Postanowiłem, że w 2024 roku skupię się na rozbudowie naszego małego magazynu energii. Latem 2023 roku podłączyłem pod inwerter off-grid kilka obwodów w domu i magazyn energii o pojemności około 5 kWh okazał się niewystarczający. Plan jest taki, żeby rozbudować ten nasz mały magazyn energii elektrycznej do około 15 kWh, co powinno wystarczyć na dwie doby zasilania tych, wybranych urządzeń elektrycznych energią zgromadzoną w akumulatorach. To jest krok pierwszy, dokładam niewielką cegiełkę do istniejącego już banku energii elektrycznej.
# Kilka słów o naszej małej instalacji hybrydowej
Naszą małą instalację off-grid ową, a pisząc precyzyjniej, hybrydową, opisałem już na tym blogu. Dokładny opis znajdziesz we wpisie: Instalacja fotowoltaiczna – mały off-grid na duży blackout, zasilanie awaryjne domu.
W skrócie, instalacja składa się z małego inwertera hybrydowego o mocy maksymalnej 2,4 kW, który nie może wysyłać energii do sieci energetycznej, ale może z niej pobierać prąd, kiedy braknie go w akumulatorach i słońce nie świeci. Do inwertera podłączone są 3 panele fotowoltaiczne, o łącznej mocy 1 kWp. Inwerter współpracuje z akumulatorami o napięciu 24 V. Nadwyżka energii elektrycznej trafiała do dwóch akumulatorów o pojemności 100 Ah każdy. Łączna pojemność magazynu energii wynosiła około 5 kWh. Jesienią 2023 roku dołożyłem do tej instalacji dwa dodatkowe panele fotowoltaiczne o łącznej mocy 900 Wp. Energia elektryczna z tych paneli trafia do regulatora MPPT, a dalej do magazynu energii. Dzięki tej rozbudowie akumulatory były szybciej ładowane do pełna. Dodatkowe panele fotowoltaiczne zainstalowałem pod ścianą domu, pod dachem. Dzięki temu zimą nie były zasypywane przez śnieg i nawet kiedy na panelach na dachu leżała gruba warstwa białego puchu, to panele stojące pod ścianą domu produkowały energię elektryczną. Rozbudowę opisałem na tym blogu: Mały OFF-GRID, rozbudowa instalacji, dodatkowe panele fotowoltaiczne i regulator ładowania MPPT
Kolejnym krokiem jest rozbudowa magazynu energii do pojemności około 15 kWh, żeby bez problemu można było zasila wybrane obwody w domu przez dwa dni, kiedy nie ma słońca. Średni pobór energii z tej małej instalacji to 400-500 W. Jak łatwo policzyć, na dobę potrzeba około 12 kWh energii elektrycznej. Zakładam jednak, że nawet w zimowy dzień panele fotowoltaiczne wyprodukują trochę energii elektrycznej ze słońca i podładują akumulatory, co sprawi, że zasilanie z akumulatorów zostanie wydłużone do dwóch dni.
# Rozbudowa magazynu energii, co muszę zmienić
Dotychczas instalacja była banalnie prosto zbudowana. Panele fotowoltaiczne, inwerter, dwa akumulatory LiFePo4, pracujące na napięciu znamionowym 24V (pisząc precyzyjnie 25,6 V), każdy o pojemności 100 Ah, połączone równolegle. Do akumulatorów dodatkowo dołączony regulator ładowania MPPT, który niezależnie od falownika dostarczał energię elektryczną do akumulatorów. Poniżej uproszczony schemat naszej instalacji przed zmianami.
O ile dwa akumulatory, niemal identyczne, mogą pracować połączone równolegle, o tyle dołożenie kolejnych wymaga już niewielkich zmian w instalacji. Dodatkowo, zakładając, że będą kolejne kroki rozbudowy instalacji i w najbliższych miesiącach będę chciał dołożyć kolejne akumulatory, musiałem trochę zmienić konfigurację połączeń i dodać dwa busbary, które z jednej strony będą podłączone do inwertera a z drugiej będą do nich podłączone akumulatory i regulator MPPT. Instalacja po rozbudowie będzie wyglądała, w dużym uproszczeniu, mniej więcej tak.
