Solární ostrovní systém (známý také jako „off-grid“ nebo „stand-alone“ systém) je autonomní zdroj energie a je to řešení pro velké množství aplikací, které nemáme nebo nechceme mít připojeny do napájecí soustavy. Ostrovní systém však musí být správně dimenzován, aby vyhovoval každodenní spotřebě energie a dokázal nahradit energii použitou z baterie.

Produktový manažer SOS electronic, František Ďuríšek, nám v tomto článku představí ucelené řešení ostrovní aplikace pro napájení elektrických zařízení s malým výkonem, které najdou uplatnění v průmyslu, na veřejných prostranstvích, v domácnostech a rekreačních podmínkách.

Nejčastější ostrovní aplikace s využitím solárních panelů s malým výkonem jsou: 

• autonomní svítidlo – parky, parkoviště, autobusové zastávky
• napájení kamerového systému
• zabezpečovací zařízení objektu nebo zahrady
• napájecí zdroj pro zavlažovací systém
• provzdušnění vody v jezírku
• snímání hladiny potoků a řek
• snímání a měření různých parametrů na dálku – telemetrie

Co potřebujeme k sestrojení ostrovní aplikace?

„Do sortimentu SOS electronic jsem zařadil fotovoltaické panely Solarfam. A abychom uměli sestrojit vlastní ostrovní systém opravdu jednoduše a rychle, k solárním panelům jsem doplnil i všechny další potřebné komponenty, jako jsou napájecí konektory, vhodný kabel, ale také regulátor a akumulátor,“ říká úvodem František Ďuríšek.

Nabídku všech produktů pro malý solární ostrovní systém naleznete v našem skladovém sortimentu a také přímo pod článkem.

Solární panel Solarfam na 20 W a 30 W

„Na napájení zařízení s malým výkonem stačí podle mých zkušeností solární panel 20 W až 30 W. Příliš velký solární panel zabírá totiž spoustu místa a sloup, na kterém by byl umístěn, už musí mít robustnější konstrukci a řešení pro využití solární energie se tak hned na začátku zbytečně prodražuje,“ pokračuje František Ďuríšek, produktový specialista SOS electronic.

Do našeho sortimentu alternativních zdrojů energie jsme tedy zařadili dva typy solárních článků:

• 20W solární monokrystalický panel Solarfam s označením SZ-20-32M, s černě eloxovaným hliníkovým rámem a volně vyvedenými vývody. V tomto případě máme dvě možnosti pro připojení. První je, že přidáme konektory a napojíme delší kabel. V druhém případě, kdy chceme mít regulátor a baterii v krabičce co nejblíže solárnímu panelu, převlečeme vývody přes průchodku, například M 12 x 1,5 ECO, přímo do krabičky.
• 30W solární panel Solarfam SZ-30-36M má již konektory namontované, takže k nim potřebujeme dokoupit už jen příslušné protikusy, které zmiňujeme v následujícím odstavci.

Napájecí konektory s průřezem mědi 2,5 mm²

K solárním panelům s malým výkonem jsme vybrali dva napájecí konektory značky STÄUBLI pro stejnosměrné napětí, a to PV-KST4/2,5 PV a PV-KBT4/2,5 PV.

Na napájecí konektory s malým průřezem jsme se zaměřili proto, že jsou na trhu dostupné hlavně konektory s většími průřezy, a to 4 mm² nebo 6 mm². Samozřejmě můžeme použít i větší průřezy, ale pro naši potřebu je to zbytečné řešení. Větší průřezy nemají v našem případě žádnou výhodu a jsou obvykle i dražší.

Solární kabel

Důležitým článkem každého solárního projektu je kabel vhodný speciálně pro fotovoltaiku pro vnitřní i venkovní použití.

K vybraným konektorům pro kabely s průřezem mědi 2,5 mm² doporučujeme jednožilový kabel FLEX-SOL-EVO-TX 2,5 1m (62.7430-91021) značky Stäubli, který je příjemně ohebný a lehčí než kabely s větším průřezem mědi. Izolace dobře odolává UV záření a povětrnostním vlivům.

