Kuidas valida akujaamale sobiv päikesepaneel?

Sobiv päikesepaneel aitab akujaama laadida ka seal, kus pistikupesa pole. Valikut ei otsusta siiski ainult paneeli vatinumber: kaks sama võimsusega paneeli võivad vajada erineva sisendiga akujaama. Sobima peavad pinge, vool ja ühenduskaabel.

Alusta akujaama juhendist ja paneeli tehnilistest andmetest. Vale pistiku jaoks võib leiduda adapter, kuid liiga kõrget pinget see ohutuks ei muuda. Laadimiskiirust tasub hinnata alles siis, kui elektriline sobivus on selge.

Mida kontrollida enne paneeli ostmist?

Otsi akujaama juhendist päikeselaadimise sisendit kirjeldav osa. Selle nimetus võib olla näiteks Solar Input, PV Input või MPPT Input. PV tähistab siin päikesepaneelide sisendit. MPPT on laadimiskontrolleri funktsioon, mida selgitame allpool. Aku maht vatt-tundides (Wh) ja pistikupesade väljundvõimsus vattides (W) ei näita, millise paneeli saab jaamaga ühendada.

Paneeli andmed leiad tavaliselt tagaküljel olevalt sildilt, kasutusjuhendist või tootja tehniliselt lehelt.

Akujaama juures kontrolli	Paneeli juures otsi
Maksimaalne lubatud päikesesisendi pinge	Tühijooksupinge ehk Voc, arvestades selle tõusu külmaga
Laadimiseks sobiv pingevahemik ja võimalik käivituspinge	Vmp ehk pinge maksimaalse võimsuse tööpunktis
Maksimaalne sisendvool ning eraldi PV-lühisvoolupiir, kui see on antud	Imp ehk vool maksimaalse võimsuse tööpunktis ja Isc ehk lühisvool
Maksimaalne laadimisvõimsus ja lubatud paneelikomplekti võimsus	Paneeli nimivõimsus ning mitme paneeli ühendusviis
Sisendpistik ja nõutav kaabel	Paneeli pistikud, polaarsus ja kaasasolevad kaablid

Kontrolli täpset mudelit ja versiooni. Näiteks sama tootja sarnase nimega akujaamadel võivad olla erinevad sisendipiirid. Ka paneeli ehitus või komplekti kuuluvad kaablid võivad aja jooksul muutuda.

Kui oluline näitaja puudub või juhend ja tooteleht annavad erineva vastuse, küsi tootjalt konkreetse komplekti kohta kinnitust. Sobivust ei saa tõendada ainult müüja väitega „sobib enamiku akujaamadega”.

Kas paneeli pinge sobib?

Tühijooksupinge ja tööpinge ei ole sama

Voc näitab paneeli pinget ilma koormuseta, näiteks siis, kui paneel on valguse käes, kuid akujaam ei võta sellelt parajasti energiat. Just seda näitajat tuleb kasutada maksimaalse lubatud pinge kontrollimisel.

Vmp näitab pinget, mille juures paneel annab avaldatud katsetingimustes oma suurima võimsuse. See on tühijooksupingest madalam. Mõlemad pinged muutuvad koos tingimustega.

Paneeli tööpinge peab sobima akujaama laadimisvahemikuga. Kui tootja annab eraldi käivituspinge või MPPT töövahemiku, tuleb kontrollida ka neid. Liiga madala tööpingega paneel ei pruugi jaama laadida, kuigi selle tühijooksupinge jääb lubatud ülempiirist allapoole.

Seepärast ei piisa paneeli nimetusest „12 V” või „24 V”. Need nimetused ei asenda Voc-i ja Vmp kontrollimist.

Külmaga võib pinge tõusta

Tavapärase ränipaneeli pinge tõuseb elemendi jahtudes. Paneeli sildil avaldatud elektrilised näitajad kehtivad üldjuhul standardkatsetingimustes, mille hulka kuulub 25 °C elemenditemperatuur. See ei tähenda 25-kraadist välisõhku.

