej±cej instalacji? Ka¿de z tych urz±dzeñ (¼róde³ pr±du) MUSI mieæ swój regulator ³adowania, by nie prze³adowaæ akumulatora. Takie rozwi±zanie jest najbezpieczniejsze. Ka¿de ze ¼róde³ pr±du ³±czymy równolegle do zacisków akumulatora poprzez bezpiecznik topikowy, zabezpieczaj±cy ka¿dy z obwodów. Dobrze mieæ wizualn± kontrolê stanu na³adowania akumulatora za pomoc± woltomierza pod³±czonego bezpo¶rednio do ³adowanego akumulatora. Oprócz woltomierza, bardzo dobr± kontrolê procesu ³adowania stanowi amperomierz, w³±czony w szereg pomiêdzy akumulatorem a ¼ród³em pr±du. Co prawda, regulatory ³adowania automatyzuj± proces ³adowania, jednak woltomierz i amperomierz pozwalaj± na szybka ocenê sytuacji, gdy co¶ ¼le funkcjonuje.
  • Jak zrobiæ, by opuszczaj±c jacht mo¿na by³o od³±czyæ odbiorniki a akumulator by³ dalej ³adowany przez fotomodu³

    ? Odbiorniki, które maj± byæ od³±czane powinny byæ pod³±czone bezpo¶rednio do akumulatora. Tak wiêc wy³±czaj±c wy³±cznik g³ówny, pozostawiamy pod³±czony modu³ fotowoltaiczny poprzez regulator ³adowania do akumulatora, który bêdzie go ³adowa³.
  • Czy mo¿na ³adowaæ akumulator z wiatraka w porcie

    ? Z punktu widzenia automatyki ³adowania tak, ale mo¿e byæ to niebezpieczne. Mo¿e siê zdarzyæ, ¿e w wiruj±ce ³opaty wiatraka dostanie siê np. fa³, co mo¿e spowodowaæ powa¿ny w skutkach wypadek, szczególnie gdy nie ma nadzoru. Lepiej, opuszczaj±c jacht, zatrzymaæ wiatrak podwi±zuj±c ³opatê do masztu, a ³adowanie pozostawiæ fotomodu³om.
  • Jak ³adowaæ jednocze¶nie kilka akumulatorów?

    Oczywistym jest, ¿e najpro¶ciej po³±czyæ je wszystkie równolegle, to bêd± siê zachowywa³y jak jeden du¿y akumulator. Jednak, tu mo¿e chodziæ o priorytet. Je¶li chcemy ³adowaæ wszystkie, a korzystaæ tylko z niektórych, by mieæ który¶ akumulator w rezerwie np. do rozruchu silnika, to wtedy mo¿na wszystkie jednocze¶nie ³adowaæ poprzez diody prostownicze, separuj±ce je wzajemnie przed roz³adowaniem. Jednak na diodach wystêpuje spadek napiêcia ok. 0,7V, co mo¿e wymagaæ przeregulowania regulatorów, je¶li to mo¿liwe. Mo¿na te¿ ka¿dy z nich ³adowaæ osobno, rêcznie prze³±czaj±c ³adowanie, co daje kontrolê nad sytuacj±, jednak jest uci±¿liwe. Bardzo pomocnym bêd± woltomierze pod³±czone do ka¿dego z akumulatorów.
  • Chêtnie odpowiemy na Pañstwa pytania

    Niektóre z odpowiedzi przedstawimy tu innym czytelnikom.

* Wentylatory na energiê s³oneczn±

Do zastosowania na jachcie, ale równie¿ na przyczepie, samochodzie kempingowym, w szklarni,..itd. Tak wiêc to, co ni¿ej napisano równie¿ mo¿e mieæ zastosowanie w innych sytuacjach.

Dlaczego powinni¶my wietrzyæ?

W pozostawionej zamkniêtej ³odzi wytr±ca siê wilgoæ z powodu ró¿nicy temperatury wewnêtrznej i zewnêtrznej. Temperatury te zmieniaj± siê, chocia¿ nie jednocze¶nie. Woda rozpuszczona w ciep³ym powietrzu zassanym z zewn±trz przy jego odpowiednim och³odzeniu wytr±ca siê we wnêtrzu w postaci rosy bo zostaje przekroczony próg rozpuszczalno¶ci. W zimnym powietrzu mo¿e siê mniej wody rozpu¶ciæ. Dotyczy to zarówno klimatu wilgotnego, jak i suchego.

Wentylacja polega na zapewnieniu ruchu powietrza. Jednak chodzi tu o zrównanie poziomu wilgotno¶ci wewn±trz i na zewn±trz ³ódki. Inaczej ni¿ siê powszechnie uwa¿a, zamkniêcie - np. poprzez owiniêcie plandek± - kabiny ³ódki w celu jej „ochrony” przed wilgotnym powietrzem, jeszcze bardziej podnosi poziom wilgotno¶ci pod pok³adem. Utrudniona jest wymiana powietrza. Tu trzeba wpompowaæ do ³ódki suche, a wiêc ciep³e powietrze by "zabra³o" wilgoæ z ³ódki, która wytr±ci³a siê np. w nocy i wypompowaæ je na zewn±trz.

