Mały OFF-GRID, rozbudowa instalacji, dodatkowe panele fotowoltaiczne i regulator ładowania MPPT

W tym wpisie pokażę, jak rozbudowałem swoją instalację fotowoltaiczną OFF-GRID ową. Odpowiem na pytanie, dlaczego to zrobiłem i jakie mam plany związane z tą instalacją na przyszłość.

W roku 2022 uruchomiłem małą instalację fotowoltaiczną, którą opisuję jaką OFF-GRID ową, ale w rzeczywistości jest to nie do końca OFF-GRID. Jest połączona z siecią energetyczną i kiedy nie ma słońca i akumulatory się rozładują, to inwerter przełącza źródło zasilania na sieć energetyczną, z której pobiera energię do zasilania obwodów pod niego podłączonych i co nieco doładowuje akumulatory. Na blogu znajdują się już wpisy, w których opisuję swoją małą, off-grid-ową instalację.

Jak możecie się dowiedzieć z w/w wpisów, instalacja pracuje u nas od sierpnia 2022 roku. Przez te kilkanaście miesięcy zdążyłem już co nieco się nauczyć o pracy takiej instalacji, zauważyć jej mocne i słabe strony i wyciągnąć wnioski.

Instalacja początkowo zasilała:

Oświetlenie w domu
Napęd bramy wjazdowej na posesję
Lodówkę
Router WiFi
Rekuperator
Urządzenia, które zasilane są z 12V zasilacza.

Na początku 2023 roku dodatkowo przełączyłem pod tą instalację jeden obwód w domu, i obecnie zasilane są z niej jeszcze dwa komputery stacjonarne i cztery monitory, które rzecz jasna, nie pracują cały czas, ale zdarza się, że obydwa są włączone. Zabezpiecza nas to przed zanikiem energii z sieci energetycznej, ponieważ pracuję zdalnie i przerwy w dostawach prądu mogłyby skomplikować mi pracę. Jak wszystkie podłączone pod ten malutki inwerterek urządzenia są uruchomione, to moc, jaką pobierają dochodzi do 600 W. A to całkiem sporo, biorąc pod uwagę, że pojemność akumulatorów to 5 kWh.

Latem nie było problemów z pracą instalacji i cały czas energia pochodziła ze słońca lub z akumulatorów. Dni były słoneczne, noce krótkie a my często byliśmy poza domem i energii pobieraliśmy mniej. Kiedy nadeszła jesień, dni stały się krótsze, słońca było coraz mniej, to nawet w słoneczny dzień był problem z napełnieniem magazynu energii, bo cała produkowana przez trzy panele fotowoltaiczne energia była konsumowana na bieżąco. Kończyło się to tym, że wieczorem akumulatory były rozładowywane, falownik przełączał się na pracę sieciową i doładowywał magazyn energii. Owszem, w nocy po doładowaniu akumulatorów, inwerter przełączał się na zasilanie z magazynu energii, ale kiedy mieliśmy pochmurny dzień, to energii ze słońca było niewiele i znów musiałem się posiłkować energią z sieci. Jedynym plusem tej instalacji było zabezpieczenie, że jeśli w sieci zabranie na chwilę prądu, to przez kilka godzin będziemy mogli korzystać z energii zgromadzonej w akumulatorach.

Drugim problemem, który pojawił się w zimowe dni było to, że kiedy padał śnieg, panele zamontowane na dachu były nim zasypane i nie produkowały energii elektrycznej. Owszem, mógłbym je odśnieżyć, ale są w takim miejscu, że trudno się do nich dobrać zimą. Nawet kiedy po obfitych opadach śniegu pojawiło się słońce, to zanim śnieg spłynął z paneli to dzień się skończył i produkcja energii była żadna.

Postanowiłem coś z tym zrobić, żeby nieco poprawić sytuację.

# Rozbudowa małej instalacji OFF-GRID owej.

Pierwsza myśl, to dołożenie dodatkowych paneli do inwertera i zwiększenie produkcji energii ze słońca. Tylko, że to malutki inwerter, do którego można podłączyć maksymalnie 1000 W mocy w panelach fotowoltaicznych i tyle dokładnie miałem już zainstalowane. Nie mogłem podłączyć kolejnych paneli do tego falownika. Trzeba było wymyślić coś innego.