Külma ilmaga võib tegelik Voc olla seega sildil märgitust kõrgem. Eriti oluline on see jadaühenduses paneelide korral, sest nende pinged liituvad.

Külmaga tekkiva pinge hindamiseks on vaja paneeli Voc-i temperatuuritegurit ja kavandatud kasutuskoha madalaimat arvestuslikku temperatuuri. Võimsuse temperatuuritegur ei ole sama näitaja. Kui vajalikku teavet pole, ei saa suvalise varuprotsendi abil sobivust kinnitada.

Arvestada tuleb ka kuumaga: kuumeneva paneeli tööpinge võib langeda. Seetõttu ei tasu valida komplekti, mille tööpinge sobib akujaama alumise piiriga vaid napilt.

Maksimaalset lubatud sisendpinget ei tohi ületada. Väike vattide arv, pilvine ilm ega laadimiskontrolleri võimsuspiirang ei muuda liiga kõrget pinget lubatavaks. Ka ülepingekaitset ei tohi käsitada loana sobimatut ühendust proovida.

Kui palju voolu ja võimsust akujaam vastu võtab?

Töövool ja lühisvool täidavad eri ülesannet

Paneeli Imp kirjeldab voolu maksimaalse võimsuse tööpunktis. Isc on lühisvool: vool, mida paneel annab avaldatud katsetingimustes lühistatud väljundiga. Isc ei ole tavapärane laadimisvool ega juhis paneeli ise lühistada.

Võrdle paneeli töövoolu akujaama lubatud sisendvooluga. Kui tootja annab eraldi maksimaalse PV-lühisvoolu, kontrolli ka seda. Need piirid võivad olla erinevad, nagu näitavad näiteks Victroni laadimiskontrollerite tehnilised andmed.

Mõni kontroller piirab võetavat voolu ise, kuid sellest ei saa teha üldist järeldust, et suurema vooluga paneelikomplekt sobib igale akujaamale. Kui tootja ei selgita lubatud paneelivoolu või suurema komplekti kasutamist, küsi enne ostmist kinnitust.

Mitme päikesesisendiga jaamal kontrolli iga sisendi piiranguid eraldi ning vaata, kas tootja seab neile ka ühise võimsuspiiri.

Laadimisvõimsuse ülempiir ei ole alati lubatud paneelivõimsus

Akujaama juures olev „500 W päikesesisend” võib kirjeldada suurimat vastuvõetavat laadimisvõimsust. See ei anna iseenesest luba ühendada näiteks 800 W paneele.

Mõni tootja lubab sisendi laadimisvõimsusest suurema nimivõimsusega paneelikomplekti, kui muud elektrilised nõuded on täidetud. Teine seab ka ühendatavale paneelikomplektile kindla ülempiiri. Suurema komplekti kasutamine peab olema konkreetse mudeli jaoks tootja poolt lubatud.

Kui see on lubatud, ei võta akujaam siiski vastu rohkem, kui selle sisend võimaldab. Samuti ei muutu üks 200 W paneel 500 W energiaallikaks lihtsalt seetõttu, et akujaama sisend seda võimaldaks.

Pinge-, voolu- ja võimsuspiirid kehtivad korraga. Maksimaalse pinge ja maksimaalse voolu korrutamine ei anna uut lubatud võimsuspiiri.

Mida teeb MPPT?

MPPT on maksimaalse võimsuspunkti jälgimine. Akujaama laadimiskontroller kohandab paneelilt võetavat pinget ja voolu, et saada olemasolevas valguses võimalikult palju võimsust.

MPPT aitab paneeli kasutada, kuid ei tekita energiat juurde ega kõrvalda akujaama sisendipiire. Kui kontroller on akujaamas juba olemas, ei ole selle ette tavaliselt teist regulaatorit vaja. Eraldi laadimiskontrolleriga paneelikomplekti puhul kontrolli, millist väljundit ja ühendust akujaama tootja lubab.