Wilgoæ powstaj±ca w kabinie powoduje olbrzymie szkody. W stosunkowo krótkim czasie (wystarczy kilka tygodni, a czasem nawet kilka dni) wilgoæ wewn±trz kabiny wytworzy idealny klimat dla rozwoju ple¶ni i grzybów, czego w³a¶ciciele ³ódek powinni przede wszystkim unikaæ. Nie chodzi tylko o to, ¿e wilgotne i sple¶nia³e powietrze jest nieprzyjemne i niezdrowe. Ple¶ñ i grzyby mog± uszkodziæ materia³ obiciowy w kabinie, elementy elektroniczne i czê¶ci metalowe. Po d³u¿szym czasie drewno zacznie gniæ, a we w³óknie szklanym powstan± pêcherze. S± to bardzo kosztowne uszkodzenia, a ci którzy mieli ju¿ z tym do czynienia wiedz±, jak trudno potem pozbyæ siê ple¶ni.

Proszê pamiêtaæ: Wentylacja bardzo dobrze dzia³a, gdy jeste¶my na ³odzi, bo luki s± pootwierane. Jest to wentylacja bierna a jej skuteczno¶æ zapewnia wiatr. Podczas naszej nieobecno¶ci luki s± pozamykane i zadanie zapewnienia dobrej wentylacji mog± wykonaæ wentylatory - je¶li je zastosowali¶my.

Najprostsze - Nicro MiniVent 1000 - zapewniaj± aktywn± wentylacjê w dzieñ, dziêki pr±dowi dostarczanemu przez panel s³oneczny oraz biern± wentylacjê w nocy (wówczas dzia³aj± tak jak zwyk³a kratka wentylacyjna). Natomiast wentylatory Day and Night Plus zapewniaj± wentylacjê ³ódki przez ca³± dobê, gdy¿ s± wyposa¿one w akumulatorek. Panel s³oneczny w dzieñ ³aduje akumulatorek, który z kolei dostarcza pr±d do ¶mig³a. Ponadto, wentylatory te s± wyposa¿one w dwa rodzaje ¶migie³: ss±ce i pompuj±ce.

Jakie jest moje zapotrzebowanie na wentylacjê?

Czêsto s³yszymy to pytanie. S± dwie poprawne odpowiedzi -“Nigdy nie jest za du¿o” i “Nawet trochê wentylacji ju¿ pomaga.” Najlepiej by by³o, gdyby ca³e powietrze w kabinie by³o wymieniane co godzinê. Przyk³adowo ³ódka o d³ugo¶ci 9 m zawiera ok. 22 m3 powietrza. Nowe modele wentylatorów Nicro, które mamy w naszej ofercie, zapewniaj± cyrkulacjê ok. 17-28 m3 powietrza na godzinê.

Zastosowanie wentylatorów dla zabezpieczenia podstawowych potrzeb podano w tabeli.

D³ugo¶æ ³ódki Zalecane wentylatory
do 7,5m3

7,5-12m3

powy¿ej 12m3

1 wentylator ss±cy*

1 wentylator ss±cy + wentylator nadmuchowy**

2 wentylatory ss±ce + wentylator nadmuchowy**

*Dla zapewnienia efektywnej wentylacji, poza jednym wentylatorem ss±cym powinien istnieæ dodatkowy dostêp powietrza do kabiny (np. przez wywietrznik lub kratkê wentylacyjn±).

**Mamy w naszej ofercie wentylatory, które mo¿na w razie potrzeby ustawiaæ jako ss±ce lub pompuj±ce. Robi siê to poprzez zamianê ¶migie³. Operacja jest odwracalna, a ¶mig³a maj± odpowiedni± sprawno¶æ, gdy¿ krzywizna ³opat jest dobrana do kierunku przep³ywu.

Jak mogê oszacowaæ objêto¶æ powietrza w mojej ³ódce?

Aby obliczyæ ile powietrza mie¶ci siê w ³ódce, mo¿na pos³u¿yæ siê wzorem:

wentylatory fotomodu³y odnawialne ¼ród³a energii A x B x C x 0,7 gdzie
  • A oznacza d³ugo¶æ ³ódki nie licz±c kokpitu;
  • B oznacza szeroko¶æ ³ódki (w najszerszym miejscu);
  • C oznacza ¶redni± wysoko¶æ w kabinie

Je¶li wymiary podamy w [m] to objêto¶æ bêdzie w m3

Zasady wentylacji

Nale¿y du¿o uwagi po¶wiêciæ optymalnemu zaprojektowaniu wentylacji na ³odzi.

energia s³oneczna kontrolery ³adowania wiatraki Dobrze jest gdy przep³yw strug powietrza pokrywa siê z naturalnym, swobodnym kierunkiem przep³ywu. Wlot powietrza przewa¿nie instaluje siê na dziobie, gdy¿ ³ód¼ zacumowana na boi, kotwicy w sposób naturalny ustawia siê dziobem do wiatru. Ciep³e powietrze p³ynie do góry a wiêc tam nale¿y zrobiæ wylot. Zasysanie, wpompowanie powietrza ch³odnego do wnêtrza trzeba zrobiæ ni¿ej. Odseparowaæ powietrze z przedzia³u silnikowego od mieszkalnego, itd.