Pro spolehlivé krimpování kontaktů konektorů k solárnímu kabelu doporučujeme použít krimpovací kleště  PV-CZM-BS (32.6025), opět značky Stäubli.

MPPT solární regulátor. S displejem nebo bez?

Další důležitou částí solárního ostrovního systému je regulátor. Na trhu jsou rozšířeny dva typy regulátorů, a to PWM a MPPT regulátor. V zapojení solárního panelu s regulátorem typu MPPT získáme přibližně o 20 % více energie v porovnání s PWM regulátorem.

Vybrali jsme dva typy solárních MPPT regulátorů značky Solarfam: 

• MPL15 (12/24 V, 15 A), ke kterému můžeme připojit pouze olověný akumulátor, a
• SX1045 (12 V, 10 A), u kterého si typ akumulátoru můžeme zvolit – buď olověný, nebo i LiFePO₄ akumulátor. Tento regulátor má navíc LCD displej, na kterém si můžeme nastavit zmiňovaný typ akumulátoru, jakož i body odpojení spotřebičů od akumulátoru, dále na něm lze zobrazovat napětí v systému, stav baterie a sledovat status nabíjení během dne. Tento solární regulátor má vstup k čidlu teploty a krytí IP32.

Oba solární regulátory mají také výstup 5 V pro připojení libovolného zařízení. Je pravdou, že jsou poněkud předimenzované a hodí se i na větší výkony, ale svými parametry plně vyhovují i našim malým ostrovním systémům.

Akumulátor

Posledním a důležitým článkem našeho ostrovního solárního systému je akumulátor. Vybíráme jej podle typu aplikace a způsobu používání našeho solárního systému. 

„U akumulátorů si však dobře pamatujme, že ani pro fotovoltaické panely s malými výkony nesmí být akumulátor poddimenzován, aby nás nepřekvapily například dlouhé deštivé dny,“ pokračuje František Ďuríšek.

Jako první volbu doporučujeme tyto dva olověné akumulátory: 

• NP12-12 – olověný akumulátor 12 V, 12 Ah Yuasa, jako minimální kapacita akumulátoru pro malé solární zařízení.
• Pokud však při testování zařízení zjistíme, že to nestačí, nebojme se použít akumulátor s větší kapacitou. Například v sestavě se dvěma panely, které můžeme natočit do různých úhlů, abychom delší dobu využili sluneční energii, vhodným akumulátorem může být typ SWL780V z naší nabídky s kapacitou až 28 Ah.

K solárnímu regulátoru SX1045 však můžeme připojit také LiFePO₄ akumulátory, například XCell 12.8-6 (LFP126), případně CE-12/20, které mohou být z dlouhodobého hlediska cenově výhodnější.

Tip na rozšíření ostrovního solárního systému 

Pokud v průběhu používání našeho fotovoltaického systému zjistíme, že máme přece jen málo energie, bez problémů můžeme přidat další solární panel do série nebo paralelně. Pokud jej navíc připojíme i v jiném úhlu, dokážeme efektivněji využít sluneční záření během celého dne. 

Solární regulátory, které jsme vybrali do tohoto ostrovního systému, takovou konfiguraci umožňují. Regulátor MPL15 můžeme řadit do série ke dvěma solárním panelům bez problémů, protože maximální vstupní napětí z panelů k regulátoru je 75 V.

Pokud bychom v takovém sériovém zapojení solárních panelů chtěli použít regulátor SX1045, tak musíme trochu popřemýšlet, protože maximální vstupní napětí je 45 V, a to jsme již na hranici přípustného napětí. Vstupy bychom mohli chránit varistorem, nebo můžeme solární panely zapojit paralelně. 

Věříme, že tento článek byl pro vás dostatečnou inspirací k vyzkoušení a sestavení ostrovního solárního systému pro široké spektrum aplikací.

Máte zájem o více informací k produktům Solarfam nebo o technické poradenství při výběru vhodného řešení? Případně máte jinou otázku či požadavek? Prosím, vyplňte následující formulář, rádi vám pomůžeme.