Dimensioneringsguiden

Storheter

De storheter vi normalt stöter på när vi behöver räkna ut något som har med ström, spänning, motstånd eller effekt är:

  • P = Effekt = Watt
  • U = Volt = Spänning
  • I = Ampere = Ström
  • R = Resistans = Motstånd

Dessa fyra storheter kan användas och kombineras i två olika enkla lagar då deras enheter kan användas tillsammans:

Ohms Lag & Effektlagen

För att göra saker så enkelt som möjligt behöver man veta hur och varför man beräknar på ett speciellt vis. Beräkningarna är enkla. För att få veta hur mycket man får av en av storheterna kan man använda de andra storheterna för att ta reda på det. Med följande lilla formelsnurra kan man enkelt ta reda på det man vill veta:

Dimensionering  av batteribank

Först behöver man ta reda på hur mycket ström man kommer att göra av med och dimensionera sin batteribank för det. Se Batteriguiden för mer info. Använd gärna vår lilla lathund i Excel-format för att beräkna just din förbrukning. Om du vill sprida den går det bra men du får i så fall inte ändra i filens grundinformation, förklaringar till hur den fungerar eller på vår logo eller företagsinformation. Tack för att du förstår!

Lathund batteribank

När du skaffat dig koll på storleken på din batteribank blir det enklare att bestämma hur mycket ström du behöver ha ut ur dina solpaneler för att hinna ladda upp batterierna i rimlig tid till du behöver dem igen. Ju mer ström du kan få ur solpanelerna desto fortare kommer uppladdningen att gå. Om du har tillgång till riktigt mycket ström från en eller flera solpaneler kan det i en del fall faktiskt minska behovet av en jättestor batteribank, i alla fall under den tid man vet att det kommer att vara bra väder.

12 eller 24 Volts system?

Skulle du inte ha behov av att driva utrustning som går på standard 12 Volts batterispänning kan du alltid välja att lägga två batterier i serie istället för parallell och få ett 24 Volts system istället. Det gör att du får ännu lite högre verkningsgrad och samtidigt mindre förluster i kablarna. Dessutom skulle du med samma regulator kunna koppla in ännu en solpanel för att få upp effekten och laddströmmen till det dubbla. Det kan du inte om du kör ett system med 12 Volts batteribank. Tänk på att invertern du behöver för omvandling till 230 Volt växelspänning i så fall måste vara anpassad för just 24 Volts system. En inverter för 12 Volt skulle inte fungera om du redan investerat i en sådan.

Om du har behov av både 12 Volt och 24 Volt finns inget som hindrar att du använder två olika system, ett för varje batterispänning där respektive system är speciellt anpassat och dimensionerat för just sin uppgift. Att använda ett 24 Volts system för båda spänningarna avråder vi å det bestämdaste ifrån (även om det är teoretiskt möjligt). Det skapar obalans mellan batteriernas laddningsgrad vilket regulatorn inte kan balansera upp och det förkortar livslängden och kapaciteten i batteribanken dramatiskt. Två system oberoende av varandra är i så fall ett måste. Invertern för 230 Volt växelspänning platsar då avgjort bäst på 24 Volts systemet.

För att ta reda på vilken regulator vi ska välja måste vi först veta hur mycket ström vi kommer att behöva för att kunna ladda upp batteribanken tillräckligt fort.

Dimensionering av solpaneler

En typisk standardpanel på 100W ger under maximalt gynnsamma förhållanden c:a 5,4 Ampere till ett 12 Volts system. Men, tänker du nu, det är ju för lite, det borde väl vara c:a 8,3 Ampere? 5,4 x 12=64,8 Watt och 8,3 x 12=99,6. Jo, det är riktigt men som vi nämnt tidigare är paneler designade för 12 Volts system inte på 12 Volt, de ligger ofta mellan 16-18 Volt, annars skulle de inte kunna ladda batterierna eftersom laddningsspänningen måste vara högre än batterispänningen och vi vill ju dessutom helst kunna ladda batterierna i alla fall lite om det är sämre väder. Enligt specifikationen på en typisk standardpanel på 100 Watt kan den ha en maximal spänning på 17,6 Volt och en maximal ström på 5,78 Ampere. 17,8 x 5,78=101,73 Watt. Räknar man in sedvanliga förluster i batteri, elektronik, effektivitet och typ av vald regulator samt kablage kan förlusterna bli betydande. Ofta hamnar vi någonstans mellan 60-95% av den tillgängliga effekten vid gynnsamt väder, ännu lägre blir det naturligtvis vid sämre väder. Så, drygt hälften av 5,4 Ampere skulle kanske bli 3 Ampere… Med en batteribank på 300 Ah skulle det bli 240 Ampere att ladda om vi dränerat den till 80% DoD. 240/3=80 timmar! med 12 timmar sol per dygn skulle det bli drygt 6,5 dygn. Inte OK, eller? Nej, de flesta håller nog med. Men vad kan vi göra för att det ska gå snabbare?