Na rysunkach przedstawiono propozycje takich rozwi±zañ.

Sam monta¿ wentylatorów nie jest trudny a jedynie wyciêcie otworu w pok³adzie, luku, dachu itp. mo¿e wymagaæ pewnej wprawy.

Przy wyborze miejsca na wentylator nale¿y równie¿ wzi±æ pod uwagê krzywiznê powierzchni, do której go siê montuje. Nie powinna byæ za du¿a, gdy¿ wyst±pi problem z uszczelnieniem po³±czenia. W zasadzie strza³ka wypuk³o¶ci nie powinna przekraczaæ 12mm na 300mm d³ugo¶ci.

produkcja pr±du regulatory ³adowania solar
Szczegó³owe informacje techniczne na temat sposobu monta¿u wentylatorów znajdziesz w instrukcji, któr± do³±czamy do zakupionego produktu.

* Altanka, domek letniskowy

PROBLEM:

W miejscu, gdzie stoi nasz domek, nie ma dostêpu do sieci energetycznej, chocia¿ nie jest wykluczone, ¿e kiedy¶ sieæ zostanie pod³±czona.

ROZWI¡ZANIE:

Trzeba mieæ w³asn± elektrowniê. Jak±? Mo¿e to byæ generator spalinowy ale te¿ urz±dzenia napêdzane ogólnodostêpn± energi± s³oneczn±. Tak± energi± jest energia promieniowania s³onecznego jak te¿ przetworzona forma w postaci energii kinetycznej, czyli wiatr lub pr±d rzeki. O elektrowniach wodnych nie bêdzie tu mowy, gdy¿ ich zastosowanie w warunkach amatorskich jest trudne. Nacisk zostanie po³o¿ony na modu³y fotowoltaiczne, zamieniaj±ce bezpo¶rednio energiê promieniowania s³onecznego na pr±d elektryczny oraz wiatraki, które w niektórych lokalizacjach mog± okazaæ siê nawet dominuj±ce.

Jak to bêdzie dzia³a³o?

W dzieñ, gdy ¶wieci s³oñce, modu³y fotowoltaiczne zamieniaj± energiê promieniowania s³onecznego na pr±d elektryczny. Gdy wieje wiatr, wiatrak zamienia energiê kinetyczn± powietrza na pr±d elektryczny. W obu przypadkach, ten pr±d jest magazynowany w akumulatorze (zestawie akumulatorów). Energia ta jest tu nazwana EKO, bo ekologiczna. A je¶li od d³u¿szego czasu jest bardzo pochmurno i nie wieje wiatr a pr±d w akumulatorze koñczy siê? Wtedy albo minimalizujemy zu¿ycie pr±du i czekamy na zmianê pogody albo ³adujemy akumulator poprzez prostownik generatorem spalinowym lub ³adujemy akumulator gdzie indziej. Eksploatacja generatora spalinowego jest droga ale gdy ju¿ pracuje, to nie tylko mo¿e ³adowaæ akumulator ale te¿ zasilaæ odbiorniki du¿ej mocy jak elektronarzêdzia czy zwyczajnie pralkê automatyczn±. Tak wiêc, akumulator jest tym bardzo wa¿nym buforem, który umo¿liwia zasilanie, wtedy gdy nie jest produkowany pr±d lub jego zu¿ycie jest wiêksze ni¿ produkcja.

W akumulatorze jest pr±d sta³y. Je¶li w domku zostanie zbudowana instalacja na 12VDC, to jest to napiêcie typowe i istnieje bardzo du¿o odbiorników przystosowanych do tego "samochodowego" napiêcia. Napiêcie 12VDC jest napiêciem bezpiecznym. Nie zachodzi ryzyko pora¿enia pr±dem i tak± instalacjê mo¿emy sami wykonaæ. Jest to instalacja relatywnie tania i prosta do samodzielnego wykonania.

Je¶li chcemy u¿ywaæ g³ównie urz±dzeñ przystosowanych do zasilania z sieci 230VAC (pr±d zmienny), to trzeba zamieniæ pr±d sta³y z akumulatora na zmienny. Robi± to przetwornice DC/AC. Wtedy najlepiej bêdzie, gdy ca³a instalacja elektryczna domu od razu bêdzie przystosowana do 230VAC, co u³atwi ewentualne pó¼niejsze jej pod³±czenie do sieci.

Gdy dom zostanie ju¿ pod³±czony do sieci 230VAC to instalacja EKO bêdzie nadal pracowa³a a dziêki temu rachunek za pr±d z elektrowni bêdzie ni¿szy. Najpro¶ciej to zrobiæ, poprzez ³adowanie akumulatora z sieci wtedy, gdy zabraknie pr±du EKO, na przyk³ad taryf± nocn±. Ca³± tê procedurê mo¿na oczywi¶cie zautomatyzowaæ i rozbudowaæ, nawet tak by sprzedawaæ pr±d do elektrowni i zarabiaæ To rozwi±zanie ma te¿ i tê zaletê, ¿e domowa instalacja zostanie w pewnym stopniu zabezpieczona na wy³±czenia pr±du w sieci bo jest akumulator. Takie zabezpieczenie jest szczególnie wa¿ne dla instalacji CO, która bez pr±du zatrzymuje siê i jest zimno.