Z pomocą przyszedł kanał Tomka Żyłki na YT. On też ma taką małą instalację fotowoltaiczną z akumulatorami 24 V i obok falownika ma podłączony solarny regulator ładowania. Postanowiłem zrobić dokładnie tak samo. Dokupiłem solarny regulator ładowania, który potrafi ładować akumulatory prądem o natężeniu do 30 A, dokładnie ten, z którego korzysta Tomek Żyłka, firmy LiTime MPPT 30 A. Do tego regulatora podłączyłem szeregowo dwa nowe panele fotowoltaiczne, o mocy 460 W każdy. Żeby wyeliminować problem śniegu na panelach, postanowiłem zainstalować panele pod ścianą domu, żeby były pod dachem. Nawet, jak śnieg na nie napada, to w każdej chwili mogę je odśnieżyć. Postanowiłem też zamontować je pod większym kątem, żeby łapać jak najwięcej zimowego, nisko wędrującego nad horyzontem słońca. Może wiosną zamontuję je pionowo, na ścianie domu, jeszcze zobaczymy, póki co stoją pod ścianą i produkują energię elektryczną.

Mój magazyn energii to dwa akumulatory LiFePo4 o pojemności około 5kWh. Każdy z nich może był ładowany prądem o natężeniu maksymalnym 50 A. Inwerter może ładować akumulatory prądem o natężeniu 30 A, regulator LiTime MPPT podobnie, więc łącznie, w słoneczny dzień i przy sprzyjających warunkach, akumulatory mogą być ładowane prądem o natężeniu 60 A. Czyli mam jeszcze 40 A zapasu.

Regulator LiTime może pracować na napięcie 12 V lub 24V. Podłączamy do niego akumulatory, panele fotowoltaiczne i możemy też podłączyć do niego jakiś odbiornik energii. Konfigurację regulatora, napięcia ładowania akumulatorów itp. , możemy ustawiać klikając w przyciski na urządzeniu lub, co jest wygodniejsze, przez aplikację zainstalowaną w telefonie lub tablecie. Z regulatorem łączymy się przez Bluetooth. Zasięg połączenia, w zależności od telefonu to nawet 10 m, czyli bardzo dobrze. Fajną funkcją tego regulatora jest informacja, ile energii elektrycznej już wyprodukował. Inwerter, z którego korzystam, nie ma takich statystyk, albo ja nie potrafię ich odszukać. Urządzenie ma też niewielki wyświetlacz, który pozwala na konfigurację regulatora oraz na podgląd parametrów pracy. Niestety, ten wyświetlacz ma kiepskie podświetlenie i lepiej jest podglądać pracę urządzenia w aplikacji mobilnej. Na plus, że są duże, czytelne przyciski i diody informujące o aktualnej pracy regulatora.

Aplikacja do monitorowania pracy regulatora jest ładna, czytelna i bardzo intuicyjna. Można w niej podejrzeć aktualny stan pracy urządzenia, napięcie magazynu energii, ilość wyprodukowanej i zużytej energii elektrycznej. Są nawet wykresy mocy ładowania, ilości wyprodukowanej energii elektrycznej itp. Jestem zaskoczony ilością opcji, jakie ma ten regulator.

A tak wygląda aplikacja mobilna, kiedy regulator pracuje w pochmurny dzień.

Dużą zaletą jest pasywne chłodzenie, nie ma żadnych wentylatorów, nic nie szumi, nie hałasuje, urządzenie pracuje cicho i niemal niezauważalnie. Do zestawu dołączony jest też czujnik temperatury, który możemy zainstalować w naszym magazynie energii. Jeśli akumulatory będą ładowane zbyt mocno i się nagrzeją, urządzenie zapewne zmniejszy moc ładowania, żeby nie doszło do przegrzania się magazynu energii. Kolejne miłe zaskoczenie.

A czy ma jakieś wady? Jedyne co na ten moment zauważyłem to wielkość urządzenia. Regulator jest duży i zajmuje trochę miejsca na ścianie. Ale musi tak być, bo mamy tu pasywne chłodzenie i radiator musi być odpowiednio duży, żeby chłodzić urządzenie.

