Kannettava aurinkopaneeli tuottaa noin 5-6 ampeeria virtaa suorassa auringonvalossa. Useimmat kannettavat paneelit ovat kooltaan noin 100W tai noin 100W, jolloin ”maksimivirta” on 5,5-6A ja ”maksimijännite” on 17-18V. Kuten sana ”maksimi” viittaa, nämä ovat lähtöarvoja täydellisissä tai laboratorio-olosuhteissa.
Todellisissa olosuhteissa kannettavan aurinkopaneelin tuottama ampeerimäärä voi vaihdella 50-100 % edellä mainitusta arvosta. Ampeerien määrä riippuu sellaisista tekijöistä kuin altistuminen auringonvalolle, auringonsäteiden kulma ja paneelin puhtaus. Kannettavat aurinkopaneelit ovat erinomainen tapa syöttää osittain tai kokonaan virtaa laitteisiisi. Monet matkailuauton/ -vaunun omistajat tai aurinkoenergian käyttäjät käyttävät kannettavia paneeleita lataussäätimen kanssa akkujen lataamiseen, jotka sitten syöttävät virtaa useisiin laitteisiin.
Kannettavien paneelien tehon ymmärtäminen
Vaikka aurinkopaneelien tuottamat ampeerit ovat olennainen tieto, se on osa suurempaa yhtälöä. Aurinkopaneelien tehontuoton perusteiden ymmärtäminen on olennaista, jotta pystyt asentamaan äänijärjestelmän. Seuraavassa on joitakin termejä ja niiden merkitys kannettavan aurinkopaneelin valinnassa:
Watit (teho):
Aurinkopaneelin tehon perusmittari on ”watti”. Se on tehon yksikkö ja se on paneelin tuottaman jännitteen ja ampeerien (virran) tulo.
Watit (teho) = voltit (jännite) × ampeerit (virta)
Jokaista tuhatta wattia kutsutaan myös kilowatiksi (kW). Esimerkkinä 100W aurinkopaneelista puhuttaessa voidaan todeta, että volttien ja ampeerien avulla päästään sadan watin arvoon seuraavasti:
100W = 18V × 5,56A
Amppeerit/amppeerit (virta):
Virta on sähkövarauksen, tarkemmin sanottuna – elektronien – siirtymistä pisteestä toiseen, mikä johtaa siihen, mitä me kutsumme sähköksi. Virran mittayksikkö on ampeeri, jota kutsutaan usein puhekielessä ampeereiksi.
Voltit (jännite):
Jännitettä voidaan karkeasti kuvata voimana, jolla virta kulkee pisteestä toiseen. Tämä voima syntyy kahden pisteen sähköpotentiaalierosta (varaustason erosta).
Ampere-tunnit/ampeeritunnit (akun kapasiteetti):
Kuten nimestä käy ilmi, ampeeritunnit ovat akun kapasiteetti, joka saadaan kertomalla ampeerit ja tunnit. Se ilmaisee, kuinka monta ampeeria voidaan toimittaa annettujen tuntien aikana päivässä. Tämä ymmärretään parhaiten esimerkin avulla:
100Ah:n akku tarkoittaa, että siitä voidaan ottaa 10 ampeeria virtaa 10 tunnin ajan tai 5 ampeeria 20 tunnin ajan.
10A × 10 tuntia = 100Ah
5A ×20 tuntia = 100Ah
Tämä pätee paitsi akusta otetulle energialle (purkautumiselle) myös akun lataamiseen syötetylle energialle. Kun otetaan huomioon aiemmin käsittelemämme 100 W:n paneeli, sen maksimivirta on 5,56 ampeeria. Olettaen, että paneeli toimii ihanteellisissa olosuhteissa (huipputeho), voimme selvittää, kuinka monta tuntia tarvitaan akun (100Ah) täyteen lataamiseen.