Jak to zrobiæ?

Do dalszych rozwa¿añ przyjêto dwa warianty, które maj± byæ pomocne do zaprojektowania w³asnego systemu. Inne warianty, w du¿ym stopniu, mo¿na zaprojektowaæ stosuj±c metodê proporcjonaln± do opisanych.

Altanka, czyli domek na dzia³ce zasilany tylko pr±dem EKO, z instalacj± opart± na napiêciu 12VDC lub wielokrotno¶ci tj.. 24, 48VDC. Projektuj±c j± kierowano siê minimalizacj± kosztów, co oczywi¶cie wymusza spore ograniczenia w wyposa¿eniu ale daje ju¿ pewien minimalny komfort.

Domek letniskowy, czyli instalacja umo¿liwiaj±ca prowadzenie normalnego gospodarstwa domowego w okresie letnim, z perspektyw± pod³±czenia do sieci energetycznej 230VAC. Zastosowane tu rozwi±zania, poprzez rozbudowê, mog± byæ pomocne do zaprojektowania zasilania domu eksploatowanego ca³orocznie.

ALTANKA

Do zbudowania w³asnej elektrowni wybrano dwa zestawy urz±dzeñ, tj. zestaw tañszy i dro¿szy, aby uzmys³owiæ na czym mog± polegaæ ró¿nice. Podane ceny dotycz± roku 2006.

Elektrownia

Urz±dzenie

Cena

Komentarz

Akumulator

45 Ah

130-210 z³

Wybrano stosunkowo tani akumulator do samochodu osobowego. Cena jest bardzo zale¿na od producenta i od pojemno¶ci. Wiêksza pojemno¶æ, to wiêcej pr±du.

55 Ah

150- 260 z³

Modu³

ST 40

1150 z³

40W/12V, mniejsza sprawno¶æ 7%, wiêksza powierzchnia - tañszy

SM 45

1550 z³

45W/12V, wiêksza sprawno¶æ 14%, mniejsza powierzchnia - dro¿szy

Regulator ³adowania

SOL 5/12-24V

95 z³

Polski

SS-6L/12V

240 z³

Importowany

Mimo, ¿e wydajno¶æ obu elektrowni jest zbli¿ona, to cena tañszego wariantu wyniesie ok. 1400 z³ a dro¿szego ok. 2000 z³.

Ile pr±du wyprodukuje ta elektrownia?

Zak³adam, ¿e elektrownia ta jest ustawiona w miejscu pozbawionym cienia np. drzew, skierowana na po³udnie i nachylona pod k±tem ok. 45-60 st. od poziomu. Jej wydajno¶æ dzienna bêdzie zale¿na od zachmurzenia i mo¿na j± u¶redniæ. Tym zajmuje siê akumulator, przechowuj±c pr±d wyprodukowany w dni s³oneczne na dni pochmurne. Natomiast, nie jest on w stanie buforowaæ pór roku. Poni¿ej zestawiono produkcjê w.w modu³ów w zale¿no¶ci od pór roku.

¦rednia dobowa produkcja pr±du modu³ów 40-45W/12V

Zima (grudzieñ)

Wiosna (marzec), jesieñ (wrzesieñ)

Lato (czerwiec)

4-6 Ah

10-12 Ah

15-18 Ah

Na zasilanie jakich urz±dzeñ wystarczy tego pr±du?

Zak³adam eksploatacjê nastêpuj±cych urz±dzeñ.

* O¶wietlenie oparte na 2 ¿arówkach halogenowych tj. 2 x 10W /12V, 20W/12V=1,7A

* Telewizor turystyczny LCD 8W /12V, 8W/12V=0,7A

RAZEM 1,7 + 0,7= 2,4A

Wiosn± i jesieni± bêdzie 10-12Ah / 2,4A= 4,2 -5 godz. A wiêc ¶wiat³o przez 4-5 godz,. to ca³kiem du¿o czasu.

W lecie pozostanie do wykorzystania dodatkowo 5-6Ah.

* Nurnikowa pompka wodna (np.podlewanie wod± )12V/2,6A, wydajno¶æ kilkana¶cie l/min., bêdzie mog³a pracowaæ 5-6Ah/2,6A = 1,9-2,3 godz.

A je¶li bêdzie u¿ywaæ siê tych urz±dzeñ tylko w weekendy?

Oznacza to, ¿e pr±d jest produkowany przez 7 dni a zu¿ywany tylko przez 2 dni. Czyli w sobotê i niedzielê bêdzie do dyspozycji wiosn± i jesieni± (10-12 Ah) x 7 /2 dni = 35-42 Ah. U¿ywaj±c w.w urz±dzenia tj. ¶wiat³o 20W, TV, pompa wody, pozostaje jeszcze na ka¿dy dzieñ do wykorzystania 20-24 Ah. Oznacza to, przyk³adowo, u¿ywanie przez 2 godz. urz±dzeñ o mocy 120-144W ka¿dego dnia. Bo (20-24Ah)/2h= 10-12A , 12V x (10-12A) = 120 - 144W. Tu mo¿na rozwa¿yæ u¿ycie przetwornicy napiêcia z 12VDC na 230VAC, o mocy 150W, która bardzo rozszerza zakres mo¿liwych odbiorników.