Kas pistik ja kaabel sobivad?

Paneelil võivad olla MC4-tüüpi päikeseühendused, akujaamal aga näiteks XT60, XT90, Andersoni või ümmargune DC-sisend. Nende vahele on vaja õiget ühenduskaablit.

Enne ostmist kontrolli:

• mõlemat kaabliotsa: need peavad sobima paneeli ja akujaama konkreetsete pistikutega;
• polaarsust: pluss ja miinus peavad jõudma õigetele kontaktidele;
• kaabli ja ühenduste lubatud pinget ning voolu: kaabel peab sobima kogu kavandatud komplektile;
• komplekti sisu: paneeli või akujaamaga ei pruugi vajalikku kaablit kaasas olla.

Pistiku kuju või juhtme värv üksi ei kinnita õiget polaarsust. Eelista konkreetse mudeli jaoks ette nähtud kaablit; ebaselge ühenduse korral lase sobivus pädeval inimesel kontrollida.

Ka nimetus „MC4-ühilduv” ei tõenda kõigi sarnaste päikesepistikute omavahelist sobivust. MC4 tootja Stäubli hoiatab eri tootjate pistikute ristühendamise eest: need võivad küll kokku minna, kuid ei pruugi moodustada pikaajaliselt töökindlat ühendust. See puudutab omavahel ühendatavaid pistikuid, mitte nõuet osta paneel ja akujaam samalt tootjalt.

Tavaline ühendusadapter ei vähenda paneeli pinget. Samuti ei suurenda jämedam kaabel akujaama lubatud sisendvoolu.

Kas jäik paneel sobib sama hästi kui kokkupandav?

Elektrilise sobivuse kontroll on mõlemal sama. Jäik paneel võib akujaamaga sobida ka siis, kui seda pole turundatud spetsiaalselt akujaamadele.

Erinevus on peamiselt kasutusviisis. Kokkupandavat paneeli on mugavam reisile kaasa võtta ja päikese poole suunata; jäik paneel vajab sobivat tuge või kinnitust. Mõlema puhul kontrolli ilmastikutaluvust ja kasutusjuhendit. Kokkupandav paneel ei pruugi olla mõeldud aastaringseks õue jätmiseks ning paneeli veekindlus ei laiene automaatselt ühendustele ega akujaamale.

Mida muudab mitme paneeli ühendamine?

Kahe paneeli võimsuste liitmisest üksi ei piisa. Ühendusviis määrab, kas kasvab pinge või vool.

Järgmine tabel kirjeldab ühesuguseid paneele võrreldavates valgustingimustes.

Näitaja	Jadaühendus	Rööpühendus
Tühijooksupinge ja tööpinge	Pinged liituvad	Jäävad ligikaudu ühe paneeli tasemele
Töövool ja lühisvool	Voolud ei liitu; vool jääb ligikaudu ühe paneeli tasemele	Voolud liituvad
Peamine uus kontroll	Kogu Voc külmaga ja kogu tööpinge	Kogu Imp ja Isc ning kaablite ja ühenduste koormus
Nimivõimsuste summa	Paneelide nimivõimsused liituvad	Paneelide nimivõimsused liituvad

Jadaühenduses võib üks varju jääv paneel piirata kogu ahela tootlikkust. Rööpühendus ei ole aga automaatselt ohutum: lisanduv vool võib ületada akujaama või ühenduste lubatud koormuse.

Lihtsaim on lähtuda ühesugustest paneelidest ja tootja toetatud ühendusskeemist. Erineva pinge või vooluga paneelide segamisel ei kirjelda tabel enam piisavalt kogu süsteemi käitumist.

Ühendusviisi muutmise järel tuleb kogu sobivuskontroll uuesti teha. Rööpühendus võib vajada haruühendusi ja lisakaitseid; nende vajadus peab selguma tootja juhendist või pädeva spetsialisti hinnangust.

