A hordozható napelem közvetlen napfényben körülbelül 5-6 amper áramot termel. A legtöbb hordozható panel mérete 100 W vagy 100 W körül van, ami 5,5-6 A “maximális áram” és 17-18 V “maximális feszültség” értékkel jár. Ahogy a “maximális” szó is jelzi, ezek tökéletes vagy laboratóriumi körülmények között mért kimeneti értékek.
A valós körülmények között a hordozható napelemek által termelt amperek mennyisége a fent említett érték 50-100%-a között változhat. Az amperek száma olyan tényezőktől függ, mint a napfénynek való kitettség, a napsugarak szöge és a panel tisztasága. A hordozható napelemek nagyszerű megoldást jelentenek a készülékek részleges vagy teljes energiaellátására. Sok lakóautó/lakókocsi-tulajdonos vagy napelemes felhasználó hordozható paneleket használ töltésvezérlővel az akkumulátorok töltésére, amelyek aztán több készüléket is táplálnak.
A hordozható panelek teljesítményének megértése
Bár a napelemek által termelt amperek lényeges információ, ez egy nagyobb egyenlet része. A napelemes teljesítménykibocsátás alapjainak megértése elengedhetetlen ahhoz, hogy képes legyen hangrendszert felállítani. Az alábbiakban néhány fogalom és jelentőségük a hordozható napelem kiválasztásában:
Watt (teljesítmény):
A napelem teljesítményének alapvető mérőszáma a “watt”. Ez a teljesítmény mértékegysége, és a panel által termelt feszültség és amper (áram) szorzata.
Watt (teljesítmény) = Volt (feszültség) × Amper (áram)
Minden ezer wattot kilowattnak (kW) is neveznek. Ha példaként egy 100W-os napelemről beszélünk, akkor a következőképpen jutunk el a feszültségek és az amperek segítségével száz watt értékéhez:
100W = 18V × 5,56A
Amp/amper (áram):
Az áram az elektromos töltés, pontosabban az elektronok átvitele egyik pontból a másikba, ami azt eredményezi, amit elektromosságnak nevezünk. Az áram mérésére szolgáló mértékegység az amper, amit a köznyelvben gyakran ampernek neveznek.
Volt (feszültség):
A feszültség nagyjából úgy írható le, mint az az erő, amellyel az áram az egyik pontból a másikba áramlik. Ez az erő két pont elektromos potenciáljának (töltésszintkülönbségének) különbségéből adódik.
Amperóra/amperóra (akkumulátor kapacitása):
Amint a nevéből is kitűnik, az amperóra az akkumulátor kapacitása, amely az amper és az óra szorzatából adódik. Megmutatja, hogy az adott napi órában hány amper adható le. Ezt egy példával lehet a legjobban megérteni:
A 100Ah-s akkumulátor azt jelenti, hogy 10 órán keresztül 10 amper áramot lehet belőle venni, vagy 20 órán keresztül 5 ampert.
10A × 10 óra = 100Ah
5A ×20 óra = 100Ah
Ez nem csak az akkumulátorból kivett energiára (kisütés), hanem az akkumulátor töltéséhez szolgáltatott energiára is vonatkozik. Figyelembe véve a korábban tárgyalt 100 W-os panelt, annak maximális áramerőssége 5,56 amper. Feltételezve, hogy a panel ideális körülmények között működik (csúcsteljesítmény), kiszámíthatjuk, hány óra szükséges az akkumulátor (100Ah) teljes feltöltéséhez.