Oczywi¶cie, w takiej sytuacji, aby zmagazynowaæ pr±d z ca³ego tygodnia, nale¿y powiêkszyæ pojemno¶æ akumulatorów co najmniej x 2.

Jak poprawiæ produkcjê pr±du we wrze¶niu, pa¼dzierniku?

* Je¶li dzia³ka jest na otwartej przestrzeni jak brzeg morza, jeziora, tereny ma³o zabudowane i zalesione, gdzie wiatr mo¿e swobodnie wiaæ, to system ten mo¿na uzupe³niæ wiatrakiem. Poni¿ej podano produkcjê pr±du przez wiatrak o mocy maksymalnej 60 W/12V – Rutland 503.

Zgodnie z danymi podanymi przez producenta, wiatrak ten ma poni¿sz± wydajno¶æ.

Prêdko¶æ wiatru

Pr±d [A]

Pr±d wyprodukowany przez ca³y dzieñ [Ah]

Wêz³y

km/godz

St. Bouforta

10

18

3

0,5

12

15

27

4

1,25

30

20

36

5

2,0

48

Jak widaæ, aby wiatrak produkowa³ pr±d, musi wiaæ wiatr i wtedy tego pr±du jest naprawdê du¿o. Jest tu wszystko jedno, czy jest dzieñ czy noc. Pogoda wietrzna jest przewa¿nie, gdy jest pochmurno, czyli jesieni±. W niektórych lokalizacjach, wiatrak mo¿e okazaæ siê tym dominuj±cym ¼ród³em pr±du.

* Je¶li dzia³ka jest na terenie gêsto zalesionym, to pozostaje uzupe³nienie pr±du generatorem spalinowym. Generatory takie maj± du¿± moc jednostkow± i gdy pracuj± mo¿na wykonywaæ przy ich pomocy energoch³onne prace np. elektronarzêdziami, jednocze¶nie ³aduj±c prostownikiem akumulator. Niestety, tu wystêpuje pewna sprzeczno¶æ, gdy¿ akumulatory "lubi±" byæ ³adowane d³ugo ma³ym pr±dem a to oznacza d³ugotrwa³± pracê generatora, czyli du¿e zu¿ycie paliwa i d³ugo ha³as.

Komentarz

Stosuj±c modu³y fotowoltaiczne mamy zagwarantowan± bardzo du¿± niezawodno¶æ i trwa³o¶æ systemu, bo ma³o jest ruchomych czê¶ci a ¼ród³o energii jest darmowe i niewyczerpalne. Urz±dzenia te pracuj± w ca³kowitej ciszy, bez spalin i praktycznie bezobs³ugowo.

DOMEK LETNISKOWY

Jak we wstêpie napisano, ca³a instalacja zostanie oparta na pr±dzie zmiennym 230VAC, czyli jest przygotowana do pod³±czenia do sieci energetycznej.

Do zaprojektowania w³asnej elektrowni kierowano siê nie minimalizacj± kosztów ale tak± wydajno¶ci± energetyczn± aby by³o mo¿liwe prowadzenie gospodarstwa domowego kilkuosobowej rodziny z pominiêciem zimy. Poni¿ej zestawiono zaproponowany zestaw urz±dzeñ i ich zapotrzebowanie na energiê.

Urz±dzenie

Moc

Zapotrzebowanie na energiê w ci±gu doby

Uwagi

O¶wietlenie energooszczêdne

4szt. x 24W = 96W

96W x 4h = 384Wh

¦wietlówki

Telewizor LCD + DVD

60-120W

90W x 4h = 360Wh

Przyjêto warto¶æ ¶redni±

Lodówka

80-100W

90W x 8h = 720Wh

Przyjêto czas pracy 0,5 godz i 1 godz. przerwa. Warto¶æ ¶rednia

Pompa wody

500W

500W x 1h =500Wh

Za³o¿ono 1 godz. pracy w ci±gu doby

Razem w ci±gu doby

1964 Wh

W powy¿szym zestawie celowo pominiêto pralkê automatyczn±, ze wzglêdu na jej bardzo du¿e chwilowe zapotrzebowanie na energiê. Grza³ka pralki czêsto ma moc 1000-2000W.

<>Przeliczaj±c tê energiê na zmagazynowan± w akumulatorze 12V mamy.

1964 Wh / 12V = 164 Ah.

Aby wyprodukowaæ wiosn±, czy jesieni± 164 Ah trzeba zastosowaæ modu³y fotowoltaiczne o ³±cznej mocy ok. 600-700W. W lecie te modu³y wyprodukuj± o ok. 50% wiêcej pr±du, ale te¿ wzro¶nie zapotrzebowanie na pr±d przez lodówkê i pompê wodn±. £±czna pojemno¶æ akumulatorów 12V powinna wynie¶æ co najmniej 700-1000Ah.

Aby zamieniæ pr±d sta³y w akumulatorze na zmienny 230VAC, trzeba zastosowaæ przetwornicê o mocy co najmniej 600-700W. Zak³adam, ¿e jednocze¶nie s± w³±czone pompa wody i lodówka.

