Autonomní domácnost – baterie a střídače (část druhá)

I když elektřinu potřebujete, nebudete ji skutečně využívat vy, ale domácí spotřebiče, které se u vás doma „zabydlely“. A jsou to právě jeho potřeby, které rozhodnou o tom, kolik peněz bude vynaloženo na skladování zásob elektřiny.

Výpočet kapacity baterie a výkonu invertoru

Pro výpočet výkonnostních charakteristik UPS a střídače je nutné vypočítat spotřebu energie v autonomním domě. Udělejme první verzi tabulky:

Tabulka musí obsahovat všechny elektrospotřebiče, které se používají alespoň jednou měsíčně, zejména ty, které odebírají vysoké napětí. Pokud mají lampy různou spotřebu energie, měly by být uvedeny samostatně. Čísla v tabulce udávající kilowatty spotřebované každým zařízením musí být nalezena buď v pokynech k němu, nebo na speciálním štítku na jeho těle (u domácích spotřebičů je umístěn na zadní nebo boční straně). Nelze se spoléhat na kilowatty uvedené v tabulce výše – jsou uvedeny podmíněně, aby se vysvětlil postup výpočtu.

Dále do tabulky zadáme nové sloupce – počet zařízení a jejich denní provozní dobu.

Provozní dobu pravidelně používaných domácích spotřebičů počítáme tímto způsobem: žehlička je potřeba při žehlení, které se provádí dvakrát týdně po dobu půl hodiny. Za měsíc tedy bude žehlička pracovat půl hodiny, vynásobeno dvěma (krát týdně) a čtyřmi (týdny v měsíci). Dostaneme číslo čtyři, vydělíme ho 30 (počet dní v měsíci) a vyjde nám 0,14 hodiny denně (zaokrouhleno nahoru). A tak dále…

Nyní zadáme pátý sloupec do tabulky a spočítáme, kolik kilowattů spotřebuje každý domácí spotřebič za den a všechny dohromady:

Takže máme stanovenou denní spotřebu v domě – v mém případě je to 9428 W.

Volba napětí

Optimální napětí bude zpravidla buď 12 V nebo 24 V – pokud se autonomní napájení používá pouze v létě a nemáte v úmyslu zvyšovat počet elektrických generátorů, stačí 12 V. Jinak se vyplatí zvolit napětí 24 V a zaměřit se na něj při hledání zařízení pro autonomní napájení. V příkladu výpočtu použijeme 12 voltů.

Požadované množství elektřiny za 24 hodin (za den). Dříve získanou denní spotřebu vydělíme zvoleným napětím 9428÷12 a získáme 786 A•h. Vzhledem k tomu, že účinnost měniče nemůže být 100% – část energie bude zařízení trávit samo na sebe – je třeba tyto ztráty zahrnout do výpočtů. 786 A•h vynásobíme „invertorovým“ koeficientem 1,2, výsledek se zaokrouhlením je 944 A•h.

Výpočet výkonu měniče

Vzhledem k tomu, že domácí spotřebiče nutně zahrnují pračku, ledničku a vysavač, měli byste zvolit střídač s čistou sinusovkou na výstupu. Vzhledem k tomu, že v příkladu výpočtu bylo zvoleno vstupní napětí 12 V, je nutný střídač s takovým vstupním napětím – zvolíte napětí vhodné pro autonomní napájecí systém vašeho domova.

Odhad možného špičkového napětí

Vraťte se k tabulce s výpočty – představte si situaci, kdy je do sítě zapojena současně mikrovlnná trouba (1500 W), žehlička a pračka (dohromady 2800 W), rychlovarná konvice (1100 W) a vysavač (800 W). Zatížení sítě v této situaci bude 6,2 kW a k jeho zajištění budete potřebovat střídač s výkonem minimálně 6,5 kW. Takový model by byl ale velmi, velmi drahý – proč nelze energeticky náročná zařízení rozmístit v čase tak, aby nebyla napájena všechna najednou a nepřetěžovala síť? A v této kompromisní variantě bude dostatečný nominální výkon pro měnič 3 kW. Samozřejmě to nemůžete nazvat levným, ale nebude to ani příliš drahé – 3 kW model vybavený MPPT regulátorem nabíjení baterie stojí kolem 33000 XNUMX rublů.

Výpočet výkonu UPS

Když známe denní spotřebu elektřiny na základě výpočtů, rozhodneme se, jak dlouho ji baterie zajistí? Jejich ceny nejsou levné, takže kapacita navíc bude nejen „navíc“, ale také vyhozené peníze. Při dalších výpočtech budu vycházet z toho, že dům je navštěvován dva dny v týdnu, tedy UPS by mi po tuto dobu měla zajistit elektřinu a zbytek času je zpoplatněn.

Také výběr kapacity a typu baterií bude ovlivněn minimální přípustnou úrovní nabití, jejich provozními podmínkami a okolní teplotou v místě umístění baterie.

U bezúdržbových baterií na bázi kyseliny by maximální vybití nemělo překročit 20 % – tuto hranici zohledníme ve výpočtech.

Každý typ baterie je navržen pro provoz v určitém teplotním rozsahu a baterie reagují snížením své kapacity na nízké i vysoké teploty. To znamená, že je nutné předem navýšit vypočítanou kapacitu použitím jednoho z následujících teplotních koeficientů:

• koeficient 1,00 při t max + 26,7 o C;
• koeficient 1,04 při t max + 21,2 o C;
• koeficient 1,11 při t max + 15,6 o C;
• koeficient 1,19 při t max + 10,0 o C;
• koeficient 1,30 při t max + 4,4 o C;
• koeficient 1,40 při t max – 1,1 o C;
• koeficient 1,59 při t max – 6,7 o C.

Vybral jsem výkon UPS dostatečný na dva dny autonomní spotřeby energie. Vynásobím 944 Ah 2 a dostanu 1888 Ah.

Vezmeme-li v úvahu minimální práh vybíjení baterií, bude jejich kapacita rovna 1888 A•h děleno 0,2 – dostaneme 9440 A•h.

Pokud jste si vybrali letní návštěvu domu, je třeba použít koeficient pro nejvyšší teplotu 9440 A•h vynásobený jednou – zbývá 9440 A•h.

Kapacita baterie, kterou potřebuji, je známá – 9440 A•h. Kolik baterií je k tomu potřeba? vybírám Gelové baterie o jmenovité kapacitě 200 A•h a 9440 A•h dělím 200 A•h = 47,2 ks. Vzhledem k tomu, že nedostanu 1/5 baterií, zaokrouhluji počet baterií na nejbližší celé číslo – budu potřebovat 48 baterií.

Zvolil jsem 12V, ale co kdybych měl zvolit 24V a jmenovité napětí baterií je pouze 12V? V tomto případě je nutné vydělit napětí systému napětím baterie – výsledné číslo bude udávat, kolik baterií bude třeba zapojit do série, zatímco zbytek – paralelně.

Na konci

Samozřejmě je daný postup výpočtu poněkud nadsazený. Pro přesné určení potřeb jsou zapotřebí údaje platné pro konkrétní lokalitu venkovského statku a podrobné posouzení kapacity autonomního napájecího systému.

A pokud je v některých případech obtížné ovlivnit náklady na zařízení, pak může majitel domu snadno snížit potřebu dodávek elektřiny tím, že některé spotřebitele v domácnosti nahradí energeticky méně náročnými, a také sníží jejich počet.

Řada materiálů, které zkoumaly problémy „Autonomní napájení venkovského domu“, to je ono.