Dołożenie busbarów i podpięcie do nich inwertera, regulatora i akumulatorów spowodowało, że mogę w dowolnej chwili dołączyć do instalacji dodatkowe akumulatory, powiększając magazyn energii elektrycznej.
# Rozbudowa magazynu energii elektrycznej, dołożenie dodatkowych akumulatorów.
Jak widać na powyższych, prostych schematach, w instalacji mam akumulatory pracujące na napięciu 24 V. Postanowiłem dołożyć do nich dwie dodatkowe baterie, każda pracująca na napięciu 12 V. Oczywiście, muszą one być połączone ze sobą szeregowo, żeby uzyskać napięcie 24 V, które jest napięciem znamionowym inwertera. Chciałem, żeby były to akumulatory wykonane w technologii LiFePo4, ponieważ są to wydajne baterie, każda wyposażona jest w niezależny BMS, który zarządza poszczególnymi ogniwami i dba o kondycję całego akumulatora.
Udało mi się nawiązać współpracę z firmą Redodo Power i otrzymałem do testów dwa akumulatory, każdy pracujący na napięciu 12,8 V i pojemności 50 Ah, model oznaczony jako PRO. Jeśli połączę je szeregowo, otrzymam na wyjściu 25,6 V, czyli napięcie, z jakim pracuje mój inwerter.
Kiedy otrzymałem przesyłkę, nie spodziewałem się cudów. Dwie baterie, jakieś śrubki, i nic więcej. Po zajrzeniu do środka miło się zaskoczyłem. Do każdego akumulatora dołączona jest książeczka, w której znajdziemy szczegółowe informacje o akumulatorze, o tym jak go podłączyć, jak ładować, i jak można z akumulatorów o napięciu 12V zbudować magazyn energii na napięcie 24V i 48V. Musisz wiedzieć, że nie każdy akumulator LiFePo4 o napięciu 12V można połączyć szeregowo z takim samym akumulatorem i uzyskać 24 v na wyjściu. Trzeba się upewnić, że producent akumulatora na to pozwala. Akurat w przypadku tych baterii jest to możliwe.
Każdy akumulator ma pojemność 640 Wh i pracuje na napięciu 12,8 V, co przy połączeniu szeregowym dwóch takich baterii daje nam około 1,5 kWh dodatkowej pojemności w magazynie. Niby niewiele, ale w naszej małej instalacji, gdzie dotychczas mieliśmy około 5 kWh, to skok o ponad 20%. Powinno to wydłużyć czas zasilania urządzeń z magazynu energii o mniej więcej 3-4 godziny, w zależności od poboru energii z akumulatorów.
Maksymalny prąd, jaki może popłynąć z akumulatora to 50 A. To jest niewielkie ograniczenie, bo inwerter może w skrajnym przypadku i przy pełnym obciążeniu potrzebować nawet 100 A, ale nie są to jedyne akumulatory w naszym magazynie energii więc nie powinno być problemu z jego wydajnością.
Akumulatory mogą pracować w pomieszczeniach, gdzie temperatury są w granicach -200C do 600C , ale ładowanie akumulatorów będzie realizowane tylko w temperaturze powyżej 00C.
Akumulator imponuje także jednym z najważniejszych parametrów, czyli ilością pełnych cykli ładowania i rozładowania, po której nadal będzie zachowywał swoją pojemność. W tym przypadku to ponad 4000 pełnych cykli ładuj-rozładuj, czyli ponad 11 lat pracy bez utraty pojemności.
Uwaga ważne!
Akumulatory otrzymałem naładowane w 50%, czyli zgodnie z zaleceniem producenta, który w instrukcji zaznacza, że jeśli akumulatory nie są używane, to ich stan naładowania powinien być utrzymywany na poziomie 50%. Przed pierwszym użyciem należy baterie naładować do pełna.
Zanim podłączymy nowe akumulatory do istniejącego już magazynu energii powinniśmy naładować do pełna nowe akumulatory oraz magazyn energii, żeby napięcia na jednym i drugim były takie same. Gdybyśmy np. podłączyli naładowane do pełna nowe akumulatory do niemal pustego magazynu energii to doszłoby do sytuacji, kiedy magazyn energii zacząłby się ładować prądem z nowych akumulatorów, co mogłoby doprowadzić do przepływu prądu o dużej wartości między akumulatorami. A tego akumulatory nie lubią.