Tak wiêc ca³y system bêdzie siê sk³ada³:

Elektrownia

Urz±dzenie

Cena

Komentarz

Akumulatory 12V

700-1000Ah

2000-5000 z³

Bêdzie to zestaw akumulatorów po³±czonych równolegle dla systemu 12V a dla nap. 24V , 48V szeregowo-równolegle. Cena jest bardzo szacunkowa.

Modu³

5-6 szt AS 120

(120W,12V)

14000-17000 z³

Cena jest szacunkowa, gdy¿ ³±czn± moc modu³ów 600-700W mo¿na zbudowaæ z wielu ró¿nych typów modu³ów, jak monokrystaliczne-dro¿sze, amorficzne-tañsze i ró¿nych producentów. Tu s± podane modu³y monokrystaliczne

Regulator ³adowania

2 x ProStar 30

2 x 865 =1730 zl

Zastosowano dwa równolegle po³±czone regulatory

Przetwornica 12VDC/230VAC

650-1200W

860-1400 z³

Przetwornica 1200W nie jest konieczna lecz daje wiêkszy zapas mocy.

RAZEM

18590-25130 z³

Podane ceny dotycz± roku 2006. Najdro¿szym elementem "elektrowni" s± modu³y fotowoltaiczne. Mo¿na zmniejszyæ ich koszt o ok. 30-50%, stosuj±c modu³y amorficzne. Jednak wtedy nale¿y liczyæ siê z tym, ¿e zajm± one powierzchniê o ok. 100% wiêksz± i bêd± mia³y trwa³o¶æ nieco ni¿sz±.

Jak zasilaæ pralkê automatyczn±?

Taka pralka potrzebuje chwilowo du¿ej mocy ale rzadko np. raz na tydzieñ. Zastosowaæ generator spalinowy pr±du o mocy co najmniej ok.2 kW(2000W). Cena takiego generatora to ok. 1700-2300z³. Wtedy, gdy pralka pracuje, pracuje te¿ generator. Poprzez prostownik mog± wtedy byæ ³adowane akumulatory i mo¿na u¿ywaæ energoch³onnych elektronarzêdzi (np. pi³a tarczowa to 1000-1500W). Niestety, wad± tego rozwi±zania jest du¿y koszt paliwa i ha³as ale za to jest dodatkowe ¼ród³o pr±du, daj±ce wiêksz± niezawodno¶æ zasilania.

Jak poprawiæ produkcjê pr±du we wrze¶niu, pa¼dzierniku?

Je¶li dzia³ka jest na otwartej przestrzeni jak brzeg morza, jeziora, tereny ma³o zabudowane i zalesione, gdzie wiatr mo¿e swobodnie wiaæ, to system ten mo¿na uzupe³niæ wiatrakiem. Poni¿ej podano produkcjê pr±du przez wiatrak o mocy maksymalnej 200 W/12V – Rutland 913.

Zgodnie z danymi podanymi przez producenta, wiatrak ten ma poni¿sz± wydajno¶æ.

Prêdko¶æ wiatru

Pr±d [A]

Pr±d wyprodukowany przez ca³y dzieñ [Ah]

Wêz³y

km/godz

St. Bouforta

7

12,6

3

0,8

19,2

12

21,6

4*

2,0

48

15

27,0

4*

3,0

72

*/ 4 st B to 20-28 km/godz.

Jak widaæ, ju¿ przy wiatrach ok. 4 st B., tego pr±du jest ca³kiem du¿o i aby go zmagazynowaæ, trzeba stosowaæ akumulatory o pojemno¶ci rzêdu 200-300Ah

Czy mo¿na ca³kowicie uniezale¿niæ siê od elektrowni w okresie ca³orocznym?

Do¶wiadczenie podpowiada, ¿e w takiej sytuacji nale¿a³oby zainstalowaæ ³±czn± moc modu³ów rzêdu 1500-2500W. Jednak w naszej strefie klimatycznej taka moc mo¿e okazaæ siê te¿ nie wystarczaj±ca w miesi±cach listopad, grudzieñ, styczeñ, gdy d³ugo bêdzie utrzymywa³a siê pochmurna pogoda a zapotrzebowanie na pr±d jest du¿e. Wtedy nale¿y wspomagaæ siê generatorem spalinowym.

Komentarz

  • Powy¿szy przyk³ad nale¿y potraktowaæ jako sposób do zaprojektowania w³asnej elektrowni. Uk³ad nie jest krytyczny i gdy po jakim¶ czasie stwierdzimy, ¿e trzeba "elektrowniê" rozbudowaæ, to po prostu dok³adamy nastêpne elementy. Jest to ogromna zaleta tego systemu.
  • Z podanych przyk³adów wynika, ¿e nale¿a³oby zastosowaæ akumulatory o du¿ej ³±cznej pojemno¶ci. Ze wzglêdu na bezpieczeñstwo, pomieszczenie na akumulatory, musi byæ dobrze wentylowane. Oznacza to praktycznie konieczno¶æ przeznaczenia na akumulatory specjalnego pomieszczenia.
  • Jak widaæ, ca³y uk³ad jest praktycznie przygotowany do pod³±czenia do sieci energetycznej. Wyposa¿enie go w urz±dzenie podobne do sterownika UPS zautomatyzuje prze³±czanie pomiêdzy instalacjami.
  • Po pod³±czeniu domu do sieci publicznej mo¿liwe jest te¿ sprzedawanie pr±du do elektrowni i zarabianie na tym, szczególnie w lecie. Oczywi¶cie, konieczne bêd± tu odpowiednie modyfikacje instalacji oraz uzgodnienia formalne z elektrowni±.
  • Stosuj±c modu³y fotowoltaiczne mamy zagwarantowan± nie tylko bardzo du¿± niezawodno¶æ i trwa³o¶æ systemu ale cich± pracê, brak spalin i praktycznie bezobs³ugowo¶æ.

