Tym razem podzielę się z Wami spostrzeżeniami, jak długo moja mała instalacja offgridowa będzie pracowała, korzystając z energii zgromadzonej w akumulatorach. Trafiłem na sytuację, kiedy jednego dnia było pięknie, słonecznie i akumulatory naładowane były do pełna, a kolejnego dnia było pochmurnie i magazyn energii praktycznie się nie ładował. Sprawdziłem w logach inwertera, jak długo instalacja będzie w stanie pobierać energię z akumulatorów i po jakim czasie przełączy się na zasilanie z sieci.
# Moja mała instalacja offgridowa i warunki w jakich wykonałem test.
Swoją, małą instalację offgridową opisałem już na swoim blogu, w tym wpisie: Instalacja fotowoltaiczna – mały off-grid na duży blackout, zasilanie awaryjne domu
Instalacja, którą testowałem składała się z dwóch paneli fotowoltaicznych, każdy o mocy 350 Wp, inwertera EaSun i magazynu energii o pojemności teoretycznej 5 kWh, zbudowanego z dwóch akumulatorów LiFePo4. Instalacja pracuje na napięciu 24 V.
Instalacja offgridowa może pobierać energię z paneli fotowoltaicznych, z magazynu energii lub z sieci. Nie może wysyłać nadwyżek do sieci. Pracuje w trybie SBU, czyli najpierw pobiera energię z paneli fotowoltaicznych, jeśli jest jej za mało, to dobiera z akumulatorów, a kiedy nie ma słońca ani energii w akumulatorach to przełącza się na zasilanie z sieci energetycznej.
Test wykonywałem w dniach 2-4 sierpnia 2023 roku. W pierwszy dzień było słonecznie, a 3-go sierpnia było pochmurnie, słońce rzadko wyglądało zza chmur i instalacja dość często musiała się wspierać energią z akumulatorów. Kiedy na chwilę wyglądało słońce, to akumulatory były doładowywane nadwyżką energii ze słońca.
Do instalacji offgridowej mamy podłączone oświetlenie w domu, dwie lodówki, rekuperator, router internetowy i napęd bramy wjazdowej do posesji. Oświetlenie w domu to żarówki ledowe.
Instalacja przełącza się na pracę z baterii kiedy napięcie na akumulatorach osiągnie 27,5 V a prąd z sieci energetycznej zaczyna pobierać, kiedy napięcie na akumulatorach spadnie do 22,5 V.
# Wyniki pomiarów
Instalacja przełączyła się na pobór energii z akumulatorów 2-go sierpnia 2023 roku, o godzinie 4:55. Akumulatory były naładowane na 100%. Przez cały dzień świeciło słońce i cała energia potrzebna do zasilania urządzeń podłączonych do inwertera pochodziła z paneli fotowoltaicznych. Nadwyżki były upychane w akumulatorach. O 17:20 napięcie na akumulatorach wynosiło 28,5 V i było to maksimum jakie mam ustawione.
Wieczorem 2-go sierpnia, noc z 2-go na 3-go sierpnia instalacja pobierała energię z akumulatorów.
3-go sierpnia było pochmurnie. Na krótkie chwile pojawiało się słońce, ale zbyto dużo go nie było. A jak nie ma słońca, to panele fotowoltaiczne nie produkują energii elektrycznej. Instalacja robiła co mogła, żeby wykorzystać cały prąd ze słońca ale bardzo często korzystała z energii zgromadzonej w akumulatorach. Rzadko zdarzało się, że akumulatory były doładowywane. O godzinie 17:20 3-go sierpnia napięcie na akumulatorach wynosiło 25,97 V, co odpowiada 74% ich pojemności. Od tej chwili instalacja pracowała na energii zgromadzonej w magazynie a napięcie akumulatorów powoli, systematycznie spadało, co widać na poniższym wykresie. Napięcie ponad 28 V to dzień kiedy było słonecznie.