W dołączonej instrukcji mamy opisany akumulator, sposób jego kontroli przed pierwszym podłączeniem, sposób ładowania z paneli fotowoltaicznych, z agregatu prądotwórczego, ładowarką sieciową. Mamy także podane przekroje przewodów, jakich należy użyć do podłączenia akumulatorów przy konkretnej wartości prądu, jaki z nich popłynie. Niemal połowa instrukcji to schematy połączeń akumulatorów w różnych konfiguracjach.
Poniżej przedstawiam kilka schematów z instrukcji, dla połączeń akumulatorów 12 V, żeby uzyskać baterię pracującą na napięciu 24 V.
Z racji tego, że na razie mam tylko dwa takie akumulatory, to połączę je szeregowo, co da mi baterię o pojemności 50 Ah, pracującą na napięciu 24 V.
Jak dokupię kolejne dwa takie akumulatory, to połączę je w sposób przedstawiony poniżej, co da mi baterię o pojemności 2,5 kWh, pracującą na napięciu 24 V i co najważniejsze, będę mógł ją obciążyć prądem aż 100 A.
Jeśli kiedyś będę miał 8 takich samych akumulatorów, to połączę je tak, jak na schemacie poniżej. Otrzymam baterię o pojemności 5 kWh, którą będę mógł obciążyć prądem o natężeniu aż 200 A.
W dołączonej instrukcji są też schematy dla połączeń, które utworzą z kilku akumulatorów pracujących na napięciu 12V, baterię o napięciu znamionowym 48 V, czyli dość popularną w domowych, niskonapięciowych magazynach energii elektrycznej.
#Rzeczywista pojemność akumulatora REDODO 12 V 50 Ah
Ja nie mam miernika, którym mógłbym sprawdzić rzeczywistą pojemność tego akumulatora. Producent gwarantuje 640 Wh, 50 Ah. Na YouTube znalazłem, na kanale Rodneya Hunta film, gdzie testuje ten akumulator. Pomiar pojemności wykazał, że akumulator ma 51,63 Ah lub w innych jednostkach 648,84 Wh pojemności. Czyli wszystko zgodnie z danymi, jakie deklaruje producent. Pełny test wykonany przez Rodneya można zobaczyć tutaj.
# Dlaczego dwa akumulatory o napięciu 12 V a nie jeden 24 V?
Pewnie się zastanawiasz, dlaczego nie dokładam od razu jednego akumulatora pracującego na napięciu 24 V, tylko dwa mniejsze, 12 woltowe? Powody są co najmniej dwa. Po pierwsze, chciałem sprawdzić, czy do istniejącego już magazynu energii złożonego z akumulatorów o napięciu 24 V można dokładać kolejne baterie zbudowane z mniejszych, 12 V akumulatorów. A po drugie, mniejsze, bardziej popularne akumulatory 12 Voltowe są tańsze i mogę co jakiś czas kupić takie dwa i systematycznie rozbudowywać swój magazyn energii elektrycznej.
Akumulatory dotarły bezpiecznie, zapakowane w pudełko z grubego kartonu, zabezpieczone dodatkowo solidną warstwą pianki ochronnej. Nie wiem, co by się musiało stać, żeby uległy uszkodzeniu podczas transportu.
Poniżej przedstawiam kilka zdjęć otrzymanych akumulatorów. W kolejnym wpisie postaram się pokazać, jak podłączyłem je w swojej instalacji i jak te dodatkowe akumulatory zwiększyły pojemność mojego magazynu energii.
W dniu publikacji tego wpisu jeden taki akumulator kosztował 149 Euro.
Gdyby ktoś z was był zainteresowany zakupem takiego akumulatora, to jeśli przejdziecie na stronę producenta korzystając z TEGO LINKU, to ja otrzymam skromną prowizję od kwoty, jaką zapłacicie. Dla was nie ma znaczenia, czy przejdziecie na stronę sklepu w wyszukiwarki czy z mojego linku, a dla mnie to mała kawa gratis.
Inne ciekawe wpisy, które warto przeczytać