Sobiv ja sobimatu paneelikomplekt

Tootja toetatud komplekt: FOSSiBOT F1800 ja üks SP200

FOSSiBOT F1800 akujaama EL-i juhend annab päikesesisendi piirideks 11,5–60 V, kuni 15 A ja kuni 500 W. FOSSiBOT pakub seda jaama koos ühe SP200 paneeliga.

SP200 avaldatud elektrilised andmed on järgmised.

Näitaja	Üks FOSSiBOT SP200
Nimivõimsus	200 W
Tööpinge Vmp	18 V
Tühijooksupinge Voc	21,6 V
Töövool Imp	11,1 A
Lühisvool Isc	13,3 A

Paneeli avaldatud tööpinge jääb F1800 sisendivahemikku, tühijooksupinge alla 60 V ning töövool alla 15 A. Ka 200 W nimivõimsus jääb juhendis lubatud paneelivõimsuse sisse. Eraldi lubatud PV-lühisvoolu F1800 juhend ei täpsusta: komplekti toetust kinnitab lisaks arvude võrdlusele tootja enda pakkumine, mitte oletus sisendi kaitsete kohta.

SP200 praegune tooteleht nimetab paneeli ühenduseks MC4 ja F1800 juhend jaama sisendiks XT60. Kasutada tuleb nende jaoks ette nähtud päikeselaadimiskaablit ning kontrollida selle olemasolu ostetavas komplektis. Näide käsitleb SP200 mudelit, mitte SP200 Pro paneeli.

Kasutustingimused jäävad endiselt oluliseks. SP200 tooteleht annab paneeli töötemperatuuriks −10…+65 °C ning F1800 tooteleht akujaama laadimistemperatuuriks 0…+40 °C. Paneeli ja akujaama temperatuuripiirid ei ole seega samad. SP200 Voc-i temperatuuritegurit tootja avaldatud andmetes pole, mistõttu ei anna see näide eraldi numbrilist kinnitust külmas tekkiva maksimaalse pinge kohta ega luba kasutada komplekti väljaspool tootja tingimusi.

Sobimatu: R1500 Lite ja viis SP027 paneeli jadaühenduses

ALLPOWERS R1500 Lite’i tootjaandmed lubavad päikesesisendit 12–95 V, kuni 13 A ja kuni 650 W.

ALLPOWERSi EL-i tooteleht annab ühe SP027 paneeli andmeteks 100 W, Vmp 18 V, Voc 22,4 V, Imp 5,4 A ja Isc 6,0 A. Allolev arvutus kasutab just neid avaldatud näitajaid.

Viie ühesuguse paneeli jadaühenduse korral saame:

Kontroll	Arvutus	Tulemus
Nimivõimsuste summa	5 × 100 W	500 W, alla 650 W
Tööpinge summa	5 × 18 V	90 V
Tühijooksupinge summa	5 × 22,4 V	112 V, üle 95 V
Vool	Jadaühenduses voolud ei liitu	Imp ligikaudu 5,4 A; Isc ligikaudu 6,0 A samades tingimustes

500 W nimivõimsus näib sobiv ja isegi 90 V tööpinge jääb alla 95 V. Ühendus on siiski sobimatu, sest 112 V tühijooksupinge ületab akujaama lubatud ülempiiri. Külm võib pinget veel tõsta. Sobimatust ei ole vaja ega tohi proovimisega kontrollida.

Kui valid alles akujaama, aitab FOSSiBOT F1800 ja ALLPOWERS R1500 Lite’i võrdlus mõista ka nende erineva päikesesisendi praktilist tähendust.

Kui kiiresti päikesepaneel akujaama laeb?

Elektriliselt sobiv paneel ei pruugi laadida nii kiiresti, kui selle vatinumber esmapilgul lubab.