Regulator ma też możliwość połączenia się z nim przez port RS485, ale jak to zrobić i jaką aplikacją podglądać jego pracę, nie mam pojęcia. Jeśli ktoś wie, niech napisze w komentarzu, chętnie skorzystam z tych podpowiedzi.

********************

Porada dla użytkowników aplikacji ChargePro2.0, jak włączyć język angielski w menu.

Jeśli mamy w telefonie ustawiony język polski, to aplikacja po zainstalowaniu uruchomi się z ustawionym językiem chińskim. Nawet wejście w opcje aplikacji i ustawienie języka angielskiego nie poprawią sytuacji. Ja rozwiązałem ten problem tak, że dodałem w telefonie język angielski (UK), odinstalowałem aplikację ChargePro2.0, przełączyłem telefon na język angielski i zainstalowałem aplikację ponownie. Po uruchomieniu miałem już ustawiony język angielski. Nawet jak po jakimś czasie przełączyłem telefon na język polski, ale nie usuwałem z telefonu języka angielskiego, to aplikacja działa w języku angielskim.

*********************

Rozbudowana instalacja fotowoltaiczna pracuje u nas od początku listopada. Miałem okazję obserwować jej pracę w słoneczny, listopadowy dzień i mogę napisać, że regulator potrafi ładować akumulatory prądem o natężeniu 30 A. Maksymalna moc, jaka była wykorzystywana to 800 W. Mam panele o mocy maksymalnej 920 W, ale w pełni ich nie wykorzystam.

Obecnie do dwóch akumulatorów mam podłączony inwerter i regulator MPPT. W pochmurny dzień, gdzie słońca jest niewiele obydwa urządzenia wzajemnie się uzupełniają. Kiedy panele fotowoltaiczne podłączone do inwertera nie są w stanie wyprodukować tyle energii, żeby zasilać wszystkie podłączone do inwertera urządzenia, to część energii pobierana jest z akumulatorów. Ale tak na prawdę, to energia ta pochodzi z regulatora MPPT. Dopiero jak brakuje energii elektrycznej z obu urządzeń, to dobierana jest z akumulatorów. Dzięki temu w pochmurne dni akumulatory nie są rozładowywane i ładowane tak często, kiedy choć na chwilę pojawia się słońce.

Wiem, latem sporo energii będzie się marnować, bo w słoneczne dni tak mały magazyn energii szybko się napełni i z paneli fotowoltaicznych energia elektryczna będzie pobierana tylko na bieżącą konsumpcję, ale wiosną i jesienią większa moc w panelach spowoduje mniejszy pobór energii z sieci energetycznej. Nawet zimą, w słoneczne dni będzie szansa na pracę w off-gridzie.

# Jak mam podłączony falownik i regulator do akumulatorów?

Ja mam dwa akumulatory, w zasadzie magazyny energii, każdy o pojemności 100 Ah, pracujące na napięciu 24 (25,6) V. Są one połączone równolegle. Każdy z nich ma swój własny BMS, więc o równomierne ładowanie i rozładowywanie się nie martwię. Kiedy miałem tylko falownik OFF-GRID to jeden przewód był podłączony do plusa w jednym akumulatorze a drugi do minusa w drugim akumulatorze.

Regulator MPPT podłączyłem podobnie jak inwerter, ale do przeciwległych biegunów akumulatorów, jak na rysunku poniżej. Dzięki takiemu podłączeniu mam pewność, że obydwa akumulatory będą ładowane równomiernie a rezystancja przewodów nie wpłynie na przepływ energii między nimi.

# Co dalej z naszą małą instalacją off-gridową?

Na razie działa i ma się dobrze. Miałem już kilka razy sytuację, że nie było zasilania z sieci energetycznej ale ja tego nie zauważyłem, bo pracowałem podłączony do instalacji z magazynem energii. W przyszłości chciałbym rozbudować tą instalację o dodatkowe akumulatory, żeby mieć 10-15 kWh w magazynie energii. Wiem, zimą ciężko będzie naładować taki magazyn, ale latem nie będzie to stanowiło problemu. A jak będzie większy magazyn energii to można wymienić inwerter na inny, o większej mocy i podłączyć pod tą instalację, choćby na okres letni, dodatkowe urządzenia, np. pompę ciepła podgrzewającą ciepłą wodę użytkową. Pożyjemy, zobaczymy. Na razie musi wystarczyć to, co mamy.

