Rozszerzenie systemu oświetlenia solarnego: dodanie panelu o napięciu 12V

Podstawa i powody, dlaczego obecna konfiguracja nie wystarcza

Standardowy system składa się z następujących elementów:

Element	Parametry oryginalne
Panel	Jeden panel solarny o napięciu 12V, mocy 100 W
Bateria	Bateria akumulacyjna typu ołowiano-kwasowego, pojemność 100 Ah
Kontroler	Kontroler o napięciu 12V, maksymalny prąd ładowania 10 A

Taka konfiguracja umożliwia ładowanie baterii w ciągu dnia i działanie oświetlenia w nocy. System funkcjonuje dobrze, dopóki nie wzrośnie zapotrzebowanie na energię (np. wskutek dodania większej liczby lamp lub dłuższych okresów chmurności). Problemem jest fakt, że bateria nie jest w stanie w pełni zaspokoić potrzeby oświetlenia – pierwsza się wyczerpuje jej zdolność do ładowania, a nie sama pojemność baterii.

Krok 1 – wybór drugiego panelu

Nowy panel musi pasować do istniejącej konfiguracji zasilania na napięcie 12 V. Najbezpieczniejszym rozwiązaniem jest wybór panelu o mocy 100 W i napięciu 12 V; panel o większej mocy (150 W i napięciu 12 V) też będzie funkcjonować, ale zapewni większą przepustowość prądu podczas ładowania. Nie zaleca się łączenia paneli z różnym napięciem zasilania w jednej parze połączeń paralelnych.

Krok 2 – połączenie paneli w sposób paralelny Dodatnie końcówki obu paneli muszą zostać podłączone do wejścia dodatniego kontrolera, a końcówki ujemne do wejścia ujemnego kontrolera. Wyjście kontrolera jest połączone z akumulatorem na napięciu 12 V. Napięcie w całym układzie utrzymuje się na poziomie 12 V, a prądy obu paneli są sumowane w wejściu kontrolera. W słoneczne dni prąd ładowania jest dwa razy większy, a w chmurne lub słabo oświetlone dni to właśnie połączenie paralelne umożliwia dalsze ładowanie akumulatora. Informacje o logice połączeń paneli w sposób paralelny znajdziesz w dokumentacji [„Series vs Parallel Panel Connections”].

Krok 3 – sprawdzenie kontrolera oraz możliwość jego aktualizacji Należy sprawdzić, czy kontroler nadal spełnia wymagania systemu, i w razie potrzeby zastąpić go nowym, bardziej wydajnym modelem.

To jest krok, który wykluczony jest z oryginalnego planu, i właśnie w tym momencie mogą wystąpić problemy z działaniem systemu. Obecny kontroler ma prąd zatwarzania wynoszący 10 A. Dodanie drugiego panelu o mocy 100 W do akumulatora zasilanego napięciem 12 V może doprowadzić do zwiększenia łącznego prądu zatwarzania do 20 A lub więcej; w takiej sytuacji kontroler o prądzie zatwarzania 10 A staje się ograniczającym elementem – albo hamuje pracę całego systemu, albo doprowadzi do jego awarii.

Konieczna jest wymiana kontrolera na model o prądzie zatwarzania 20 A lub większym. Nie traktuj wartości prądu zatwarzania jako jedynego istotnego parametru przy wyborze nowego kontrolera – nowy kontroler musi mieć następujące funkcje:

• Ochronę przed nadpobraniem – bezwzględną konieczność przy dwa razy większym prądzie; inaczej akumulator może ulegnąć uszkodzeniom.
• Ochronę przed nadrozładowaniem – zabezpieczenie chroniące akumulator przed przeciążeniem.
• Kompensację temperatury – utrzymywanie prawidłowego napięcia na akumulatorze w zależności od zmian temperatury, co jest szczególnie ważne wraz z upływem czasu.

Rozmiar całego systemu należy ustalić za pomocą kalkulatora do wyboru kontrolera; zasady dopasowania parametrów znajdują się w dokumencie związanym z wymieną akcesoriów do słupów świetlnych na energię słoneczną.

Krok 4: Sprawdź stan akumulatora, zanim zrzucić winę na panel.

Jeśli bateria jest w dobrym stanie i pojemność 100 Ah wystarczała dla wymagań oryginalnego obciążenia, dodatkowy panel po prostu przyspiesza proces ładowania. Jeśli bateria jest w użyciu już od wielu lat i jej pojemność zmniejszyła się, większy zestaw paneli pozwoli na dokładniejsze naładowanie baterii – w takim przypadku należy zastąpić ją baterią o większej pojemności (zwykle 150 Ah), a kontroler należy także aktualizować. Zasady wyboru baterii znajdują się w dokumentacji batteries for solar lighting systems.

Alternatywa: konwersja na napięcie 24 V

Zachowanie obecnego napięcia 12 V i dodanie panela w trybie paralelnym to rozwiązanie niedrogie – większość elementów systemu (bateria, kontroler) pozostaje bez zmian, a koszt obejmuje tylko dodatkowy panel oraz aktualizację kontrolera. Konwersja systemu na napięcie 24 V zmniejszy straty na przewodach i rozszerzy możliwości działania kontrolera, ale wymaga wymienienia zarówno baterii, jak i kontrolera, co anuluje wcześniejszą korzyść finansową. Jeśli chodzi tylko o dodanie jednego panela, rozwiązaniem jest użycie napięcia 12 V w trybie paralelnym.

Co na tej stronie nie jest opisane…

Ta strona dotyczy rozszerzenia pojemności paneli słonecznych w istniejącym systemie oświetlenia z napięciem stałym 12 V. Nie obejmuje procedur konwertowania napięcia na 24 V, projektowania fotometrycznego dodatkowych opraw oświetleniowych ani prac budowlanych związanych z montażem drugiego elementu systemu. To oddzielne zadania, wymagające odpowiedniej weryfikacji.