Poměr solárního panelu k akumulátoru: Správná velikost FV a baterií

Pro spolehlivý systém je praktický poměr solárního panelu k akumulátoru dimenzovat FV pole tak, aby mohlo dobíjet bateriovou banku v rozumném okně bez chronického podbíjení.

Silným výchozím bodem pro systémy denního cyklování je: Olovo: 1,5–3,0 W solární energie na 1 Ah (při 12 V) a LiFePO4 (lithium): 2,0–5,0 W solární energie na 1 Ah (při 12 V) . Pokud je váš systém 24V, zdvojnásobte PV watty pro stejnou hodnotu Ah (protože energie baterie se při vyšším napětí zdvojnásobí).

Použijte dolní hranici rozsahu, když jsou sluneční hodiny konzistentní a vaše zatížení je nízké nebo sezónní.
High end použijte, když potřebujete rychlejší zotavení po zamračených dnech, provozujete větší denní zátěž nebo se chcete vyhnout provozu při částečném nabití.
Ověřte poměr s vaším skutečným omezením: může pole nahradit vaši každodenní spotřebu energie a přesto pravidelně nabíjet akumulátor?

Co vlastně znamená poměr solárního panelu k akumulátoru

Ve většině malých off-grid a záložních systémů se „poměr solárního panelu k akumulátoru“ vztahuje na vztah mezi: (1) Výkon fotovoltaického pole (watty) a (2) kapacita baterie , typicky v Ah při systémovém napětí (12V/24V/48V). Na poměru záleží, protože určuje vaši realistickou rychlost nabíjení a to, jak často se akumulátor plně nabije.

Dva způsoby vyjádření poměru (použijte ten, který je jasnější)

W na Ah při daném systémovém napětí (běžné pro 12V/24V RV a malé kabiny).
Sazba poplatků (sazba C) : nabíjecí proud dělený baterií Ah (více „elektricky správně“).

Rychlý můstek mezi nimi (přibližně): FV nabíjecí proud do 12V banky je zhruba FV watt ÷ 14V (nabíjecí napětí). Příklad: 280W FV do 12V banky je cca 20A (280 ÷ 14 ≈ 20). Na a 200Ah akumulátor, tj 0,10C rychlost nabíjení (20 ÷ 200 = 0,10).

Doporučené poměry podle chemie baterie a případu použití

„Správný“ poměr solárního panelu k akumulátoru je většinou o zamezení dvou poruchových režimů: příliš málo PV (chronické podbití) a příliš mnoho PV (zbytečné náklady nebo limity regulátoru). Chemie mění, jak citliví jste na podbití a jak rychle dokáže akumulátor přijímat energii.

Praktický rozsah poměru solárního panelu k akumulátoru pro běžné scénáře (PV watty na baterii Ah).
Scénář	Olovo (12V): W/Ah	LiFePO4 (12V): W/Ah	Typický cíl
Lehké/sezónní zatížení, stálé slunce	0,8–1,5	1,2–2,0	Pomalé zotavení přijatelné
Denní jízda na kole (RV, chata, kůlna)	1,5–3,0	2,0–5,0	Pravidelně dobíjejte do plného stavu
Rychlé obnovení (zatažené oblasti, vyšší zatížení)	3,0–4,5	5,0–8,0	Rychle obnovte nabití

Poznámky, které zabraňují špatným rozhodnutím o velikosti: Olověné akumulátory výrazně preferují dosažení plného nabití (včetně doby absorpce). Pokud jsou FV poddimenzované, často žijí v částečném stavu nabití, což urychluje sulfataci a ztrátu kapacity. LiFePO4 je obecně tolerantnější k částečnému nabíjení, ale stále můžete chtít vyšší poměr pro rychlou obnovu po intenzivním používání.

Metoda krok za krokem, díky které poměr správně „vypadne“.

Samotný poměr může být zavádějící, pokud jej nespojíte s denní spotřebou energie a slunečním zářením. Použijte tento pracovní postup k logickému dimenzování kapacity FV a akumulátoru a poté potvrďte, že poměr je ve zdravém rozmezí.