# Ile kosztowała mnie rozbudowa instalacji off-gridowej?

Najciekawsze na koniec, czyli finanse. Muszę przyznać, że byłem mile zaskoczony cenami paneli fotowoltaicznych, które jesienią 2023 roku mocno potaniały. Panele kupiłem w sklepie elektrycznym niedaleko mojego domu, regulator ładowania na Amazon-ie a resztę na Allegro.

Wszystkie opisane w tym wpisie części kupiłem za własne pieniądze i nikt mi nie zapłacił za reklamę. Opisuję to wszystko, żeby zachować to dla siebie na przyszłość, a może ktoś z was z tego skorzysta i będzie mógł rozbudować swoją instalację o sprawdzone w praktyce urządzenia.

Regulator ładowania:

LiTime 30A MPPT 12V/24V Auto DC Input Regulator Ładowania Słonecznego Z Adapterem Bluetooth

Najważniejsze dane:

Waga: 2kg (4.41 lbs)
Klasa ochrony: IP32
Metody komunikacji: RS485 (RJ12)/Wbudowany Bluetooth
Gwarancja: 3 lata

Ładowanie:

Napięcie pracy: 12V/24V/Auto
Napięcie akumulatorów: 9V – 32V
Maksymalne napięcie obwodu solarnego: 100V
Maksymalny prąd ładowania: 30A
Maksymalna moc paneli fotowoltaicznych: 450W dla 12V/900W dla 24V
Sprawność urządzenia: ≤97%
Sprawność układu MPPT: ＞ 99.9%
Temperatura pracy: -31℉ ~ 113℉ (-35℃ ~ 45℃)

Panele fotowoltaiczne, które dołożyłem do instalacji to:

SUNOVA SOLAR, 460W, HI-KILO,

Rama: anodyzowany stop aluminium
Ogniwa: wysokowydajne, monokrystaliczne, 120 ogniw
Wymiary WxSxG: 1903 x 1134 x 30 mm
Waga modułu: 24 kg
Szkło: Hartowane 3,2 mm, wysoka przenikalność, niska zawartość żelaza
Maksymalne obciążenie: 5.400 Pa (z przodu)
Technologia: PERC
Skrzynka przyłączeniowa: IP68
Moc znamionowa (Pmpp) : 460 W
Prąd znamionowy (Impp) : 13.19 A
Napięcie znamionowe (Vmpp) : 34.89 V
Prąd zwarciowy (Isc) : 13.63 A
Napięcie obwodu (Voc) : 41.78 V

Regulator ładowania kosztował mnie 452 zł

Panele fotowoltaiczne, 442 zł za sztukę.

Kabel solarny 10 mb z końcówkami MC4 – 111 zł

Przewód do podłączenia akumulatorów 150 cm, 16 mm2, – 65 zł

Razem wydałem 1512 zł

Biorąc pod uwagę, ze 1 kWh energii elektrycznej kosztuje 1 zł, wydatek powinien się „zwrócić” po wyprodukowaniu przez regulator 1500 kWh energii. Jak na razie, po 11 dniach pracy regulator wyprodukował już 12,5 kWh energii elektrycznej, co uważam za bardzo dobry wynik, jak na listopad.

Od początku nowego roku, 2024 będę monitorował ile energii elektrycznej wyprodukowała nasza instalacja off-gridowa. Mam miernik zużycia energii elektrycznej na wejściu i wyjściu z inwertera więc będę wiedział, ile energii elektrycznej instalacja pobrała z sieci oraz ile zużyły urządzenia w domu. Na podstawie różnicy tych dwóch wartości będę wiedział, ile energii ze słońca wyprodukowała ta niewielka instalacja fotowoltaiczna w ciągu roku.

Jeśli uważasz, że ten wpis jest ciekawy i wartościowy, to doceń moją pracę i postaw mi kawę. Kwota symboliczna, a dla mnie będzie to motywacja do dalszej pracy nad wartościowymi wpisami. No i musisz wiedzieć, że bardzo lubię dużą, czarną, gorąca kawę.