Jakie mog± pojawiæ siê problemy?

  • Wytrzyma³o¶æ konstrukcji no¶nej dachu mo¿e nie byæ wystarczaj±ca. Nale¿y sprawdziæ masê i wymiary przewidywanych do zainstalowania modu³ów.
  • Dostêpne miejsce do instalacji modu³ów jest za ma³e, niekorzystnie ukierunkowane lub zacienione.
  • Chêtnie oczekujemy od Pañstwa pytañ. Niektóre z odpowiedzi przedstawimy tu innym czytelnikom.

* O¶wietlenie tablicy informacyjnej, reklamowej itp.

PROBLEM:

Tablicê tê trzeba ustawiæ w miejscu, gdzie brak jest dostêpu do linii energetycznej a zachodzi konieczno¶æ o¶wietlenia jej w nocy.

ROZWI¡ZANIE:

Potrzebne bêd±:
  • Modu³ fotowoltaiczny lub zestaw modu³ów, zwany te¿ bateri± s³oneczn±
  • Akumulator – mo¿e byæ zwyk³y samochodowy na 12V
  • Regulator ³adowania akumulatora – w wersji z w³±cznikiem zmierzchowym.
  • Lampki z bia³ymi diodami LED – np. rowerowe zmodyfikowane
  • Konstrukcja no¶na, do której powy¿sze urz±dzenia s± przymocowane

Jak to bêdzie dzia³a³o?

Sterowaniem ca³ego systemu zajmuje siê specjalny regulator ³adowania. Do niego s± pod³±czone; modu³, akumulator, odbiorniki – tj. lampki. Miejsce i polaryzacja pod³±czenia jest oznaczone na obudowie.

  • Gdy jest DZIEÑ, modu³ zamienia energiê ¶wietln± promieniowania s³onecznego na pr±d elektryczny. Ten pr±d poprzez regulator ³adowania p³ynie do akumulatora, gdzie jest magazynowany. Regulator dba o to, by akumulator nie zosta³ prze³adowany. Do regulatora s± pod³±czone te¿ lampki LED, które jednak nie ¶wiec±, bo ich nie w³±czy³ regulator, bo jest jasno.
  • Gdy jest NOC, modu³ nie produkuje pr±du, bo nie jest o¶wietlony. Ten stan (jest ciemno) rozpoznaje regulator i jest to dla niego sygna³ do w³±czenia lampek. Jak d³ugo bêd± ¶wieci³y lampki? Regulator je WY£¡CZY w dwóch przypadkach;
    1. gdy wróci dzieñ a wiêc rano lub
    2. gdy w akumulatorze skoñczy siê zmagazynowany pr±d, by nie uszkodziæ akumulatora

Na jak d³ugo wystarczy pr±du w akumulatorze?

Zale¿y to od mocy modu³u fotowoltaicznego, pojemno¶ci akumulatora, poboru pr±du przez lampki no i oczywi¶cie od pory roku. Zostanie to pokazane na poni¿szym przyk³adzie.

Do¶æ czêsto spotykanym poborem pr±du przez bia³e lampki LED – rowerowe, jest ok. 100 mA. Je¶li zastosuje siê modu³ o mocy ok. 40-50W/12V, to mo¿na spodziewaæ siê, ¿e wczesn± wiosn±, jesieni± wyprodukuje on ¶rednio w ci±gu ca³ego dnia ok. 10-12 Ah. Zak³adam, ¿e jest on ustawiony w miejscu, gdzie nie ma cienia np. drzew, jest skierowany na po³udnie i ustawiony pod k±tem ok. 50-60 st. od poziomu. Zak³adaj±c, ¿e lampka ¶wieci przez 12 godz. (noc jesieni± lub wiosn±), to pobierze ona z akumulatora 12h x 0,1A = 1,2 Ah. Oznacza to, ¿e maj±c do dyspozycji 12Ah, mo¿na ich pod³±czyæ 12 / 1,2 =10 szt. Ale lampki te s± na napiêcie 6V, tak wiêc w rzeczywisto¶ci bêdzie 20 szt. Rozstawiaj±c je przyk³adowo co 20 cm, mo¿na o¶wietliæ odcinek o d³ugo¶ci 400 cm.