Kiedy słońce zaszło, 2-go sierpnia, napięcie akumulatorów obniżyło się do około 26,5 V i powoli zaczęło spadać. Widać też, że długo utrzymuje się powyżej 25 V. Ale kiedy przekroczy tą magiczną granicę, to bardzo szybko obniża się do minimalnej wartości. Jak widać, akumulatory wykonane w technologii LiFePo4 długo starają się utrzymywać napięcie na jak najwyższym poziomie, ale kiedy przekroczymy czerwoną linię, poddają się i BMS stara się uchronić je przez całkowitym rozładowaniem i odcina pobór energii.
Instalacja przełączyła się na zasilanie z sieci 04.08.2023 roku o godzinie 3:56. Jak łatwo policzyć, przez 47 godzin urządzenia podłączone do inwertera offgridowego korzystały z energii „słonecznej”. Kiedy mamy następujące po sobie słoneczne dni to instalacja w ogóle nie przełącza się na zasilanie sieciowe. Energia, która w nocy pobrana jest z akumulatorów, w ciągu dnia uzupełniona jest z paneli fotowoltaicznych.
Jak już wspominałem, do naszego małego inwertera offgridowego podłączona jest niewielka część urządzeń domowych, które nie pobierają zbyt dużo energii. Zadaniem tej instalacji jest przede wszystkim podtrzymanie zasilania w okresach, gdyby z jakiegoś powodu nie było zasilania z sieci. Zimą instalacja pracuje jako UPS, latem nieco mocniej ją eksploatuję i pracuje w trybie, gdzie energia ze słońca i akumulatorów ma najwyższy priorytet. Jak widać, daje radę, o ile w ciągu dnia promienie słoneczne docierają co paneli z odpowiednią intensywnością.
Średnia moc jaką pobierały urządzenia podłączone do tej niewielkiej instalacji wynosiła około 100 W. Maksimum jakie zarejestrował falownik to 265 W mocy pobieranej przez urządzenia. Dodatkowo sam falownik do podtrzymania swojej pracy potrzebuje około 50 W mocy. Czyli z magazynu energii płynęło średnio 150 W mocy.
Jeśli pomnożymy średnio 150 W mocy pobieranej z akumulatorów i czas pracy na energii tylko z akumulatorów, który wynosił 32 godziny, otrzymamy efektywną pojemność magazynu energii, która wynosi 4,8 kWh. Uważam, że jest to całkiem dobry wynik.
# Podsumowanie testu
Magazyn energii o pojemności 5 kWh to niewiele. Potrafi zasilać urządzenia pobierające jakby nie patrzyć, niewiele energii elektrycznej przez 1,5 dnia, kiedy nie ma słońca. Jeśli mamy kilka następujących po sobie słonecznych dni to instalacja offgridowa nie pobiera energii z sieci energetycznej i działa w oparciu o energię wyprodukowaną przez panele fotowoltaiczne.
Budowa tej małej instalacji off-gridowej miała zapewnić zasilanie najważniejszych urządzeń w domu w chwilach, kiedy nie będzie zasilania z sieci energetycznej i kilkukrotnie już się przydała. Przez kilka godzin nie było energii w okolicy, a my mieliśmy oświetlenie w domu, mogliśmy zagotować wodę na herbatę, był Internet, można było otworzyć bramę wjazdową na posesję. Uważam, że spełniła swoje zadanie. W ekstremalnej sytuacji mógłbym nawet podłączyć pod nią klimatyzator, którym ogrzewamy zimą dom i przez kilka godzin mieć w domu ciepło. Oby jednak takie ekstremalne sytuacje się nie zdarzały nigdy.
Żeby poprawić nieco działanie tej instalacji fotowoltaicznej mogę dodać kolejny akumulator do magazynu energii i zwiększyć jego pojemność np. do 10 kWh. Wtedy zamiast 32 godzin, mógłbym pracować bez energii z sieci przez 64 godziny, czyli 2,5 dnia. A wtedy jest większa szansa, że z za chmur wyjdzie słońce i uzupełni energię w akumulatorach. Musze też podłączyć trzeci panel fotowoltaiczny, który mam na dachu, co zwiększy moc fotowoltaicznego źródła energii i przyspieszy ładowanie akumulatorów.
Inne ciekawe wpisy, które warto przeczytać