Krok 1: Odhadněte denní energii (Wh/den)

Sečíst zatížení: watty × hodiny za den. Příklad: průměrná 60W chladnička za 10 hodin ekvivalentní doby provozu je 600 Wh/den. Pokud máte invertor, zahrňte později realistický faktor účinnosti systému (typický celkový může být 0,70–0,85 v závislosti na zapojení, ovladači, měniči a teplotě).

Krok 2: Dimenzování akumulátoru pro autonomii (kWh)

Zvolte autonomii (dny) a povolenou hloubku vybití (DoD). Využitelná energie baterie (Wh) ≈ denně Wh × dny autonomie. Celková jmenovitá energie baterie (Wh) ≈ využitelná Wh ÷ DoD. Typické plánování DoD: Kyselina olova 0,50 , LiFePO4 0,80 (konzervativní, zlepšuje životnost).

Krok 3: Velikost PV ze slunečních hodin (a ztrát)

FV watty ≈ denně Wh ÷ (špička slunečních hodin × účinnost systému). Příklad: pokud je denní spotřeba 1 000 Wh, maximální sluneční hodiny jsou 4 a účinnost je 0,75, PV ≈ 1 000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333 W . Zaokrouhlete nahoru na další praktickou velikost pole (např. 400 W).

Krok 4: Převeďte na poměr solárního panelu k akumulátoru a zkontrolujte jej

Baterie Ah ≈ jmenovitá baterie Wh ÷ systémové napětí. Pak poměr = FV watty ÷ baterie Ah. Pokud je poměr pod doporučeným rozsahem pro vaši chemii, zvyšte PV (nebo zmenšete velikost akumulátoru), dokud systém spolehlivě nedosáhne plného nabití.

Praktická tabulka velikostí: běžné velikosti akumulátorů na FV watty

Níže uvedená tabulka převádí vodítko poměru na čísla připravená k použití. Vyberte řádek, který odpovídá vaší bance a chemii. U 24V bank představuje stejné hodnocení Ah dvojnásobek energie oproti 12V, takže potřeby FV jsou obvykle vyšší, aby se dosáhlo podobné doby nabíjení.

Příklad rozsahů FV výkonu ve wattech odvozených z doporučeného poměru solárního panelu k akumulátoru.
Akumulátor (bateriová banka)	olověný PV (W)	LiFePO4 PV (W)	Co to znamená
12V 100Ah	150–300	200–500	Malá zatížení; 1–2 zařízení
12V 200Ah	300–600	400–1 000	Typická denní jízda karavanem/kajutou
12V 400Ah	600–1 200	800–2 000	Vyšší zatížení, lepší zotavení
24V 200Ah	600–1 200	800–2 000	Stejné Ah, více energie než 12V

Pokud je vaše sluneční světlo nekonzistentní (zima, stínování, pobřežní mlha), vychylte se v rozsahu nahoru. Pokud je váš akumulátor olověný a pravidelně předčasně přestáváte nabíjet, nastavte opět předpětí nahoru; extra PV vám pomůže skutečně dokončit absorpci, když to podmínky dovolí.

Zpracované příklady s reálnými čísly

Níže uvedené příklady ukazují, jak se poměr solárního panelu k akumulátoru mění s cíli (autonomie vs. rychlost dobíjení) a chemií.

Příklad A: 1 000 Wh/den kabina, 2 dny autonomie, olovo

Denní energie: 1 000 Wh/den .
Využitelná energie za 2 dny: 1 000 × 2 = 2 000 Wh .
Nominální energie akumulátoru (50 % DoD): 2 000 ÷ 0,50 = 4 000 Wh .
Při 12V, baterie Ah ≈ 4 000 ÷ 12 ≈ 333 Ah (zaokrouhleno na 300–400 Ah).
FV pro 4 špičkové sluneční hodiny, účinnost 0,75: 1 000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333 W (zaokrouhlete na 400–600 W pro zdraví olova).