5,56A × x óra = 100 Ah
Órák = 100 ÷ 5,56 = 17.98
Wattóra (energia):
A watt ugyan a teljesítmény mértékegysége, de csak az óránként termelt vagy elfogyasztott villamos energiát jelöli, ezért szükség van egy másik mértékegységre, amely azt az időt is figyelembe veszi, amely alatt az energiát elfogyasztották vagy megtermelték. Így a watt és az óra szorzata adja a wattórát (Wh). Minden 1000 Wh-t kilowattórának (kWh) is neveznek. Például a megbeszélt 100 W-os panel 4 órán keresztül termelt csúcsenergiát ad:
100W × 4h = 400Wh vagy 0,4kWh
Hordozható napelem és akkumulátor párosítása
A napelemek hasznos eszközök az ingyenes, tiszta és mindenütt jelenlévő energia hasznosítására. Az éjszakák és a felhős napok azonban megnehezítik, hogy teljes mértékben a napelemekre támaszkodjunk. Előfordulhat, hogy a nap folyamán több napfény éri a napot, mint amennyire az energiatermeléshez szüksége van, néha pedig kevesebb, mint amennyire szüksége van.
A napfényt nem lehet tárolni, de az akkumulátorok lehetővé teszik a napenergiából előállított energia tárolását és későbbi felhasználását, amikor a közvetlen napfény nem áll rendelkezésre, például esténként vagy éjszaka. Egy hordozható napelem és egy akkumulátor párosítása viszonylag egyszerű, legyen szó ólom-sav akkumulátorról vagy lítium-ion akkumulátorról.
A közvetlen párosítás két egyszerű elektromos csatlakozást jelent – a panel pozitív pólusát az akkumulátor pozitív pólusához kell csatlakoztatni, és hasonlóan a negatív pólusok esetében is.
Amint azt korábban tárgyaltuk, a napelemek 17-18 V feszültségűek. Az akkumulátorok viszont szinte mindig 12V-os névleges feszültségűek. Egy 18V-os panel és egy 12V-os akkumulátor párosítása ideális ahhoz, hogy az áram mindig a magasabb potenciálról (napelem) az alacsonyabbra (akkumulátor) folyjon, és ne fordítva. A 12V-os akkumulátorokkal kompatibilis paneleket azonban gyakran 12V-os napelemként ismerik.
Mielőtt elkezdené a napelemek párosítását az akkumulátorokhoz, győződjön meg róla, hogy átnézi a hordozható napelemes rendszerek jó beállítási útmutatóját.
Töltésvezérlő
Míg a napelemek közvetlenül párosíthatók az akkumulátorokkal, ajánlott a kettő közé egy töltésvezérlő telepítése. A töltésvezérlő segít az akkumulátor energiatakarékosabb/optimálisabb feltöltésében. A nap folyamán a napfény mennyiségétől függően a hordozható napelemek által termelt feszültség és ampermennyiség ingadozhat, sőt időnként akár nulla is lehet. A töltésvezérlő biztosítja ezen ingadozások kiegyenlítését, miközben továbbítja az energiát az akkumulátornak.
A töltésszabályozó jellemzően a következő célokat szolgálja:
- Az akkumulátorból történő áramfelvétel sebességének szabályozása
- Az akkumulátor túltöltésének megakadályozása
- Az akkumulátor és a panel közötti fordított áram megakadályozása
- A felesleges áram elvezetése. (shunt töltésszabályozó) egy másik terhelésre
- Az akkumulátor hőmérsékletének felügyelete
A töltésszabályozóknak két fő típusa van – PWM (Pulse Width Modulator) és MPPT (Maximum Power Point Tracking). Anélkül, hogy belemennénk a technikai részletekbe, az MPPT töltésvezérlők hatékonyabbak és alkalmasabbak, mivel maguk is képesek követni a maximális teljesítményt a feszültség- és áramszint beállításához. Kicsit drágábbak, de megéri a kiadást, ezért manapság egyre inkább elterjedt választássá válnak.
A komplexebb rendszerek esetében akkumulátor-kezelő rendszer is alkalmazható, amely a rendszer állapotának jelentési feladatát is ellátja. A telepítést követően segíthet a hordozható napelemek hatékonyságának mérésében is.
Hány amperórát termel egy 100 wattos napelem?
Amint már említettük, egy 100 W-os napelem körülbelül 5,56 A áramot termel. A nap folyamán kapott közvetlen napfény intenzitásától és a nap folyamán kapott órák számától függően a panel 20 és 30 amperóra (Ah) közötti áramot termel a nap folyamán. Ez azonban nem jelenti azt, hogy egy 30Ah-s és 12V-os akkumulátor elegendő lenne. Miért?