W lecie (czerwiec) bêdzie pr±du za du¿o ale w zimie (grudzieñ) zabraknie, bo mniej energii ¶wietlnej dociera a noce s± d³u¿sze. Co wtedy? S± praktycznie dwa rozwi±zania:

  • Zwiêkszyæ moc zainstalowanego modu³u, praktycznie dwukrotnie.
  • Zdecydowaæ siê na to, by lampki gas³y – by³y wy³±czane przez regulator – nad ranem. Jak wcze¶nie bêd± wy³±czane zale¿y nie tylko od blisko¶ci do najkrótszego dnia w roku ale te¿ od po³o¿enia geograficznego. ¬le bêdzie na pó³nocy Polski bo jesieni± jest czêste zachmurzenie, zdecydowanie lepiej jest na po³udniu – góry. W górach d³ugo w zimie le¿y ¶nieg, który jako bia³y odbija ¶wiat³o s³oneczne, co zdecydowanie poprawia wydajno¶æ dzienn± modu³ów.

Powy¿sze szacunki mo¿na potraktowaæ jako przyk³ad do zaprojektowania w³asnej instalacji.

Jak d³ugo bêdzie pracowa³a taka instalacja?>

Instalacja taka jest zbudowana w wielu elementów o ró¿nej trwa³o¶ci. Do najtrwalszych nale¿± elementy elektroniczne, jak diody, tranzystory, uk³ady scalone, w tym p³ytki modu³ów fotowoltaicznych. Wiêkszo¶æ producentów modu³ów stacjonarnych (pokrytych szk³em) daje 10-25 letni± gwarancjê na moc. Oznacza to, ¿e taki modu³ np. po 10 latach straci nie wiêcej ni¿ 10 % swojej nominalnej mocy, czyli naprawdê d³ugo. Przecie¿ maj±c 90% pocz±tkowej wydajno¶ci produkuje on dalej pr±d.
Najs³abszym ogniwem s± akumulatory. Dla o³owiowych mo¿na szacowaæ ich ¿ywotno¶æ na 3-5 lat, chocia¿ dla niektórych typów i producentów nawet 10 lat. Po tym okresie trzeba bêdzie akumulator wymieniæ.

Je¶li chodzi o wydajno¶æ i niezawodno¶æ, trzeba uwzglêdniæ jeszcze jeden czynnik. Chodzi o zas³anianie modu³u. Je¶li na modu³ach zalega ¶nieg, le¿± li¶cie lub inne zanieczyszczenia, to one bardzo zmniejszaj± ich produktywno¶æ. Szczególnie wra¿liwe na czê¶ciowe zas³anianie s± modu³y z krzemu krystalicznego. Chodzi o to, ¿e s± one zbudowane z po³±czonych w szereg p³ytek krzemu i zas³oniêcie tylko kilku p³ytek, powoduje efekt zbli¿ony do ca³kowitego zas³oniêcia modu³u. Znacznie mniej wra¿liwe s± modu³y zbudowane np. z krzemu amorficznego, gdy¿ trudniej zas³oniæ pasek biegn±cy przez ca³± szeroko¶æ-wysoko¶æ modu³u. Dlatego bardzo wa¿nym jest utrzymywanie modu³u w czysto¶ci, czemu sprzyja prawie pionowe ich ustawienie.

Najczêstsz± przyczyn± niesprawno¶ci uk³adu jest pogarszanie siê kontaktu na stykach. Dlatego dobrze jest przynajmniej 1 - raz do roku, najlepiej przed zim±, sprawdziæ i zakonserwowaæ instalacjê, gdy¿ zima jest najgorszym okresem je¶li chodzi o wydajno¶æ.

Mo¿liwe modyfikacje urz±dzenia

  • Zamiast bia³ych lampek LED mo¿na zastosowaæ pojedyncze ró¿nokolorowe diody LED, z których uk³ada siê napisy. S± one wk³adane w otwory w tablicy i ³±czone szeregowo – równolegle dla uzyskania 12V. Daje to ³adny i bardzo czytelny efekt wizualny, chocia¿ wymaga du¿ego nak³adu pracy
  • Zamiast dopuszczaæ do ga¶niêcia nad ranem lampek, napisów z kolorowych LED, mo¿na zaprojektowaæ uk³ad tak, by od jesieni poprzez zimê do wiosny ¶wiecenie odbywa³o siê z przerwami np. 1 sek. ¶wiecenie, 2-3 sek. przerwa, co znacznie oszczêdza energiê. To prze³±czanie na okres zimowy mo¿na po³±czyæ z coroczn± konserwacj±.
  • Mo¿e siê zdarzyæ, ¿e uk³ad bêdzie ¼le reagowa³ na sygna³, dzieñ-noc. Tak mo¿e byæ, gdy modu³ postawimy blisko szosy i bêdzie on o¶wietlany ¶wiat³em reflektorów samochodowych. Wtedy ¶wiat³a samochodowe mog± byæ odczytywane b³êdnie jako -DZIEÑ - i lampki bêd± wy³±czane. W³±cznik zmierzchowy jest tak zaprojektowany, ¿e wy³±cza ¶wiat³a ze zw³ok±, by unikaæ tego efektu. Jednak, je¶li bêdzie to wystêpowa³o i bêdzie niedopuszczalne, to mo¿na przeregulowaæ czu³o¶æ w³±cznika zmierzchowego. Jednak, je¶li i to nie wystarczy, to do sterowania w³±czaniem lampek trzeba bêdzie zbudowaæ osobne urz±dzenie, sterowane fotorezystorem skierowanym w przeciwn± stronê ni¿ szosa.
(c) GTB-Solaris     webdesign             zaloguj