5,56A × x tuntia = 100 Ah
Tunteja = 100 ÷ 5,56 = 17.98
Wattitunti (energia):
Vaikka watti on tehon yksikkö, se merkitsee vain tunnissa tuotettua tai kulutettua sähköä, minkä vuoksi tarvitaan toinen yksikkö, joka ottaa huomioon myös ajan, jonka aikana sähköä on kulutettu tai tuotettu. Näin ollen watin ja tunnin kertolasku antaa wattitunnin (Wh). Jokainen 1000 Wh tunnetaan myös nimellä kilowattitunti (kWh). Esimerkiksi keskustelussa oleva 100 W:n paneeli, joka tuottaa huipputehoa 4 tunnin ajan, antaa:
100W × 4h = 400Wh tai 0,4kWh
Kannettavan aurinkopaneelin ja akun yhdistäminen
Aurinkopaneelit ovat hyödyllisiä laitteita ilmaisen, puhtaan ja kaikkialla läsnä olevan energian valjastamiseen. Yöt ja pilviset päivät tekevät kuitenkin vaikeaksi luottaa täysin aurinkoon. Toisinaan voi olla aikoja, jolloin auringonvaloa on päivän mittaan enemmän kuin tarvitset sähköntuotantoon, ja toisinaan sitä on vähemmän kuin tarvitset.
Auringonvaloa on mahdotonta varastoida, mutta akkujen avulla on mahdollista varastoida aurinkoenergialla tuotettua energiaa ja käyttää sitä myöhemmin, kun suoraa auringonvaloa ei ole saatavilla, kuten iltaisin tai öisin. Kannettavan aurinkopaneelin yhdistäminen akkuun on suhteellisen yksinkertaista, olipa kyseessä sitten lyijyakku tai litiumioniakku.
Suorassa yhdistämisessä tehdään kaksi yksinkertaista sähköliitäntää – paneelin positiivinen napa kytketään akun positiiviseen napaan ja samoin negatiiviset napat.
Kuten aiemmin käsiteltiin, aurinkopaneelien nimellisjännite on 17-18 V. Akut sen sijaan ovat lähes aina nimellisjännitteeltään 12 V. 18 V:n paneelin yhdistäminen 12 V:n akkuun on ihanteellinen tapa varmistaa, että virta kulkee aina korkeammasta potentiaalista (aurinkopaneeli) matalampaan (akku) eikä päinvastoin. 12 V:n akkujen kanssa yhteensopivia paneeleita kutsutaan kuitenkin usein 12 V:n aurinkopaneeleiksi.
Ennen kuin aloitat aurinkopaneelien parittamisen akkuihin, varmista, että käyt läpi kannettavien aurinkopaneelijärjestelmien hyvän asennusoppaan.
Lataussäädin
Vaikka aurinkopaneelit voidaan parittaa suoraan akkujen kanssa, suositellaan lataussäätimen asentamista näiden kahden välille. Lataussäädin auttaa lataamaan akun energiatehokkaammin/optimaalisesti. Kannettavan aurinkopaneelin tuottama jännite ja ampeerimäärä voivat päivän aikana auringonvalon määrän perusteella vaihdella ja joskus jopa nollautua. Lataussäädin varmistaa, että nämä vaihtelut tasoittuvat, kun virta siirretään akkuun.
Tyypillisesti lataussäädin täyttää seuraavat tarkoitukset:
- Säätää nopeutta, jolla akusta otetaan virtaa
- Estä akun ylilatautuminen
- Estä käänteisvirta akusta paneeliin
- Johda ylimääräinen virta pois. (shunttilataussäädin) toiseen kuormaan
- Valvoo akun lämpötilaa
Lataussäätimiä on kahta päätyyppiä – PWM (pulssinleveysmodulaattori) ja MPPT (maksimitehopisteen seuranta). Menemättä teknisiin yksityiskohtiin, MPPT-lataussäätimet ovat tehokkaampia ja kyvykkäämpiä, koska ne voivat itse seurata maksimitehoa jännitteen ja virran tason säätämiseksi. Ne ovat hieman kalliimpia, mutta kustannustensa arvoisia, ja siksi niistä on tulossa nykyään yleinen valinta.
Monimutkaisemmissa järjestelmissä voidaan käyttää akunhallintajärjestelmää, jonka tehtävänä on myös raportoida järjestelmän tilasta. Kun se on asennettu, se voi myös auttaa mittaamaan kannettavien aurinkopaneelien tehokkuutta.
Kuinka monta ampeeria 100 watin aurinkopaneeli tuottaa?
Kuten aiemmin mainittiin, 100 watin aurinkopaneeli tuottaa noin 5,56 A virtaa. Riippuen päivän aikana saadun suoran auringonvalon voimakkuudesta ja tunneista, paneeli tuottaa 20-30 ampeerituntia (Ah) päivän aikana. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että 30 Ah:n ja 12 V:n akun pitäisi riittää. Miksi?