Två saker som utan tvekan snabbar upp processen är större solpanel(er) och en regulator av typen MPPT, och då ska den vara av den äkta typen. En regulator med äkta MPPT kan faktiskt öka laddströmmen med upp mot 30% i gynnsamma fall. 5,4 x 1,3= 7 Ampere istället för 5,4 och verkningsgraden är så gott som alltid bättre i dessa regulatorer vilket gör att vi många gånger faktiskt kan närma oss den teoretiska maxströmmen ovan på 8,3 Ampere. Även om vi inte får ut mer än låt oss säga 6 Ampere istället för de 7 vi hade i beräkningen ovan har vi redan här halverat laddningstiden. Det är riktigt bra. Skulle vi dessutom ha två 100 Watts paneler skulle vi närma oss 12 Ampere i laddström och 20 timmar istället för 80. Nu börjar det hända saker!

Med en större panel, låt oss som exempel ta en 310 Watts panel som lämnar 37 Volt och 8,38 Ampere och en riktigt kraftfull MPPT regulator som klarar att göra om denna panels betydligt högre spänning till ett 12 Volts system och använda den extra spänningen till att istället generera extra ström då börjar det bli intressant på riktigt. Med en sådan kombo skulle man kunna närma sig 25 Ampere i laddström och även om du inte skulle få ut mer än 20 en vacker dag skulle du klara att ladda upp i alla fall nästan hela batteribanken under en och samma dag!

Tänk därför till ordentligt innan du beställer komponenterna till ditt system. Det blir alltid billigast och bäst så.

Riktning och lutning

Diagrammet ovan ger en fingervisning om den relativa produktionen i % på årsbasis beroende på panelernas lutning mot horisontalplanet och mot vilket vädersträck man riktar panelerna. Grafen visar aktuella förhållanden för Uppsala. Andra delar av landet har andra värden. Grafen är baserad på data från programmet PVGIS vilket är utvecklat och underhålls av EU-kommissionen och du kan hitta onlineversionen av det här. Programmet är fritt attt använda för både privatpersoner och företag. Prova det gärna för att se hur just din situation kan se ut. 3% skiljer mellan varje färg. Klicka på bilden för en större och tydligare version.

När du planerar för var och hur du ska montera dina solpaneler, tänk på att lokala förhållanden som skuggning från t.ex. byggnader eller skog kan påverka den totala produktionen påtagligt. Försök därför att placera panelerna så fritt från skugga som möjligt. Den totala årliga produktionen kan under ogynnsamma skuggningsförhållanden påverkas betydligt mer än vad panelernas vilkel eller riktning gör.

Om du har problem med skuggning, prata med oss, i vissa fall kan vi med speciella tekniska lösningar kompensera mer eller mindre väl för de problem som kan uppstå, allt beroende på hur allvarliga problemen är och hur de upptäder.

Solcellsregulatorer (solcellsladdare för batteribank)

Här är de sju viktigaste sakerna att hålla reda på:

  1. Vilken spänning i Volt har du på din batteribank?
  2. Vilken spänning i Volt levererar din(a) solpanel(er) till regulatorn?
  3. Vilken är den maximala strömstyrkan i Ampere som din(a) solpanel(er) levererar till regulatorn?
  4. Kan regulatorn hantera både 12 Volt och 24 Volt?
  5. Kan regulatorn hantera den maximala strömstyrkan dina paneler kan lämna i din batteribanks spänning?
  6. Har regulatorn du väljer inställning för just din batterityp?
  7. MPPT eller PWM?

Nu kan det bli lite mycket att hålla reda på så vi tar allt ett steg i taget. Listan ovan är i rätt ordning för att kunna ta ett beslut om vilken regulator det blir i slutändan.