Nimivõimsus määratakse standardkatsetingimustes, muu hulgas 1 000 W/m² päikesekiirguse ja 25 °C elemenditemperatuuri juures. Õues muutuvad valgus, paneeli suund ja temperatuur. Pilved, varjud ning kaablikaod mõjutavad tulemust; täis aku lähedal võib akujaam laadimist aeglustada.

Eestis tasub arvestada ka aastaaega. Suvine pikk päev ei tähenda kogu päeva nimivõimsusel laadimist ning talviseks varutoiteks ei saa üle võtta suviseid ootusi. Paneel vajab võimalikult varjudeta kohta, akujaam aga kuiva ja selle juhendile vastavat kasutuskeskkonda.

Üks laadimisaja arvutus

Võtame 1 024 Wh F1800 aku, ühe 200 W SP200 paneeli ning laadimise 20 %-lt 100 %-ni. Eeldame, et akusse salvestub kogu arvutuse vältel keskmiselt 75 % paneeli nimivõimsusest.

• Vajalik energia: 1 024 Wh × 0,80 = 819,2 Wh
• Eeldatav akusse jõudev võimsus: 200 W × 0,75 = 150 W
• Laadimisaeg: 819,2 Wh ÷ 150 W ≈ 5,5 tundi

See tähendab umbes viit ja poolt tundi sellise eeldatava keskmise laadimisvõimsuse korral, ilma samal ajal seadmeid toitmata. See ei tähenda, et aku täitub viis ja pool tundi pärast paneeli õue viimist. Ilma või paigutuse tõttu võib laadimine võtta kauem ja ulatuda järgmisesse päeva. Soodsamates tingimustes võib tulemus olla ka arvutusest kiirem.

75 % ei ole paneelielementide kasutegur: siin väljendab see paneeli nimivõimsusest akusse jõudvat osa valitud eeldustel.

Oma aku mahu, paneelivõimsuse ja laetuse muutusega saad sama arvutuse teha päikeselaadimise kalkulaatoris. Kalkulaator aitab võimalikke laadimisaegu võrrelda, kuid ei kontrolli elektrilist sobivust, ei rakenda automaatselt sinu akujaama sisendipiire ega ennusta Eesti ilma. Seepärast kasuta seda pärast sobivuskontrolli ning vali eeldused nii, et need arvestaksid ka jaama võimsuspiiri.

Kontrollnimekiri enne ostmist

• Täpsed mudelid on teada. Võrdlen õige akujaama ja paneeliversiooni andmeid.
• Pinge sobib ka külmaga. Voc-i tõus on kontrollitud tootjaandmete või tootja kinnituse põhjal.
• Tööpinge sobib laadimiseks. Arvestatud on võimaliku käivituspinge ja MPPT töövahemikuga.
• Voolupiirid on kontrollitud. Imp ja Isc vastavad tootja nõuetele; ebaselged piirid on üle küsitud.
• Paneelikomplekti võimsus on lubatud. Ma ei eelda, et laadimisvõimsusest suurema paneelikomplekti võib alati ühendada.
• Mitme paneeli kogupinge ja koguvool on arvutatud. Ühendusviis vastab tootja juhisele.
• Kaabel ja pistikud sobivad. Polaarsus ning ühenduste lubatud koormus on teada.
• Vajalikud tarvikud on ostus arvestatud. Kaablid, adapterid või haruühendused ei pruugi komplekti kuuluda.
• Kasutustingimused sobivad. Kontrollitud on nii paneeli kui ka akujaama temperatuuri- ja ilmastikupiirangud.
• Laadimisaja ootused on realistlikud. Arvestan ilma, paigutuse, sisendipiiri ja samaaegse tarbimisega.

Kui mõne elektrilise sobivuse küsimuse vastus jääb teadmata, küsi tootjalt kinnitust enne ostmist. Kaablite proovimine ei asenda puuduvaid andmeid.