Akkuja ei saa purkaa kokonaan, sillä se voi vahingoittaa akkua. Akut voidaan purkaa vain 60 %:iin asti niiden kapasiteetista, ja jopa 80 %:iin asti, jos kyseessä on syväakku. Näin ollen tapauksessamme, jossa on 100W:n paneeli, 50Ah:n, 12V:n akku on sopivampi.
Kuinka monta ampeeria 200W:n aurinkopaneeli tuottaa?
200W on nyt yleistymässä kannettavien paneelien yleiseksi kooksi, kiitos parempien hyötysuhteiden, jotka johtavat pienempiin paneelikokoihin. 200W:n paneelilla, toisin kuin 100W:n paneelilla, voi olla kaksi erilaista jännitelähtöä:
- 28V (sopii 24V:n järjestelmään)
- 18V (sopii 12V:n järjestelmään)
Seuraavana on 200W:n paneelien nykysukupolvi:
- 28V:n paneeleille – 7 ampeeria
- 18V:n paneeleille – 11 ampeeria
Yllämainitut arvot ja siten myös tuotetun tehon määrä riippuvat luonnollisesti edellä käsitellyistä tekijöistä. Ottaen huomioon, että lataamme 12 V:n akkua yhteensopivalla 200 W:n paneelilla (18 V), voit saada jopa 50 ampeeritunnin päivittäisen aurinkoenergian tuotannon, jos on suoraa auringonvaloa. Näin ollen 60Ah:n syväakun tai 75Ah:n tavallisen akun pitäisi riittää tässä tapauksessa.
Mitä kannettava aurinkopaneeli voi tuottaa?
Aurinkoenergia on valtavan joustava tekniikka. Sen avulla voidaan tuottaa virtaa kaikkeen laskimista ja rannekelloista kaupunkeihin ja kaupunkeihin. Kannettavilla aurinkopaneeleilla voidaan tuottaa virtaa lähes mihin tahansa. Käyttämällä joukkoa 100 W:n tai 200 W:n paneeleja voi syöttää virtaa matkailuautoon tai asuntovaunuun ja jopa kunnon asuntoon, jos paneeleita on tarpeeksi.
Mutta kysymys kuuluu, mihin kannettavat paneelit soveltuvat parhaiten? Aurinkopaneelien osalta ei ole olemassa ”yksi koko sopii kaikille”.
Paneelin käyttötarkoitus riippuu pääasiassa sen koosta ja tehosta. Kannettavat paneelit ovat näin ollen erinomainen valinta matkailuautoihin, joissa on kaksi akkua, tai yksinkertaisiin off-grid-retkeilyasennuksiin, mutta eivät niinkään kodin aurinkoenergia-asennuksiin.
Keskimääräiseen 6 kW:n järjestelmäkokoon tarvittaisiin 60 paneelia, joiden kapasiteetti on 100 W, verrattuna vain 17 paneeliin, joiden kapasiteetti on 350 W. Epäilemättä se tekisi kodistasi energiatehokkaamman, mutta korkeammilla kustannuksilla.
Tämä ei ole taloudellisesti järkevää, sillä monien 12 V:n aurinkopaneelien yhdistäminen pariksi lisää järjestelmän monimutkaisuutta ja nostaa aurinkopaneelien kustannuksia merkittävästi. Sen mukanaan tuoman suuremman johdotusmäärän käyttäminen on myös vastoin sähköteknisiä neuvoja. Suurempikokoiset paneelit ovat siten parempi valinta kodin parannusparannuksiisi.
Kannettavat paneelit ovat kuitenkin täydellinen valinta kaupunkien aurinkopaneelisarjoihin, kuten liikkuvien mökkien off-grid-sarjoihin, jotka voivat syöttää virtaa parille led-valolle, pienelle tuulettimelle ja mobiililaitteelle. Useimmat ihmiset käyttävät kannettavia paneeleita 12 V:n akun lataamiseen ja käyttävät sitä sitten energialähteenä päätetyn ajanjakson ajan.
Useimmat huippuluokan kannettavat aurinkopaneelit kestävät jopa yli 20 vuotta, mikä tekee niistä loistavan investoinnin. Kannettavat aurinkopaneelit korvaavat usein tilaa vievät ja savua tuottavat dieselgeneraattorit. Energiatehokkuuden parantamisen ohella tämä lisää pienen osuutensa ilmastonmuutoksen hidastamiseen.