  1. Du måste först veta vad din batteribank har för spänning i Volt, eller bestämma hur du vill att den ska se ut om du inte köpt den ännu. Kolla vår batteriguide. Vår  lathund för dimensionering av batteribank om du inte skaffat den än kan du hitta ovan. Där kan du även ta reda på hur den kan vara kopplad. Har du en befintlig bank, mät den gärna med en multimeter om du är osäker.
  2. På baksidan av din(a) solpanel(er) ska finnas en produktmärkning. Där ska bl.a. finnas angivet panelens spänning och strömstyrka. Paneler med spänning upp till c:a 18 Volt är för 12 Volts batteribank. Paneler med dubbla spänningen, c:a 36 Volt eller mer är anpassade för 24 Volts batteribank men kan användas till 12 Volts också, om regulatorn ifråga klarar det. Om du har flera paneler kan dessa seriekopplas för ökad spänning. T.ex. kan två seriekopplade 18 Voltspaneler användas till en 24 Volts batteribank då de får dubbla utspänningen, dvs. c:a 36 Volt när de seriekopplas. Flera paneler i serie rekommenderas inte då batteribankens spänning i så fall måste ökas. Vi rekommenderar inte användning av högre spänning än 24 Volt batterispänning i mindre anläggningar. Max tillåten spänning från panelerna varierar beroende på vald regulator men brukar ligga på c:a 30 Volt för 12 Volts system och 55 Volt för 24 Volts system. Stora variationer förekommer så var noga med att kolla manualen så du inte överbelastar regulatorn.
  3. Strömmen i Ampere panelerna lämnar blir den panelerna är märkta med om du använder en eller seriekopplar flera. I parallellkoppling ökar strömstyrkan till det dubbla vid två paneler och fyrdubblas med fyra stycken. Två paneler med 36 Volt ut kan användas på samma sätt men vi rekommenderar inte seriekoppling av dessa. Se ovan. För mindre anläggningar rekommenderar vi en batterispänning på 12 eller 24 Volt beroende på hur den ska användas.
  4. De flesta regulatorer hanterar båda spänningarna, undantag finns dock i vanlig ordning. Kolla därför manualen för vad som gäller. Om regulatorn kan hantera båda spänningarna måste batteribanken kopplas till regulatorn innan solpanelerna ansluts. Detta för att i stort sett samtliga av dessa regulatorer har autoavkänning av batterispänningen och justerar därefter funktionen av regulatorn till den tillkopplade banken.
  5. Om du har en 18 Volts panel till en 12 Volts batteribank är problemet litet. Då gäller maxströmmen som står på panelens typskylt. Om den är mindre än regulatorns maxström är det bara att köra, är den större behöver du en regulator med Amperestyrka lika med eller högre än den din panel lämnar. Har du två paneler eller fler i parallellkoppling gäller strömmen från panelens typskylt gånger antalet paneler och regulatorn måste då hantera minst den strömmen. Tänk på att alla panelerna måste vara likadana. Om du vill ansluta en solpanel av 36 Volts typ till en 12 volts batteribank måste manualen kollas för vad som gäller. Helst innan du köper den. Vissa regulatorer klarar det fint, andra inte alls. Vissa fabrikat anger max Ampere vid 12 Volt andra vid 24 Volt och för andra är gränsen densamma för båda spänningarna. Max effekt från solpanelerna blir då den dubbla vin 24 Volt! Se exemplet nedan som gäller våra Tracers från EPSolar.  De har vänligheten att ange max effekt på de anslutna solpanelen(erna) i respektive spänning för att undvika förvirringen. Utan att kolla manualen för andra regulatorer kan du omöjligt veta vad som gäller. Den är din bästa vän för att undvika problem! Tänk på att garantin inte gäller om något går sönder för att du gjort fel.
  6. Innan du slutligen väljer regulator, var noga med att kolla att den du spanat in går att ställa in för den batterityp du har. Kan den inte det, välj en annan. Detta kan inte nog poängteras.
  7. Vilken typ du väljer beror helt på vilken effektivitet du måste ha ut. MPPT av äkta typ är visserligen ganska mycket dyrare men alltid helt överlägsen i prestanda, se vår regulatorguide och stycket Dimensionering av solpaneler ovan. Är prestanda oväsentligt eller inte så viktigt funkar en med PWM lika bra. Båda typerna har ofta gott om finesser man ibland kan ha nytta av men framför allt finns alltid de mest basala skyddsfunktionerna där, och det är det viktigaste om man bortser från att den måste vara rätt dimensionerad.

Modell               Max Ampere     Watt 12 V     Watt 24 V
Tracer 1210A            10                    130                260
Tracer 2210A            20                    260                520
Tracer 3210A            30                    390                780
Tracer 4210A            40                    520              1040

Tabell från punkt 5 ovan.