Az akkumulátorokat nem szabad teljesen lemeríteni, mert ez károsíthatja az akkumulátort. Az akkumulátorokat csak a kapacitásuk 60%-áig lehet kisütni, mélyciklusú akkumulátorok esetében legfeljebb 80%-ig. Ezért a mi esetünkben egy 100W-os panel esetében egy 50Ah-s, 12V-os akkumulátor megfelelőbb.
Hány amperórát termel egy 200 wattos napelem?
A 200W mostanában a hordozható panelek általános méretévé válik, köszönhetően a jobb hatásfoknak, amelyek a csökkenő panelméretekhez vezetnek. Egy 200W-os panel, ellentétben a 100W-os panellel, kétféle feszültségkimenettel rendelkezhet:
- 28V (24V-os rendszerhez alkalmas)
- 18V (12V-os rendszerhez alkalmas)
A következő a 200W-os panelek jelenlegi generációja:
- 28V-os panelek esetén – 7 amper
- 18V-os panelek esetén – 11 amper
A fent említett értékek és így a termelt áram mennyisége természetesen a korábban tárgyalt tényezőktől függ. Figyelembe véve, hogy egy 12V-os akkumulátort egy kompatibilis 200W-os panellel (18V) töltünk, akár 50 amperórás napi napenergia-termelést is elérhetünk, feltéve, hogy van közvetlen napfény. Így egy 60Ah mélyciklusú akkumulátornak vagy egy 75Ah normál akkumulátornak elegendőnek kell lennie ebben az esetben.
Mit tud egy hordozható napelemes panel táplálni?
A napenergia egy rendkívül rugalmas technológia. A számológépektől és karóráktól kezdve a városokig bármit működtethetünk vele. A hordozható napelemek szinte bármit képesek ellátni energiával. Egy csomó 100 W-os vagy 200 W-os panel használatával a lakókocsit vagy a mobilházakat, sőt, ha elegendő panellel rendelkezik, akár egy rendes lakóhelyet is elláthat energiával.
A kérdés azonban az, hogy mire alkalmasak a legjobban a hordozható napelemek? Amikor a napelemekről van szó, nincs “egyméretű”.
A panel alkalmazása főként a méretétől és a hozzá tartozó teljesítménytől függ. A hordozható panelek így kiváló választásnak bizonyulnak a dupla akkumulátoros lakókocsikhoz vagy egyszerű, hálózaton kívüli kempingberendezésekhez, de nem annyira az otthoni napelemes telepítésekhez.
Egy átlagos 6 kW-os rendszermérethez 60 darab 100 W-os teljesítményű panelre van szükség, szemben a mindössze 17 darab 350 W-os teljesítményű panellel. Kétségtelenül energiatakarékosabbá tenné az otthonát, de magasabb költségekkel járna.
Ez nem sok pénzügyi értelemmel bír, mivel a sok 12V-os napelem párosítása növeli a rendszer összetettségét és jelentősen növeli a napelemek költségét. A vele járó nagyobb mennyiségű vezeték használata szintén ellentétes az elektrotechnikai tanácsokkal. A nagyobb méretű panelek így jobb választást jelentenek az otthoni fejlesztésekhez.
A hordozható panelek azonban tökéletes választást jelentenek a városi napelemes készletekhez, például a mobil kabinok off-grid készleteihez, amelyek pár led lámpát, egy kis ventilátort és egy mobil eszközt tudnak táplálni. A legtöbb ember a hordozható paneleket egy 12 V-os akkumulátor feltöltésére használja, majd egy eldöntött időszakra energiaforrásként használja.
A legtöbb csúcsminősítésű hordozható napelemes panel akár több mint 20 évig is eltarthat, így nagyszerű befektetésnek számít. A hordozható napelemek gyakran helyettesítik a terjedelmes és füstöt termelő dízelgenerátorokat. Az energiahatékonyság javításával együtt ez is hozzáteszi a maga parányi részét az éghajlatváltozás lassításához.