Kontrola poměru (pomocí banky 400Ah a 600W PV): 600 ÷ 400 = 1,5 W/Ah . Toto je spodní konec denních cyklických pokynů pro olovo; nejlépe bude fungovat při dobrém slunci a pečlivém řízení zátěže. Pokud jsou zatažené dny běžné, šlápněte do 800–1 000 W materiálně zlepšuje regeneraci.

Příklad B: RV s 12V 200Ah LiFePO4, požadující rychlé zotavení

Baterie baterie: 12V 200Ah (nominální energie ≈ 2 400Wh).
Použitelné při 80% DoD ≈ 1 920 Wh .
Zvolte PV při 3,5 W/Ah pro rychlou obnovu: 200 × 3,5 = 700W .

S ~700W a 4 špičkovými slunečními hodinami při účinnosti 0,75 může být denní sklizeň energie asi 700 × 4 × 0,75 ≈ 2 100 Wh/den . To stačí k nahrazení náročného dne používání a ještě doplnění, což je přesně to, co v praxi znamená „rychlé zotavení“.

Běžná omezení, která mohou přepsat poměr

I když je poměr solárního panelu k akumulátoru „dokonalý“, hardwarové limity vás mohou donutit upravit velikost FV, napětí systému nebo výběr regulátoru nabíjení.

Proudový limit regulátoru nabíjení (nejčastější úzké hrdlo)

Výstupní proud regulátoru musí zvládnout špičkový nabíjecí proud. Zhruba: max. nabíjecí proud ≈ PV watty ÷ nabíjecí napětí baterie. Příklad: 1 000 W do 12V banky může znamenat ~1 000 ÷ 14 ≈ 71A . Pokud máte 60A ovladač, potřebujete buď větší ovladač, více ovladačů nebo vyšší systémové napětí.

Velikost střídače neurčuje velikost FV, ale nastavuje napětí akumulátoru

Velký střídač může odebírat vysoké proudy z malého akumulátoru, což způsobuje pokles napětí a snížení využitelné kapacity. Pokud jsou vaše špičkové zátěže vysoké (mikrovlnná trouba, varná konvice, nářadí), možná budete potřebovat buď větší kapacitu baterie, vyšší systémové napětí (24V/48V) nebo obojí. Poté by se mělo FV pole znovu podívat, aby poměr zůstal zdravý pro dobití.

Počasí a sezónní sluneční hodiny (váš poměr musí přežít nejhorší měsíc)

Poměr, který funguje v létě, může v zimě selhat, pokud výrazně poklesnou hodiny slunečního svitu. Pokud potřebujete celoroční spolehlivost, určete velikost FV od nejnižšího slunečního období a zacházejte s rozsahy poměru jako s minimem, nikoli s průměrem.

Znamení, že váš poměr je špatný a jak to napravit

Nejlepším ověřením jsou provozní údaje: stav trendů nabití, doba do nabití a jak často akumulátor dosáhne absorpce/floatu (nebo chování při plném nabití ekvivalentu lithia).

Příliš málo FV pro akumulátor

Olověná kyselina zřídka dosáhne plného nabití; napětí se pohybuje pod absorpčními cíli.
Vidíte několikadenní posun směrem dolů ve stavu nabití i při „normálním“ slunečním svitu.
Častou berličkou se stává generátor (neboli pobřežní energie).

Oprava: zvyšte FV watty, snižte denní zátěž nebo zmenšete velikost akumulátoru, aby se poměr vrátil do rozsahu. U olověných kyselin upřednostňujte pravidelné dosahování plného nabití; to často znamená stěhovat se z ~1,0 W/Ah směrem k 2,0–3,0 W/Ah (základ 12V).

Příliš mnoho FV pro regulátor nebo kabeláž (nebo rozpočet)

Regulátor nabíjení spíná výstup na svůj jmenovitý proud po dlouhou dobu.
Se stávajícími rozměry kabelů a pojistkami nemůžete bezpečně zvládnout proud.

Oprava: přejděte na vyšší systémové napětí (24V/48V), použijte větší ovladač nebo rozdělte pole mezi více ovladačů. „Příliš mnoho PV“ je obvykle problém s velikostí hardwaru, nikoli elektrický problém samotného akumulátoru.

Podíl: